LIETUVOS SVEIKATOS MOKLSŲ UNIVERSITETAS MEDICINOS AKADEMIJA
MEDICINOS FAKULTETAS NEUROMOKSLŲ INSTITUTAS TOKSIKOLOGIJOS LABORATORIJA
Justė Dobrovolskienė Magistrinis darbas
KADMIO IR JO POVEIKIO ŽYMENŲ REIKŠMĖ NEURODEGENERACINIŲ LIGŲ ETIOPATOGENEZĖJE
Mokslinis vadovas: dr. Loreta Strumylaitė
Kaunas, 2019
2
TURINYS
1. SANTRAUKA ... 3
2. SUMMARY ... 4
3. PADĖKA ... 5
4. INTERESŲ KONFLIKTAS ... 5
5. ETIKOS KOMITETO LEIDIMAS ... 5
6. SANTRUMPOS ... 6
7. SĄVOKOS ... 7
8. ĮVADAS ... 8
9. DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI ... 9
10. LITERATŪROS APŽVALGA ... 10
10.1 Alzheimerio ligos paplitimas, klinika, etiologija, patogenezė, rizikos veiksniai ... 10
10.2 Kadmio apibrėžimas, paplitimas, patekimas ir kaupimąsis organizme ... 11
10.3 Kadmio neurotoksinis poveikis ... 13
11. TYRIMO METODIKA ... 15
12. REZULTATAI ... 17
13. REZULTATŲ APTARIMAS ... 23
14. IŠVADOS ... 25
15. LITERATŪROS SĄRAŠAS ... 26
3
1. SANTRAUKA
Magistrinio darbo autorius. Justė Dobrovolskienė
Darbo pavadinimas. Kadmio ir jo poveikio žymenų reikšmė neurodegeneracinių ligų etiopatogenezėje.
Tyrimo tikslas. Įvertinti kadmio ir jo poveikio žymenų įtaką neurodegeneracinių ligų etiopatogenezėje.
Uždaviniai. 1. Nustatyti ir įvertinti kadmio bei jo poveikio žymenų koncentracijas skirtingose biologinėse terpėse sergantiems ir nesergantiems Alzheimerio liga (AL). 2. Įvertinti sąsajas tarp kadmio koncentracijos skirtingose biologinėse terpėse bei tiriamųjų amžiaus. 3. Įvertinti sąsajas tarp kadmio koncentracijos ir galimybės susirgti AL, atsižvelgiant į potencialius rizikos veiksnius (šeiminė anamnezė, socialiniai veiksniai).
Metodai. Ligoninėse atliktas atvejo ir kontrolės tyrimas, kuriame dalyvavo 71 – 94 m. amžiaus pacientai (n = 36), kuriems tyrimo laikotarpiu buvo diagnozuota AL (atvejai) ir 52 – 93 m. amžiaus pacientai (n = 74), nesergantys AL (kontrolinė grupė). Visi tiriamieji apklausti pagal klausimyną, paimti kraujo ėminiai, kuriuose induktyviai susietos plazmos masių spektrometru nustatyta kadmio koncentracija kraujyje ir šlapime. Šlapime vertinant kadmio koncentracijas, buvo atsižvelgta į kreatinino koncentraciją. Skaičiuotos medianos, Spirmeno koreliacija, atlikta tiesinė ir logistinė regresijos.
Tyrimo rezultatai. Abiejų, atvejo ir kontrolės, grupių tiriamųjų kraujyje kadmio koncentracija buvo 0,03 µg/dl (p = 0,94), o šlapime, atitinkamai, 0,53 µg/g kreatinino ir 0,33 µg/g kreatinino (p < 0,001). Kontrolės grupėje rastas reikšmingas ryšys tarp kadmio koncentracijos šlapime ir kraujyje (β = 1,15, p = 0,02), atvejo grupėje reikšmingas ryšys nerastas (β = 0,59, p = 0,81). Tarp visų tiriamųjų nustatytas tiesioginis teigiamas ryšys tarp amžiaus ir kadmio koncentracijos šlapime (r = 0,22, p = 0,02). Įvertinus potencialius rizikos veiksnius – lytį, amžių, šeiminę sunkių atminties sutrikimų anamnezę ir mokymosi trukmę, žmonės, kurių kadmio koncentracija šlapime > 0,33 µg/g kreatinino, turėjo 8 kartus didesnę galimybę susirgti AL, nei žmonės su mažesne kadmio koncentracija (ŠS2 = 8,18, 95% PI = 1,87 – 35,91). Ryšio tarp kadmio koncentracijos kraujyje ir galimybės susirgti AL nenustatėme (ŠS2 = 0,85, 95% PI = 0,26 – 2,78).
Išvados. 1. Alzheimerio liga sergančių asmenų šlapime nustatyta reikšmingai didesnė kadmio koncentracija nei nesergančių, o kraujyje rastas kadmio kiekis nesisikiria. 2. Tarp kadmio koncentracijos šlapime ir kraujyje nustatytas reikšmingas ryšys tarp Alzheimerio liga nesergančių. Tarp visų tiriamųjų nustatytas teigiamas tiesioginis ryšys tarp amžiaus ir kadmio koncentracijos šlapime. 3. Įvertinus rizikos veiksnius – lytį, amžių, šeiminę anamnezę ir mokymosi trukmę – žmonės galimai turi 8 kartus didesnę galimybę susirgti Alzheimerio liga, kai kadmio koncentracija šlapime didesnė nei 0,33 µg/g kreatinino.
4
2. SUMMARY
Master’s thesis author. Justė Dobrovolskienė
Title. The effects of cadmium and its exposure biomarkers in etiopathogenesis of neurodegenerative diseases.
Aim. To evaluate effects of cadmium and its exposure biomarkers in etiopathogenesis of neurodegenerative diseases.
Objectives. 1. To assess concentrations of cadmium and its exposure biomarkers in different biological media of patients with Alzheimer’s disease (AD) and controls. 2. To evaluate relationships between concentration of cadmium in different biological media and subject’s age. 3. To estimate an association between cadmium and risk of AD.
Methods. A hospital – based case control survey was carried out in two Kaunas city hospitals. Cases were 71 – 94 years old patients (n = 36) who had AD diagnosed within the study period. Controls were 52 – 93 years old patients (n = 74), who did not have AD. A questionnaire was used to collect information on different risk factors. Cadmium in blood plasma and urine analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometer. Cadmium concentration in the urine was adjusted for creatinine. Median, Spearman correlation, linear and logistic regressions were used for data analysis.
Results. Mean cadmium concentration in blood of cases and controls was the same (0,03 µg/dl) (p = 0,94).
While mean urine cadmium level was significantly higher in cases compared to that in controls: 0,53 µg/g creatinine and 0,33 µg/g creatinine (p < 0,001). Statistically significant relationship between cadmium concentration in urine and blood (β = 1,15, p = 0,02) was found in controls, but not in cases (β = 0,59, p = 0,81). In all subjects direct positive correlation between age and urine cadmium (r = 0,22, p = 0,02). After adjustment for age, gender, family history and education, individuals with cadmium in urine > 0,33 µg/g creatinine had 8 times higher risk of AD, compared to those with cadmium in urine ≤ 0.33 µg/g creatinine (OR = 8,18, 95% CI = 1,87 – 35,91). There was no relationship between cadmium in blood and risk of AD (OR = 0,85, 95% CI = 0,26 – 2,78).
Conclusions. 1. Urine cadmium concentration in patients with Alzheimer’s disease is higher compared to that in controls, although no differences of cadmium concentration in blood is observed. 2. An association between cadmium in urine and blood was observed in patients without Alzheimer’s disease. In all subjects direct positive correlation between age and urine cadmium 3. After adjustment for age, gender, family history and education, individuals with greater urinary cadmium level possibly have higher risk of Alzheimer’s disease.
