حفاظت هم‌افزای ویتامین D و منیزیم در برابر آسیب ریوی ناشی از کادمیوم در رت ها : نقش VEGF و BMP-4
الموضوعات :پریا امان پور 1 , زهره افتخاری 2 , اکرم عیدی 3 , پروین خدارحمی 4
1 - دانش آموخته واحد علوم تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - بخش بیوتکنولوژی ، انستیتوپاستور ایران ، تهران ، ایران
3 - استاد گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
4 - گروه زیست شناسی، واحد پرند، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
الکلمات المفتاحية: موش صحرایی, ریه, کادمیوم , ویتامین D , منیزیم,
ملخص المقالة :
کادمیوم (Cd) به عنوان یک آلاینده محیطی با قابلیت ایجاد سمیت ریوی، عمدتاً از طریق خوردن غذا و آب آلوده، استنشاق و سیگار کشیدن وارد بدن می‌شود. از آنجایی که منیزیم نقش کوفاکتور ضروری در سنتز و متابولیسم ویتامین D را ایفا می‌کند، این مطالعه با هدف بررسی مکانیسم‌های حفاظتی ترکیبی ویتامین D و منیزیم در برابر آسیب ریوی ناشی از کادمیوم انجام شد. در این مطالعه تجربی، اثرات تجویز کادمیوم به همراه درمان با ویتامین D، منیزیم و ترکیب هر دو بر روی رت‌های صحرایی مورد بررسی قرار گرفت. شاخص‌های ارزیابی شده شامل وزن بدن، شاخص سمیت، پارامترهای هماتولوژیک، عملکرد کبد (از طریق سطوح آنزیم‌های کبدی AST, ALT, ALP)، بررسی‌های هیستوپاتولوژیک بافت ریه و همچنین سطوح بیان ژن p53 و پروتئین‌های VEGF و BMP-4 بود. مواجهه با کادمیوم منجر به افزایش معنی‌دار سطوح آنزیم‌های کبدی، شاخص سمیت و بیان VEGF و BMP-4 گردید. همچنین، بررسی‌های بافت‌شناسی افزایش نفوذ سلول‌های التهابی، تجمع مخاط و ضخامت دیواره آلوئولی را نشان داد. درمان با ویتامین D، منیزیم و به‌ویژه ترکیب آن‌ها، به طور قابل توجهی این شاخص‌های سمیت و بیان VEGF و BMP-4 را کاهش داده و آسیب بافتی را بهبودکرد. یافته‌های این مطالعه نشان می‌دهد که مکمل‌یاری ترکیبی با ویتامین D و منیزیم می‌تواند از طریق تعدیل مسیرهای سیگنالینگ VEGF و BMP-4، اثرات محافظتی قابل توجهی در برابر سمیت ریوی ناشی از کادمیوم اعمال کند. این نتایج می‌تواند زمینه‌ساز توسعه رهیافت‌های درمانی جدید با استفاده از ریز مغذی‌ها برای مقابله با مسمومیت‌های محیطی باشد.
1. Haney J. Development of an inhalation unit risk factor for cadmium. Regul. Toxicol. Pharmacol. [Internet] 2016;77:175–83. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273230016300472
2. Jomova K, Alomar SY, Nepovimova E, Kuca K, Valko M. Heavy metals: toxicity and human health effects. Arch. Toxicol. 2025;99:153–209.
3. Satarug S. Cadmium sources and toxicity. Toxics2019;7:25.
4. Taha MM, Mahdy-Abdallah H, Shahy EM, Ibrahim KS, Elserougy S. Impact of occupational cadmium exposure on bone in sewage workers. Int. J. Occup. Environ. Health 2018;24:101–8.
5. Đukić-Ćosić D, Baralić K, Javorac D, Djordjevic AB, Bulat Z. An overview of molecular mechanisms in cadmium toxicity. Curr. Opin. Toxicol. 2020;19:56–62.
6. Behnke J, Dippel CM, Choi Y, Rekers L, Schmidt A, Lauer T, et al. Oxygen toxicity
to the immature lung—part II: the unmet clinical need for causal therapy. Int. J. Mol. Sci. 2021;22:10694.
7. Zhu Y, Jing D, Liang H, Li D, Chang Q, Shen M, et al. Vitamin D status and asthma, lung function, and hospitalization among British adults. Front. Nutr. 2022;9:954768.
8. Mohan M, Cherian JJ, Sharma A. Exploring links between vitamin D deficiency and COVID-19. PLoS Pathog. 2020;16:e1008874.