5
3. PADĖKA
Padėka skiriama darbo vadovei dr. Loretai Strumylaitei ir Neuromokslų instituto Toksikologijos laboratorijos darbuotojoms: dr. D. Baranauskienei, doc. dr. R. Kregždytei, A. Švėgždienei ir visiems darbuotojams už pagalbą ir kantrybę atliekant ir organizuojant šį tyrimą. Taip pat padėka skiriama prof., habil. dr. V. Lesauskaitei, dr. G. Damulevičienei bei dr. O. Kučikienei už pagalbą organizuojant tiriamųjų rinkimą Kauno klinikinės ligoninės Geriatrijos skyriuje.
4. INTERESŲ KONFLIKTAS
Interesų konflikto nebuvo.
5. ETIKOS KOMITETO LEIDIMAS
Etikos komiteto leidimas: Lietuvos sveikatos mokslų universitetas Bioetikos centras. Leidimo numeris: BEC – 476, išdavimo data: 2017. 06. 28
6
6. SANTRUMPOS
AL – Alzheimerio liga BA – beta amiloidas
KKL – Kauno klinikinė ligoninė
LSMUL KK – Lietuvos sveikatos mokslų universiteto ligoninė Kauno klinikos MMSE (angl. Mini – Mental State Examination) – trumpas protinės būklės tyrimas
7
7. SĄVOKOS
Aksonas – ilga neurono atauga, perduodanti elektrinius signalus kitiems neuronams bei raumeninėms ir liaukinėms ląstelėms.
Kortikaliniai neuronai – smegenų žievės nervinės ląstelės.
Masių spektrometrija – tai medžiagų tyrimo metodas, paremtas tiriamosios medžiagos molekulės jonizacija bei jonizuotos molekulės masės ir krūvio santykio analize.
Neurodegeneracinės ligos – tai lėtinės ligos, pažeidžiančios smegenų nervines ląsteles, sukeliančios ryškų smegenų cholinerginį sutrikimą ir pasireiškiančios atminties, kalbos, suvokimo, elgsenos, judėjimo sutrikimais.
Oksidacinis stresas – tai būklė, kurią sukelia disbalansas tarp aktyviųjų deguonies formų susidarymo ir už jų neutralizavimą bei pašalinimą atsakingos kūno antioksidacinės sistemos atsako.
8
8. ĮVADAS
Ilgėjant žmonių gyvenimo trukmei tiek Lietuvoje, tiek pasaulyje, daugėja sergančių neurodegeneracinėmis ligomis, tarp jų ir Alzheimerio liga (AL). Ši liga yra daugelio priežasčių sukeltas centrinės nervų sistemos pažeidimas, sąlygojantis atminties, kognityvinių, judėjimo bei apsitarnavimo funkcijų sutrikimus [1]. Lietuvoje nuo 2007 m. iki 2017 m. sergamumas demencija ir AL išaugo nuo 1,95 iki 3,56 atvejų 1000 gyventojų [2]. Didėjant vyresnio amžiaus žmonių skaičiui, iki 2050 metų AL paplitimas padidės keturis kartus [3]. Asmenų virš 65 metų amžiaus grupėje šios ligos paplitimas – apie 50 atvejų 100 000 gyventojų. Alzheimerio liga serga 5 – 15 % jau minėtoje asmenų virš 65 metų amžiaus grupėje, ir iki 30 % asmenų virš 75 metų amžiaus grupėje [4]. Nors didžiausias rizikos faktorius AL išsivystyti yra amžius, tačiau tiksli etiologija nėra žinoma [5].
Daug metų tyrinėjami įvairūs rizikos faktoriai šiai ligai išsivystyti. Manoma, jog aplinkos teršalai turi nemažą įtaką AL patogenezėje. Jie gali lemti amiloido plokštelių formavimąsi ir neuronų pažeidimą [6]. Yra duomenų, jog aplinkoje esantis kadmis, patenkęs į žmogaus organizmą, gali būti rizikos faktorius išsivystyti AL [7].
Kadmis patenka į atmosferą dėl gamtos reiškinių ar antropogeninės veiklos. Į žmogaus organizmą kadmis patenka su maistu, vandeniu ar oru – rūkant [8]. Kadangi šio metalo biologinis išsiskyrimo pusperiodis yra 20 – 40 metų, kadmis kaupiasi organizme, o didžiausia jo koncentracija yra inkstuose.
Norint įvertinti kadmio poveikį organizmui, jo koncentracija vertinama biologinėse terpėse. Kadmio koncentraciją kraujyje parodo esamą ekspoziciją (poveikį), o kadmio koncentracija šlapime yra įrodytas ilgalaikės ekspozicijos (poveikio) žymuo[9, 10].
Šiuo atliktu tyrimu siekėme išsiaiškinti kadmio įtaką Alzheimerio ligos etiopatogenezėje.
9
9. DARBO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI
Darbo tikslas:
Įvertinti kadmio ir jo poveikio žymenų įtaką neurodegeneracinių ligų etiopatogenezėje.
Darbo uždaviniai:
1. Nustatyti ir įvertinti kadmio bei jo poveikio žymenų koncentracijas biologinėse terpėse (kraujyje, šlapime) asmenims, sergantiems ir nesergantiems Alzheimerio liga.
2. Įvertinti sąsajas tarp kadmio koncentracijų skirtingose biologinėse terpėse bei tiriamųjų amžiaus.
3. Įvertinti sąsajas tarp kadmio koncentracijos ir galimybės susirgti Alzheimerio liga, atsižvelgiant į potencialius rizikos veiksnius (šeiminė anamnezė, socialiniai veiksniai).
10
10. LITERATŪROS APŽVALGA
10.1 Alzheimerio ligos paplitimas, klinika, etiologija, patogenezė, rizikos veiksniai
Alzheimerio liga (AL) yra viena dažniausių neurodegeneracinių ligų. Ja serga daugiau nei 80 % nuo demencijos kenčiančių pagyvenusių žmonių [11, 12]. Lietuvoje prieš 2 metus apskaičiuotoje statistinėje suvestinėje atsispindi beveik dvigubai išaugęs sergamumas AL per 10 metų (nuo 2007 iki 2017 m.) [2].
Pasaulyje prognozuojama, kad senstant populiacijai, iki 2050 m. AL paplitimas išaugs iki keturių kartų [3].
AL yra daugiasimptomė neurodegeneracinė liga, viena iš demencijos priežasčių [1, 13]. Demencija yra apibūdinama, kaip atminties, kalbos, problemų sprendimo ir kitų kognityvinių sugebėjimų sutrikimas, veikiantis žmogaus gebėjimą apsitarnauti ir būti socialiai stabiliu ir aktyviu visuomenės nariu [14]. Šis sutrikimas pasitaiko dėl neuronų pažeidimo tose smegenų dalyse, kurios atsakingos už kognityvines funkcijas. AL metu dėl pažeistų neuronų sutrinka ir žmogaus pagrindinės kūno funkcijos, kaip vaikščiojimas ar rijimas [1]. Šios ligos metu pažeidžiami priekiniai smegenų pamato branduoliai ir smegenų žievė. AL atveju vyrauja smilkininių skilčių atrofija, sukelianti ryškią smegenų cholinerginę disfunkciją, kuri pasireiškia minėtu progresuojančiu atminties, elgesio, kalbos, vaizdinio erdvinio suvokimo ir tikslingos planuojamos veiklos sutrikimais, įskaitant apatiją ir depresiją. Taip pat atsiranda nerimas, miego sutrikimai, gali būti nuotaikos ar asmenybės pokyčiai [1, 11, 13, 14].
AL simptomai gali būti lengvi, vidutinio sunkumo ar sunkūs, tai priklauso nuo ligos progresavimo.
Ligai progresuojant, kognityviniai ir funkciniai gebėjimai silpnėja. Esant pažengusiai AL stadijai, žmonėms reikia pagalbos net kasdienėje veikloje. Žmonės praranda gebėjimą bendrauti, neatpažįsta šeimos narių.
Ligoniai tampa slaugomi ir priklausomi nuo aplinkinių. Tai didelė visuomenės problema [14].
AL žinoma ir tyrinėjama daugiau nei 100 metų, tačiau etiologija iki galo lieka neaiški [13].
Tikėtina, kad AL priežastis yra sudėtinga daugelio genetinių, epigenetinių ir aplinkos veiksnių visuma [15].
AL skirstoma į du potipius: ankstyvąją ir vėlyvąją [14]. Tik apie 1 % AL atvejų yra paveldimas. Trys genai:
amiloido baltymo prekursoriaus, prezelino – 1, prezelino – 2 sukelia ankstyvąją AL, paveldimą autosominiu dominantiniu būdu, kai suserga jaunesni nei 60 metų amžiaus asmenys. Tie patys genai turi įtakos ir vėlyvosios AL išsivystymui. [15]. Didžiajai daliai asmenų, sergančių AL, simptomai pasireiškia vėlyvuoju laikotarpiu – 65 m. ar vyresniems [14]. Vėlyvojo laikotarpio AL yra labiau kompleksiška, genetiniai veiksniai labiau sąveikauja su aplinkos ir epigenetiniais veiksniais. Iki šiol didžiausi vėlyvosios AL genetinis veiksniai yra apolipoproteino E geno ε4 alelio mutacijos [16, 17].
11 Genų mutacijos paveikia beta amiloido (BA) prekursoriaus apdorojimą, tai nulemia nenormalaus BA padidėjusią gamybą ir formavimąsi. AL patologiniai požymiai apima BA, Tau baltymo kaupimąsi, taip pat neurouždegimą. Šie patologiniai pakitimai inicijuoja ar tarpininkauja patogeniškoms kaskadoms, dėl kurių išsivysto AL [15, 18].
Nemodifikuojamas rizikos veiksnys išsvystyti AL yra genetika. Šeimos anamnezėje esant AL atvejų (brolis, sesuo, tėvai), turi didesnę riziką susirgti šia neurodegeneracine liga, nei tie, kurių šeimoje nėra sergančių šia liga. Tačiau šeiminės anamnezės AL atvejis, nėra būtina sąlyga išsivystyti AL [19].
AL turi ne tik genetinę predispoziciją. Ši liga turi ir modifikuojamų rizikos faktorių. Arterine hipertenzija sergantiems žmonėms padidėja rizika susirgti AL dėl kraujo ir smegenų barjero kraujagyslių vientisumo pažeidimo, kuris lemia baltymų ekstravazaciją į smegenų audinį [20]. Nutukusiems asmenims, turintiems metabolinį sidromą taip pat yra didesnė rizika susirgti AL ar kita demencija [21, 22]. Rūkymas galimybę susirgti AL veikia keliais mechanizmais. Jis gali padidinti laisvųjų radikalų susidarymą, dėl kurio išsivysto didelis oksidacinis stresas, arba paveikti imuninę sistemą skatindamas uždegimines reakcijas, kurių metu suaktyvinti fagocitai taip pat sukelia oksidacinį stresą [23, 24]. Epidemiologiniuose tyrimuose žemas išsilavinimo lygis laikomas vienu iš plačiausiai pripažintų demencijos rizikos faktorių, nepaisant neatitikimo kokybinių tyrimų rezultatams [25]. Dieta taip pat turi įtakos tiek atsirasti, tiek sumažinti riziką sirgti AL. Valgant mažai skaidulų ir vitaminų turintį maistą, rizika susirgti demencija išauga, tačiau maitinantis antioksidantų praturtintu maistu, ne tik sumažinama rizika susirgti AL, bet ir pagerinamos jau sergančių pacientų kognityvinės funkcijos. Koregavus kitus modifikuojamus veiksnius tokius kaip nutukimas, rūkymas, išsilavinimas ir tinkamai kontroliuojant gretutines ligas (arterinę hipertenziją, cukrinį diabetą) taip pat sumažinama ligos išsivystymo rizika ir pagerinamos kognityvinės funkcijos [26, 27].
10.2 Kadmio apibrėžimas, paplitimas, patekimas ir kaupimąsis organizme
Kadmis yra sunkusis metalas, septintasis pagal toksiškumą, sidabro spalvos, su mėlynu atspalviu.
Jis natūraliai randamas žemės plutoje. Šis metalas buvo gausiai naudojamas pramonės srityje, taip pat dažnai randamas kaip sudedamoji dalis fosfatinėse trąšose [8]. Per paskutinius kelis šimtus metų kadmio ekspozicija labai padidėjo dėl žmogaus veiklos. Pagrindiniai kadmio šaltiniai bendroje populiacijoje apima maistą ir tabaką.
Kadmis kaupiasi dirvožemyje, iš ten jis patenka į augalus. [9]. Šis sunkusis metalas į organizmą patenka dviem keliais – per žarnyną su maistu ir per kvėpavimo takus su tabako dūmais. Kadmio yra beveik
12 visuose maisto produktuose. Vidutinis kadmio suvartojimas maisto produktuose vyrauja nuo 8 iki 25 µg per parą, o 1 – 3 µg per dieną suvartoja asmenys, rūkantys cigaretes. [28].
Kadmis, patekęs į organizmą, linkęs kauptis. Jo biologinis išsiskyrimo pusperiodis yra 20 – 40 m., todėl, patekęs su maistu ar rūkant cigaretes, kadmis gali išlikti organizme visą gyvenimą, o tai padidina rizika išsivystyti įvairiems susirgimams [10].
Kadmio poveikis priklauso nuo ekspozicijos dydžio: didelės kadmio dozės gali palaipsniui sukelti ląstelių pažaidą, mirtį ir organų nepakankamumą, o mažos dozės gali moduliuoti specifinius biologinius mechanizmus be toksinio ląstelių poveikio [29]. Kadmio koncentracija kraujyje yra biologinis žymuo, rodantis esamą kadmio ekspoziciją. Kadmiu veikiamų asmenų šio metalo kiekis kraujyje gali svyruoti nuo 0 μM iki 0.5 μM. Nepaisant to, kadmio koncentracija kraujyje labai skiriasi priklausomai nuo amžiaus, lyties, dietos, gyvenamojo rajono ir rūkymo [8]. Kadmis daugiausia kaupiasi inkstuose, ir nustatyta, kad jo kiekis šlapime yra proporcingas kiekiui inkstuose. Todėl kadmio koncentracija šlapime dažnai laikoma ilgalaikio poveikio rodikliu [10].
Kadmis kelia didelį susirūpinimą visuomenės sveikatai. Dalis populiacijos rūko tabako gaminius.
Kadmio kiekis tabako lapuose svyruoja nuo 1 iki 2 µg/g sauso lapo, t.y 0,5 – 1 µg/cigaretei. Tai rodo, kad rūkantiems asmenims susidaro nemaža kasdieninė toksiško metalo ekspozija. Rūkant tabaką, susidaręs kadmio oksidas gali nusėsti plaučių audinyje arba gali būti absorbuojamas į sisteminę kraujotaką.
Kvėpavimo takuose rezorbuojasi apie 25 – 50 % į juos patekusio metalo, o virškinamajame trakte rezorbuojasi tik apie 5 % kadmio. Absorbcija į kraują įkvepiant kadmį pro plaučius yra daug didesnė nei iš maisto, absorbuojamo žarnyne. Todėl kadmio koncentracija kraujyje gali būti iki 4 – 5 kartų, o inkstuose iki 2 – 3 kartų didesnė rūkantiems nei nerūkantiems asmenims [10, 30 – 32].
Dėl žemės ūkio ir kitos pramoninės veiklos didėja dirvožemio užterštumas kadmiu, todėl maistas ir vanduo yra pagrindinis kadmio ekspozicijos šaltinis nerūkantiems. Didelė kadmio koncentracija yra pilno grūdo miltuose ar paruoštuose pilnagrūdžiuose produktuose, lapinėse daržovėse (špinatuose), bulvėse ir kituose šakniavaisiuose, taip pat ir augalų sėklose. Be to padidėjęs vandenynų užterštumas kadmiu, lėmė didesnę šio metalo koncentraciją vėžiagyviuose ir moliuskuose [33]. Raudonoje mėsoje ir žuvyje kadmio koncentracija yra santykinai mažesnė [31, 34 – 36].