9. Hoşgörler F, Kızıldağ S, Ateş M, Argon A, Koç B, Kandis S, et al. The chronic use of magnesium decreases VEGF levels in the uterine tissue in rats. Biol. Trace Elem. Res. 2020;196:545–51.
10. Amanpour P, Eftekhari Z, Eidi A, Khodarahmi P. Ameliorative mechanism of dietary vitamin d and magnesium on newborn’s pulmonary toxicity induced by cadmium. J. trace Elem. Med. Biol. organ Soc. Miner. Trace Elem. 2024;84:127469.
11. Hafez-Amini M, Eidi A, Mortazavi P, Sotoodehnejadnematalahi F. Effect of astaxanthin on testicular damage induced by cadmium chloride in adult male Wistar rats. Vet. Clin. Pathol. Q. Sci. J. 2022;16:127–40.
12. Lynchak O, Byelinska I, Dziubenko N, Kuznietsova H, Abramchuk O, Prylutska S. Acute toxicity of C60–Cis-Pt nanocomplex in vivo. Appl. Nanosci. 2022;12:439–47.
13. Kardan N, Eftekhari Z, Ozmaie S, Hoseinzadeh HU. The effects of vitamin D on Immunoresponsive gene 1 and Krüppel-like Factor 2 protein expression in the lung due to the cadmium poisoning. Adv. Life Sci. 2023;9:526–33.
14. Rasin P, Ashwathi A V, Basheer SM, Haribabu J, Santibanez JF, Garrote CA, et al. Exposure to cadmium and its impacts on human health: A short review. J. Hazard. Mater. Adv. 2025;100608.
15. Genchi G, Sinicropi MS, Lauria G, Carocci A, Catalano A. The effects of cadmium toxicity. Int. J. Environ. Res. Public Health 2020;17:3782.
16. Wang J, Zhu H, Wang K, Yang Z, Liu Z. Protective effect of quercetin on rat testes against cadmium toxicity by alleviating oxidative stress and autophagy. Environ. Sci. Pollut. Res. 2020;27:25278–86.
17. Nishijo M, Nakagawa H, Honda R, Tanebe K, Saito S, Teranishi H, et al. Effects of maternal exposure to cadmium on pregnancy outcome and breast milk. Occup. Environ. Med. 2002;59:394–7.
18. Ognjanovic BI, Pavlovic SZ, Maletic SD, Zikic R V, Stajn AS, Radojicic RM, et al. Protective influence of vitamin E on antioxidant defense system in the blood of rats treated with cadmium. Physiol. Res. 2003;52:563–70.
19. Kouadria M, Djemli S, Tahraoui A. Hepatoprotective effect of zinc and magnesium against subchronic cadmium toxicity on biochemical, histopathological and neurobehavioral parameters in Wistar rats. J. Anim. Behav. Biometeorol. 2020;8:63–73.
20. Alatawi FS, Faridi UA, Alatawi MS. Effect of treatment with vitamin D plus calcium on oxidative stress in streptozotocin-induced diabetic rats. Saudi Pharm. J. 2018;26:1208–13.
21. Leal LKAM, Lima LA, de Aquino PEA, de Sousa JAC, Gadelha CVJ, Calou IBF, et al. Vitamin D (VD3) antioxidative and anti-inflammatory activities: Peripheral and central effects. Eur. J. Pharmacol. 2020;879:173099.
22. Babaknejad N, Moshtaghie AA, Shahanipour K, Bahrami S. The protective roles of zinc and Magnesium in Cadmium-induced renal toxicity in male wistar rats. Iran. J. Toxicol. 2015;8:1160–7.
23. Wang G, Xie L, Hu J, Lu H, Liu X, Cao Y, et al. Osteopontin, bone morphogenetic protein-4, and vitamin D receptor gene polymorphisms in the susceptibility and clinical severity of spinal tuberculosis. Cell. Physiol. Biochem. 2017;41:1881–93.
24. Domingues-Faria C, Chanet A, Salles J, Berry A, Giraudet C, Patrac V, et al. Vitamin D deficiency down-regulates Notch pathway contributing to skeletal muscle atrophy in old wistar rats. Nutr. Metab. (Lond). 2014;11:1–13.
25. Sánchez-de-Diego C, Valer JA, Pimenta-Lopes C, Rosa JL, Ventura F. Interplay between BMPs and reactive oxygen species in cell signaling and pathology. Biomolecules 2019;9:534.
26. Låg M, Rodionov D, Øvrevik J, Bakke O, Schwarze PE, Refsnes M. Cadmium-induced inflammatory responses in cells relevant for lung toxicity: Expression and release of cytokines in fibroblasts, epithelial cells and macrophages. Toxicol. Lett. 2010;193:252–60.