Tam tikra darbo aplinka ar namuose esančios dulkės skirtingai užterštuose regionuose yra svarbus kadmio šaltinis [37]. Profesinė kadmio ekspozicija pirmiausia būna pramoninėse gamyklose. Pagrindinės yra cinko lydyklos, baterijų gamyklos, kadmio rafinavimo įmonės, ar darbas su dažais (dažytojai, tinkuotojai, patalpų remonto meistrai) [31]. Nors ribojamas pramonės gamyklų išmetamųjų toksiškų atliekų kiekis ir kadmio ekspozicija mažėja darbuotojų tarpe, tačiau tai vyksta nepakankamai greitai [38].
13 Ilgalaikė kadmio ekspozicija net mažomis dozėmis, sukelia įvairius organizmo sutrikimus.
Rūkančiųjų populiacijoje yra teigiamas ryšys tarp kadmio koncentracijos biologinėse terpėse ir rizikos susirgti įvairiomis plaučių ligomis, tokiomis kaip lėtine obstrukcine plaučių liga, difuziniu alveolitu, intersticiniu pneumonitu [8, 39, 40]. Moterų populiacijoje kadmis yra rizikos veiksnys krūties vėžio etiopatogenezėje [41]. Naujausi tyrimai, susiję su lėtine kadmio ekspozicija, kai populiacijoje kadmio suvartojimas < 25 µg per parą, rodo, kad šis sunkusis metalas gali būti susijęs su inkstų, širdies ir kraujagyslių ligomis, osteoporoze bei onkologiniais susirgimais [42 – 46].
10.3 Kadmio neurotoksinis poveikis
Kadmis per kalcio kanalus gali skverbtis į neuronus [47]. Namažas kiekis studijų in vivo ir in vitro parodė, kad šis metalas reikšmingai veikia centrinę nervų sistemą [48].
Kadmis turi įtakos susidarant laisviesiems radikalams smegenyse, kurie potencialiai pažeidžia tiek neuronus, tiek oligodendrocitus. Oligodendrocitai yra glialinės ląstelės, kurios mielinizuoja aksonus centrinėje nervų sistemoje. Pažeidus šias ląsteles, trinka ne tik nervinio signalo perdavimas, bet sutrinka ir nervinio audinio mityba [49, 50].
Atlikus tyrimą su 19 dienų gestacinio amžiaus žiurkėmis, iš kurių paimta kortikalinių neuronų ląstelių kultūra, buvo vertinamas kadmio poveikis neuronams. Veikiant neuronus 6 valandas 10 𝜇M kadmiu, stebėta jų morfologija. Po 24 valandų tyrimas parodė didelį neuronų vientisumo sumažėjimą, daugiausiai dėl visiškai žuvusių aksonų. Mažesnis nei 1 𝜇M kadmio kiekis gali sukelti ląstelių apoptozę, o didesnis nei 1 𝜇M kadmio kiekis gali sukelti nekrotinę ląstelių mirtį [51].
Žmonių populiacijoje kadmis laikomas kaip tikėtinas AL rizikos veiksnys, nes kadmio koncentracija sergančių asmenų smegenų audiniuose rasta didesnė nei sveikų asmenų. Tai lemia neurofibrilinių plokštelių formavimąsi, kaupiantis BA peptidams. BA peptidas turi toksines savybes, ypač jam agreguojantis. Netirpus BA formuoja mažus ir didelius agregatus, protofibriles ir fibriles, kurie dalyvauja AL patogenezėje [52]. Tačiau, vertinant AL sergančių ir nesergančių asmenų smegenų skystį, kadmio koncentracijos skirtumas nebuvo rastas [53]. Taip pat buvo vertintas kelių kadmio koncentracijų poveikis BA petidų 1 – 42 jonų kanalams. Eksperimentiniai stebėjimai leidžia spręsti, kad kadmio toksinės koncentracijos gali tiesiogiai paveikti BA peptidą ir būti rizikos faktoriumi AL išsivystyti [54].
Padidėjusi kadmio koncentracija kraujyje yra susieta su didesne rizika susirgti AL. Neseniai atliktoje sisteminėje metaanalizėje, kaip ir pavieniuose tyrimuose [5] šis šeiginys buvo patvirtintas [55].
14 Kadmio koncentracija šlapime sietina su ilgalaike kadmio ekspozicija ir chroninėmis ligomis, tokiomis kaip AL. Vyresnių asmenų populiacijoje buvo nustatytas ryšys tarp kadmio koncentracijos šlapime ir mirtingumo nuo AL [56].
15
11. TYRIMO METODIKA
Tyrimo planavimas (organizavimas). Baigiamasis magistro darbas atliktas gavus etikos komiteto leidimą (leidimo numeris: BEC – 476, išdavimo data: 2017. 06. 28). Atvejo ir kontrolės tyrimas ligoninėse vykdytas šiose gydymo įstaigose: Kauno klinikinės ligoninės (KKL) Geriatrijos skyriuje ir Lietuvos sveikatos mokslų universiteto ligoninės Kauno klinikos (LSMUL KK) Akių ligų klinikoje 2017 m. gruodžio 1 d. – 2019 m. kovo 1 d.
Tyrimo objektas ir tiriamųjų atranka. Atvejo grupę sudarė 71 – 94 m. amžiaus asmenys (n = 36), kuriems KKL Geriatrijos skyriuje tyrimo laikotarpiu buvo pirmą kartą diagnozuota AL. Kontrolės grupę sudarė 52 – 93 m. amžiaus asmenys (n = 74), neturėję sunkių atminties sutrikimų ir tyrimo laikotarpiu gydęsi LSMUL KK Akių ligų skyriuje.
Tiriamajam sutikus dalyvauti tyrime ir pasirašius informuoto asmens sutikimo formą, jis buvo apklaustas pagal anketą, parengtą Neuromokslų instituto Toksikologijos laboratorijos darbuotojų. Taip pat buvo imami biologinių terpių – kraujo ir šlapimo ėminiai. Kraują į sunkiųjų metalų nustatymui tinkamą mėgintuvėlį ėmė medicinos sesuo. Anketa ir kraujo bei šlapimo ėminiai buvo transportuojami į Neuromokslų instituto Toksikologijos laboratoriją. Laboratorijoje atlikta kadmio analizė kraujo ir šlapimo mėginiuose.
Tyrimo metodai. Naudotą klausimyną sudarė 39 klausimai, kurie suskirstyti į 8 skyrius: bendri klausimai (amžius, lytis, gyvenamoji vieta ir aplinka, išsilavinimas, šeiminė padėtis), ligos istorija (persirgtos ligos, vartojami vaistai, vitaminai, papildai, operacijos, ūgis, svoris), sunkių atminties sutrikimų ir šeimos istorija, rūkymas, alkoholio vartojimas, fizinis aktyvumas, darbo aplinka ir dieta.
Iš AL sergančiųjų ligos istorijos buvo renkama informacija apie bendruosius ir biocheminius kraujo tyrymų rodiklius bei trumpo protinės būklės vertinimo testo (MMSE) duomenys.
Kadmio analizė atlikta induktyviai susietos plazmos masių spektrometro analizatoriumi NexION 300D ICP-MS (PerkinElmer, JAV). Kadmio koncentracija buvo nustatyta bendrame kraujyje ir šlapime.
Kraujo ir šlapimo mėginiai buvo skiesti tiesioginiu skiedimo metodu: 0,3 ml kraujo skiedimo tirpalu (skiedimo tirpalo sudėtis: 5g/l NH4OH (Fluka, Kanada) + 0,5 g/l Triton X-100 (Merck, Vokietija) + 0,5 g/l EDTA (Sigma Aldrich, Vokietija)) praskiesta santykiu 1:10, 0,5 ml šlapimo – 1 % azoto rūgštimi santykiu 1:10. Siekiant įvertinti inkstų funkciją, nustatytas kreatininas šlapime Jaffe metodu [57]. Kadmio koncentracija šlapime išreikšta kadmio koncentracija µg/g kreatinino tam, kad būtų galima įvertinti inkstų funkcijos reikšmę kadmio kiekiui šlapime.
16 Statistinė analizė. Surinkti tiriamųjų duomenys buvo koduoti ir suvesti į duomenų bazę Excel 2010. Statistinė duomenų analizė buvo atlikta naudojant kompiuterinę programą Stata 15 [StataCorp LP, 2010]. Pirmiausia vertintas kintamųjų pasiskirstymo normališkumas. Kadangi tiek tiriamųjų amžius, tiek kadmio koncentracija kraujyje ir šlapime neatitiko normaliojo skirstinio pagal Gausą, todėl skaičiuotos ir pateiktos šių kintamųjų medianos ir 25 (Q1) bei 75 (Q3) procentilės, o šių rodiklių palyginimui tarp atvejo ir kontrolės grupių taikytas Mano – Vitnio – Vilkoksono kriterijus. Taip pat skaičiavome paplitimus kategorinių kintamųjų (lyties, mokymosi metų trukmės (1 – 4 m.; 5 – 8 m.; 9 – 12 m.; 13 m. ir daugiau), sunkių atminties sutrikimų ar prastos orientacijos aplinkoje šeiminėje anamnezėje (yra; nėra; nežino), rūkymo (kasdien; retkarčiais; metė; niekada nerūkė), alkoholio vartojimo (vartojo; nustojo vartoti; niekada nevartojo), reguliaraus sporto (taip; ne)). Kokybinių duomenų analizei, tikrinant požymių homogeniškumą, taikytas chi kvadrato kriterijus.
Sąsajos tarp požymių (amžiaus ir kadmio koncentracijos šlapime, amžiaus ir kadmio koncentracijos kraujyje, kadmio koncentracijos šlapime ir kadmio koncentracijos kraujyje) vertintos naudojant neparametrinę Spirmeno koreliaciją ir apskaičiuojant koreliacijos koeficientą. Sąsajų stiprumas vertintas atsižvelgiant į koreliacijos koeficiento reikšmės dydį: 0 – ryšio nėra, nuo 0 iki 0,5 – silpna koreliacija, nuo 0,5 iki 0,7 – vidutinė koreliacija, nuo 0,7 iki 1 ir daugiau – stipri koreliacija [58].
Siekiant įvertinti ryšį tarp kadmio koncentracijos šlapime ir kraujyje, atsižvelgiant į kitus veiksnius (amžių ir lytį), buvo atlikta tiesinė regresija apskaičiuojant tiesinės regresijos koeficientą.
Logistinė regresija taikyta, siekiant įvertinti galimybės susirgti AL priklausomybę nuo kadmio koncentracijos šlapime ir kraujyje, apskaičiuojant šansų santykį (ŠS) ir jo 95 % pasikliautinąjį intervalą (PI). Kadmio koncentracija kraujyje ir šlapime suskirstyta į dvi grupes (kraujyje: ≤ 0,03 ir > 0,03, šlapime:
≤ 0,33 ir > 0,33) pagal kadmio koncentraciją kontrolinės grupės tiriamųjų biologinėje terpėje. Į I – ąjį logistinės regresijos modelį buvo įtrauktas amžius, kaip tęstinis kintamasis, ir lytis (vyras ir moteris), o į II – ąjį modelį – amžius, lytis, išsilavinimas, kuris buvo kategorizuotas į keturias grupes pagal turimą išsilavinimą (metais) (1 – 4 m.; 5 – 8 m.; 9 – 12 m.; 13 ir daugiau m.), bei šeiminė anamnezė, kuri taip pat buvo kategorizuota į tris grupes pagal tai ar šeiminėje anamnezėje yra buvę sunkių atminties sutrikimų ar prastos orientacijos aplinkoje (nėra; yra; nežino). Minėti modeliai pritaikyti ir suskirsčius atvejus pagal MMSE testą į 2 grupes: I grupę sudarė atvejai, kuriems nustatyta ≤ 15 balų , o II grupę sudarė atvejai, kuriems nustatyta > 15 balų.
Statistinėje analizėje taikytų kriterijų reikšmingumo lygmuo buvo 0,05.
17
12. REZULTATAI
Atvejo ir kontrolės tyrime ligoninėse dalyvavo 110 asmenų, iš kurių 36 (32,7 %) sirgo AL, o kontrolinę grupę sudarė 74 (67,3 %) AL nesergantys asmenys. 1 lentelėje rodomi pagrindiniai socialiniai – demografiniai ir gyvensenos veiksniai atvejo ir kontrolės grupėse. Atvejo ir kontrolės grupių tiriamieji skyrėsi pagal amžių: statistiškai reikšmingai vyresni buvo atvejo grupės tiriamieji (p < 0,001). Taip pat statistiškai reikšmingas skirtumas buvo tarp mokymosi trukmės (p < 0,001), sunkių atminties sutrikimų ar prastos orientacijos aplinkoje šeiminės anamnezės (p = 0,02), alkoholio vartojimo (p = 0,002) ir reguliaraus sporto (p = 0,02) atvejo ir kontrolės grupėse. Statistiškai reikšmingai atvejo ir kontrolės grupių tiriamieji nesiskyrė pagal lytį (p = 0,08) ir rūkymo paplitimą (p = 0,09).
1 lentelė. Tiriamųjų bendra charakteristika
Kintamieji Atvejai Kontrolė p reikšmė
n = 36 n = 74
Amžius (m.) (mediana (Q1; Q3)) 86 (82; 88) 70,5 (62; 79) < 0,001 Lytis (n, %)
0,08
Moterys 28 (77,8) 45 (60,8)
Vyrai 8 (22,2) 29 (39,2)
Mokymosi trukmė (m.) (n, %)
< 0,001
1 – 4 10 (30,3) 4 (5,4)
5 – 8 2 (6,1) 13 (17,6)
9 – 12 4 (12,1) 28 (37,8)
13 ir daugiau 17 (51,5) 29 (39,2)
Sunkių atminties sutrikimų ar prastos orientacijos aplinkoje šeiminė
anamnezė (n, %)
0,02
Nėra 24 (70,6) 63 (85,1)
Yra 3 (8,8) 8 (10,8)
Nežino 7 (20,6) 3 (4,1)
Rūkymas (n, %)
0,09
Kasdien 0 (0) 9 (12,3)
Retkarčiais 0 (0) 2 (2,7)
Metė 5 (14,7) 14 (19,2)
Niekada nerūkė 29 (85,3) 48 (65,8)
18 Alkoholis (n, %)
0,002
Vartojo 15 (44,1) 55 (75,3)
Nustojo vartoti 8 (23,5) 12 (16,5)
Niekada nevartojo 11 (32,4) 6 (8,2)
Reguliarus sportas (n, %)
0,02
Taip 5 (15,1) 27 (37)
Ne 28 (84,9) 46 (63)
Kadmio koncentracija atvejo ir kontrolės grupės tiriamųjų kraujyje nesiskyrė (p = 0,94), tačiau asmenų, sergančių AL, šlapime buvo nustatyta statistiškai reikšmingai didesnė kadmio koncentracija (p <
0,001) palyginus su kontrolės grupės tiriamųjų kadmio koncentracija šlapime (2 lentelė).
2 lentelė. Kadmio koncentracijos tiriamųjų kraujyje ir šlapime
Kintamieji
Atvejai Kontrolė
p reikšmė n = 36 n = 74
Kadmio koncentracija kraujyje (µg/dl) (mediana (Q1; Q3))
0,03 (0,02;
0,05)
0,03 (0,02;
0,06) 0,94
Kadmio koncentracija šlapime (µg/g kreatinino) (mediana (Q1; Q3))
0,53 (0,36;
0,95)
0,33 (0,26;
0,48) < 0,001
3, 4, 5 lentelėse pateikiamos koreliacijos ir vertinti ryšiai tarp amžiaus, kadmio koncentracijos šlapime ir kraujyje tarp visų tiriamųjų, atskirai atvejų ir atskirai kontrolės grupėse. Visų tiriamųjų grupėje nustatytas silpnas, teigiamas ryšys tarp kadmio koncentracijos šlapime ir amžiaus (r = 0,22; p = 0,02) ir silpnas, neigiamas ryšys tarp kadmio koncentracijos kraujyje ir amžiaus (r = - 0,2; p = 0,04) (3 lentelė).
Ryšys tarp kadmio koncentracijos šlapime ir kraujyje nebuvo statistiškai reikšmingas (p = 0,51).
19 3 lentelė. Spirmeno koreliacijos koeficientai tarp visų tiriamųjų kadmio koncentracijos šlapime
(µg/g kreatinino), kadmio koncentracijos kraujyje (µg/dl) ir amžiaus (m.)
Amžius Kadmio koncentracija šlapime Kadmio koncentracija
šlapime (r)
0,22
p reikšmė 0,02
n 110
Kadmio koncentracija kraujyje (r)
- 0,2 0,07
p reikšmė 0,04 0,51
n 100 100
4 lentelėje parodyta koreliacija atvejų grupėje: ryšys tarp amžiaus ir kadmio koncentracijos šlapime silpnas, teigiamas, statistiškai nereikšmingas (r = 0,1; p = 0,55), tarp amžiaus ir kadmio koncentracijos kraujyje – silpnas, neigiamas, bet statistiškai reikšmingas (r = - 0,44; p = 0,01). Ryšio tarp kadmio koncentracijos šlapime ir kraujyje nenustatėme.
4 lentelė. Spirmeno koreliacijos koeficientai tarp atvejų kadmio koncentracijos šlapime (µg/g kreatinino), kadmio koncentracijos kraujyje (µg/dl) ir amžiaus (m.)
Amžius Kadmio koncentracija šlapime Kadmio koncentracija
šlapime (r)
0,1
p reikšmė 0,55
n 36
Kadmio koncentracija kraujyje (r)
- 0,44 0,002
p reikšmė 0,01 0,99
n 36 36
Kontrolės grupėje ryšys tarp amžiaus ir kadmio koncentracijos šlapime buvo silpnas, teigiamas, statistiškai nereikšmingas (r = 0,02; p = 0,86), o tarp amžiaus ir kadmio koncentracijos kraujyje – silpnas,
20 neigiamas ir statistiškai nereikšmingas (r = - 0,2; p = 0,11) (5 lentelė). Ryšys tarp kadmio koncentracijos šlapime ir kraujyje silpnas, teigiamas ir statistiškai reikšmingas (r = 0,29; p = 0,02).
5 lentelė. Spirmeno koreliacijos koeficientai tarp kontrolės kadmio koncentracijos šlapime (µg/g kreatinino), kadmio koncentracijos kraujyje (µg/dl) ir amžiaus (m.)
Amžius Kadmio koncentracija šlapime Kadmio koncentracija
šlapime (r)
0,02
p reikšmė 0,86
n 74
Kadmio koncentracija kraujyje (r)
- 0,2 0,29
p reikšmė 0,11 0,02
n 64 64
6 lentelėje parodyti tiesinės regresijos koeficientai tarp kadmio koncentracijos šlapime ir kraujyje.
Įvertinus amžių ir lytį, nustatytas teigiamas ryšys tarp kadmio koncentracijos šlapime ir kadmio koncentracijos kraujyje kontrolės grupėje (β = 1,15; p = 0,04), t.y. kadmio koncentracijai kraujyje padidėjus 1 µg/dl, kadmio koncentracija šlapime padidėjo 1,15 µg/ g kreatinino. Atvejo grupėje statistiškai reikšmingo ryšio tarp kadmio koncentracijų skirtingose biologinėse terpėse nenustatėme (p = 0,81).
6 lentelė. Tiesinės regresijos koeficientai (β) tarp kadmio koncentracijos šlapime (µg/g kreatinino) ir kraujyje (µg/dl) įvertinus amžių ir lytį
Kadmis šlapime (µg/g
kreatinino) β p reikšmė
Visi tiriamieji (n = 100) 1,09 0,27
Kontrolė (n = 64) 1,15 0,04
Atvejai (n = 36) 0,59 0,81
21 Didesnė kadmio koncentracija šlapime buvo susijusi su statistiškai reikšmingai didesne galimybe susirgti AL (7 lentelė). Įvertinus lytį ir amžių, žmonės, turintys kadmio koncentraciją šlapime didesnę nei 0,33 µg/g kreatinino, turėjo 8 kartus didesnį šansą susirgti AL, nei žmonės turintys mažesnę kadmio koncentraciją (ŠS1 = 8,08, 95% PI = 2,15 – 30,36). Papildomai įvertinus sunkių atminties sutrikimų ar prastos orientacijos aplinkoje šeiminę anamnezę ir mokymosi trukmę (m.), tikimybė susirgti AL nežymiai padidėjo ir išliko statistiškai reikšminga (ŠS2 = 8,18, 95% PI = 1,87 – 35,91).
Stratifikavus atvejus pagal MMSE testo balus ir analizuojant sąsajas tarp kadmio koncentracijos šlapime ir galimybės susirgti AL atvejų su ≤ 15 balais pagal MMSE testą grupėje, įvertinus amžių ir lytį, asmenys, kuriems rasta kadmio koncentracija šlapime > 0,33 µg/g kreatinino, (I modelis) turėjo – 4, o papildomai vertinant dar ir šeiminę sunkių atminties sutrikimų bei prastos orientacijos aplinkoje anamnezę ir mokymosi trukmę (II modelis) – 6 kartus didesnę galimybę susirgti AL. Tačiau abiem atvejais ši galimybė nebuvo statistiškai reikšminga (ŠS1 = 4,25, 95% PI = 0,89 – 20,36 ir ŠS2 = 6,00, 95% PI = 0,89 – 40,35, atitinkamai).
Dėl mažo tiriamųjų skaičiaus palyginamojoje grupėje su MMSE > 15 balų, logistinės regresijos rezultatų šioje grupėje nepateikėme.
7 lentelė. Alzheimerio ligos priklausomybė nuo kadmio koncentracijos šlapime (µg/g kreatinino) (šansų santykiai (ŠS) ir jų 95% pasikliautinieji intervalai (95% PI))
Kadmio konc.
šlapime
Atvejai (n,
%) Kontrolė (n, %) ŠS1 (95% PI) ŠS2 (95% PI) Visi tiriamieji
n = 36 n = 74
≤ 0,33 6 (16,7) 37 (50) 1 1
> 0,33 30 (83,3) 37 (50) 8,08 (2,15 – 30,36) 8,18 (1,87 – 35,91) Atvejai stratifikuoti pagal MMSE ≤ 15
n = 18 n = 74
≤ 0,33 5 (27,78) 37 (50) 1 1
> 0,33 13 (72,22) 37 (50) 4,25 (0,89 – 20,36) 6,00 (0,89 – 40,35)
ŠS1 – šansų santykis, įvertinus amžių ir lytį.
ŠS2 – šansų santykis, įvertinus amžių, lytį, mokymosi trukmę (m.), sunkių atminties sutrikimų ar prastos orientacijos aplinkoje šeiminę anamnezę.
MMSE (angl. Mini-Mental State Examination) - trumpas protinės būklės tyrimas.
22 Įvertinus amžių ir lytį (I modelis) bei papildomai vertinant šeiminę sunkių atminties sutrikimų bei prastos orientacijos anamnezę ir mokymosi trukmę (II modelis), ryšio tarp kadmio koncentracijos kraujyje ir rizikos susirgti AL nenustatėme (ŠS1 = 0,99, 95% PI = 0,33 – 2,98 ir ŠS2 = 0,85, 95% PI = 0,26 – 2,78, atitinkamai) (8 lentelė).
8 lentelė. Alzheimerio ligos priklausomybė nuo kadmio koncentracijos kraujyje (g/dl) (šansų santykiai (ŠS) ir jų 95% pasikliautinieji intervalai (95% PI))
Kadmio konc.
kraujyje
Atvejai (n, %) n = 36
Kontrolė (n, %)
n = 64 ŠS1 (95% PI) ŠS2 (95% PI)
≤ 0,03 21 (58,3) 32 (50) 1 1
> 0,03 15 (41,7) 32 (50) 0,99 (0,33 – 2,98) 0,85 (0,26 – 2,78)
ŠS1 – šansų santykis, įvertinus amžių ir lytį.
ŠS2 – šansų santykis, įvertinus amžių, lytį, mokymosi trukmę (metais) sunkių atminties sutrikimų ar prastos orientacijos aplinkoje šeiminę anamnezę.
23
13. REZULTATŲ APTARIMAS
Šiame tyrime nustatėme, kad kadmio koncentracija kraujyje tarp atvejo ir kontrolės grupės nesiskyrė (0,03 µg/dl) (p = 0,94). Panašūs rezultatai gauti ir tyrime, atliktame Pietų Korėjoje. Tyrime buvo lyginta daugelio metalų, tarp jų ir kadmio, kraujo serumo koncentracijų skirtumai tarp AL sergančių ir nesergančių. Tyrime dalyvavo 89 AL sergančių ir 118 sveikų tiriamųjų. Tyrimo rezultatai parodė, kad AL sergančių asmenų serume kadmio koncentracija buvo reikšmingai didesnė (p = 0,044) nei AL nesergančių.
Tačiau pridėjus amžių, reikšmingo kadmio koncentracijos serume skirtumo tarp AL sergančių ir nesergančių nebuvo [5]. Bomboi ir kiti [59] tyrime nebuvo nustatyta reikšmingo skirtumo tarp kadmio koncentracijos AL sergančių ir nesergančių kraujyje. Mes tyrime ryšio tarp kadmio koncentracijos kraujyje ir galimybės susirgti AL (ŠS2 = 0,85, 95% PI = 0,26 – 2,78) nenustatėme.
Nustatėme reikšmingai didesnę kadmio koncentraciją AL sergančių šlapime, lyginant su nesergančių (p < 0,001). Nors įrodyta, kad kadmio koncentracija šlapime yra ilgalaikio kadmio poveikio biologinis žymuo [9, 10], tačiau tyrimų, kurių metu būtų nustatyta kadmio koncentracija šlapime ir susieta su galimybe susirgti AL neradome ir rezultatų palyginti negalime. Kohortinio tyrimo metu nustatytos sąsajos tarp mirtingumo nuo AL ir kadmio koncentracijos šlapime [56].
Kontrolės grupėje rasta statistiškai reikšminga sąsaja tarp kadmio koncentracijos šlapime ir kraujyje (p = 0,02) – kadmio koncentracijai kraujyje padidėjus 1 µg/dl, kadmio koncentracija šlapime padidėja 1,15 µg/ g kreatinino. Tuo tarpu, atvejo grupėje sąsaja nerasta (p = 0,99). Panašius rezultatus gavo ir Akerstrom ir kiti [60]. Buvo nustatytos kadmio koncentracijos kraujyje, šlapime ir inkstų žievėje. Rasti ryšiai tarp kadmio šlapime ir kadmio kraujyje tarp visų tiriamų. Ieškant ryšio tik tarp nerūkančiųjų kadmio koncentracijos šlapime ir kraujyje, ryšio nustatyti nepavyko. Mūsų atvejo grupėje nebuvo rūkančių, todėl tyrimų rezultatai panašūs.
Mūsų tyrime įvertinus potencialius rizikos veiksnius – lytį, amžių, šeiminę sunkių atminties sutrikimų anamnezę ir mokymosi trukmę, buvo rasta, kad žmonės, turintys kadmio koncentraciją šlapime didesnę nei 0,33 µg/g kreatinino, galimai turėjo 8 kartus didesnę galimybę susirgti AL, nei žmonės turintys mažesnę kadmio koncentraciją. Peng ir kiti [56] vertino kadmio koncentraciją šlapime su AL mirtingumu vyresnių asmenų tarpe, tačiau pateikti rezultatai nėra vienareikšmiai. Tyrime analizavę nacionalinius Jungtinių Amerikos Valstijų gyventojų biologinės stebėsenos duomenis (1999 – 2006 m.) įvertinę rasę, lytį, rūkymą, išsilavinimą ir kreatininą, nustatė, kad kadmio koncentracijai šlapime padidėjus 0,51 ng/ml mirtingumo nuo AL rizika padidėjo 58 % (ŠS = 1,58, 95 % PI = 1,20 – 2,07). Tuo tarpu, 1988 – 1994 m.
patikimo ryšio tarp padidėjusios kadmio koncentracijos šlapime ir AL mirtingumo nenustatė [56].
24 Vienas iš atlikto tyrimo privalumų yra tai, kad siekdami įvertinti AL priklausomybę nuo kadmio, atlikome atvejo ir kontrolės tyrimą ligoninėse, kuris leidžia įvertinti priežastinius ryšius. Kaip rodo literatūros apžvalga, tokie tyrimai yra pavieniai. Kitas privalumas, kad tyrimo metu kadmio koncentracijos tiriamųjų kraujyje ir šlapime buvo nustatytos objektyviai naudojant induktyviai susietos plazmos masių spektrometro analizatorių NexION 300D ICP-MS (PerkinElmer, JAV).
Vienas iš atlikto tyrmo trūkumų yra santykinai nedidelė tiriamųjų imtis. Duomenys buvo rinkti apie 12 mėn. Tyrime dalyvavo visi KKL Geriatrijos skyriaus pacientai, kuriems tyrimo laikotarpiu diagnozuota AL (n = 36). Tačiau šis tiriamųjų skaičius nebuvo pakankamas norint pateikti reikšmingesnius rezultatus. Tai iš dalies apribojo ir nepriklausomų veiksnių įtrauktų į logistinę regresiją skaičių. Antras trūkumas yra atminties klaidos būdingos atvejo – kontrolės tyrime dėl atminties sutrikimų atvejo grupėje, nes informacija buvo renkama apie praeitį. Tai apribojo surinktos informacijos pagal klausimyną panaudojimą statistinėje analizėje.
25
14. IŠVADOS
1. Alzheimerio liga sergančiųjų bei nesergančiųjų vidutinė kadmio koncentracija kraujyje nesiskiria (p = 0,94), o kadmio koncentracija sergančiųjų šlapime yra statistiškai reikšmingai didesnė nei nesergančiųjų (p
< 0,001).
2. Ryšys tarp kadmio koncentracijos šlapime ir kraujyje tarp Alzheimerio liga sergančiųjų nerastas (p = 0,81), o tarp nesergančiųjų rastas statistiškai reikšmingas ryšys (p = 0,04): kadmio koncentracijai kraujyje padidėjus 1 µg/dl, kadmio koncentracija šlapime padidėja 1,15 µg/g kreatinino. Tarp visų tiriamųjų nustatytas tiesioginis teigiamas ryšys tarp amžiaus ir kadmio koncentracijos šlapime (p = 0,02).
3. Įvertinus potencialius rizikos veiksnius – amžių, lytį, šeiminę sunkių atminties sutrikimų anamnezę ir mokymosi trukmę, žmonės, turintys kadmio koncentraciją šlapime didesnę nei 0,33 µg/g kreatinino, galimai turi 8 kartus didesnę galimybę susirgti Alzheimerio liga, nei žmonės turintys mažesnę kadmio koncentraciją (ŠS2 = 8,18, 95% PI = 1,87 – 35,91), o ryšio tarp kadmio koncentracijos kraujyje ir galimybės susirgti Alzheimerio liga nenustatėme (ŠS2 = 0,85, 95% PI = 0,26 – 2,78).
26
15. LITERATŪROS SĄRAŠAS
1. Gorno-Tempini ML, Hillis AE, Weintraub S, Kertesz A, Mendez M, Cappa SF, et al. Classification of primary progressive aphasia and its variants. Neurology 2011 Mar 15;76(11):1006-1014.
2. Valstybinis psichikos ir sveikatos centras. Sergamumas demencija ir Alzheimerio liga 1000 gyventojų
2007-2017. 2018; Available at:
https://vpsc.lrv.lt/uploads/vpsc/documents/images/Statistika/Psichikos%20sveikatos%20sutrikimai/sergam _demenc_alz2017.jpg. Accessed May 11, 2019.
3. Brookmeyer R, Johnson E, Ziegler-Graham K, Arrighi HM. Forecasting the global burden of Alzheimer's disease. Alzheimers Dement 2007 Jul;3(3):186-191.
4. Valeikienė V, Skalskis R. Alzheimerio ligos ankstyvieji požymiai bendrosios praktikos slaugytojų darbe.
Gerontologija 2008;9(2):99-102.
5. Park JH, Lee DW, Park KS, Joung H. Serum trace metal levels in Alzheimer's disease and normal control groups. Am J Alzheimers Dis Other Demen 2014 Feb;29(1):76-83.
6. Migliore L, Coppede F. Environmental-induced oxidative stress in neurodegenerative disorders and aging. Mutat Res 2009 Mar 31;674(1-2):73-84.
7. Min JY, Min KB. Blood cadmium levels and Alzheimer's disease mortality risk in older US adults.
Environ Health 2016 Jun 14;15(1):69-016-0155-7.
8. US Department of Health and Human Services, Public Health Service. ATSDR. Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Draft Toxicological Profile for Cadmium. 2012. 2019; Available at:
https://www.atsdr.cdc.gov/ToxProfiles/tp5.pdf. Accessed May 11, 2019.
9. Nordberg GF. Historical perspectives on cadmium toxicology. Toxicol Appl Pharmacol 2009 Aug 1;238(3):192-200.
10. Nordberg G, Fowler B, Nordberg M. Cadmium. In: Nordberg G, Fowler B, Nordberg M, editors.
Handbook on the Toxicology of Metals.. 4th ed.; 2014. p. 674-680.
11. Anand R, Gill KD, Mahdi AA. Therapeutics of Alzheimer's disease: Past, present and future.
Neuropharmacology 2014 Jan;76 Pt A:27-50.
12. Wilson RS, Segawa E, Boyle PA, Anagnos SE, Hizel LP, Bennett DA. The natural history of cognitive decline in Alzheimer's disease. Psychol Aging 2012 Dec;27(4):1008-1017.
13. Endzinienė M, Jurkevičienė G, Laučkaitė K, Mickevičienė D, Obelienienė D, Petrikonis K, et al.
Alzheimerio liga. In: Jatužis D, Kaubrys G, editors. Neurologijos pagrindai.: LSMU leidybos namai; 2017.
p. 167-171.
14. Alzheimer's Association. 2016 Alzheimer's disease facts and figures. Alzheimers Dement 2016 Apr;12(4):459-509.
15. Bertram L, Lill CM, Tanzi RE. The genetics of Alzheimer disease: back to the future. Neuron 2010 Oct 21;68(2):270-281.
27 16. Bekris LM, Yu CE, Bird TD, Tsuang DW. Genetics of Alzheimer disease. J Geriatr Psychiatry Neurol 2010 Dec;23(4):213-227.
17. Liu CC, Liu CC, Kanekiyo T, Xu H, Bu G. Apolipoprotein E and Alzheimer disease: risk, mechanisms and therapy. Nat Rev Neurol 2013 Feb;9(2):106-118.
18. Masters CL, Bateman R, Blennow K, Rowe CC, Sperling RA, Cummings JL. Alzheimer's disease. Nat Rev Dis Primers 2015 Oct 15;1:15056.
19. Loy CT, Schofield PR, Turner AM, Kwok JB. Genetics of dementia. Lancet 2014 Mar 1;383(9919):828- 840.
20. Kalaria RN. Vascular basis for brain degeneration: faltering controls and risk factors for dementia. Nutr Rev 2010 Dec;68 Suppl 2:S74-87.
21. Gustafson DR, Backman K, Waern M, Ostling S, Guo X, Zandi P, et al. Adiposity indicators and dementia over 32 years in Sweden. Neurology 2009 Nov 10;73(19):1559-1566.
22. Yaffe K, Weston AL, Blackwell T, Krueger KA. The metabolic syndrome and development of cognitive impairment among older women. Arch Neurol 2009 Mar;66(3):324-328.
23. Cataldo JK, Prochaska JJ, Glantz SA. Cigarette smoking is a risk factor for Alzheimer's Disease: an analysis controlling for tobacco industry affiliation. J Alzheimers Dis 2010;19(2):465-480.
24. Traber MG, van der Vliet A, Reznick AZ, Cross CE. Tobacco-related diseases. Is there a role for antioxidant micronutrient supplementation? Clin Chest Med 2000 Mar;21(1):173-87, x.
25. Xu W, Tan L, Wang HF, Tan MS, Tan L, Li JQ, et al. Education and Risk of Dementia: Dose-Response Meta-Analysis of Prospective Cohort Studies. Mol Neurobiol 2016 Jul;53(5):3113-3123.
26. Baumgart M, Snyder HM, Carrillo MC, Fazio S, Kim H, Johns H. Summary of the evidence on modifiable risk factors for cognitive decline and dementia: A population-based perspective. Alzheimers Dement 2015 Jun;11(6):718-726.
27. Committee on the Public Health Dimensions of Cognitive Aging, Board on Health Sciences Policy, Institute of Medicine. 2015 Jul 21.
28. Jarup L, Akesson A. Current status of cadmium as an environmental health problem. Toxicol Appl Pharmacol 2009 Aug 1;238(3):201-208.
29. Pacini S, Punzi T, Morucci G, Gulisano M, Ruggiero M. A paradox of cadmium: a carcinogen that impairs the capability of human breast cancer cells to induce angiogenesis. J Environ Pathol Toxicol Oncol 2009;28(1):85-88.
30. World Health Organization (WHO). Exposure to Cadmium: a Major Public Health Concern. 2019;
Available at: https://www.who.int/ipcs/features/cadmium.pdf?ua=1. Accessed May 11, 2019.
31. Nair AR, Degheselle O, Smeets K, Van Kerkhove E, Cuypers A. Cadmium-Induced Pathologies: Where Is the Oxidative Balance Lost (or Not)? Int J Mol Sci 2013 Mar 18;14(3):6116-6143.
32. Barregard L, Fabricius-Lagging E, Lundh T, Molne J, Wallin M, Olausson M, et al. Cadmium, mercury, and lead in kidney cortex of living kidney donors: Impact of different exposure sources. Environ Res 2010 Jan;110(1):47-54.
28 33. European Food Safety Authority (EFSA). Cadmium in food. Scientific Opinion of the Panel on
Contaminants in the Food Chain. 2019; Available at:
http://www.efsa.europa.eu/sites/default/files/scientific_output/files/main_documents/980.pdf. Accessed May 11, 2019.
34. Satarug S, Garrett SH, Sens MA, Sens DA. Cadmium, environmental exposure, and health outcomes.
Environ Health Perspect 2010 Feb;118(2):182-190.
35. Sarwar N, Saifullah, Malhi SS, Zia MH, Naeem A, Bibi S, et al. Role of mineral nutrition in minimizing cadmium accumulation by plants. J Sci Food Agric 2010 Apr 30;90(6):925-937.
36. Jarup L, Akesson A. Current status of cadmium as an environmental health problem. Toxicol Appl Pharmacol 2009 Aug 1;238(3):201-208.
37. Hogervorst J, Plusquin M, Vangronsveld J, Nawrot T, Cuypers A, Van Hecke E, et al. House dust as possible route of environmental exposure to cadmium and lead in the adult general population. Environ Res 2007 Jan;103(1):30-37.
38. International Cadmium Association. Cadmium exposure and human health. 2019; Available at:
https://www.cadmium.org/environment/cadmium-exposure-and-human-health. Accessed May 11, 2019.
39. Rokadia HK, Agarwal S. Serum heavy metals and obstructive lung disease: results from the National Health and Nutrition Examination Survey. Chest 2013 Feb 1;143(2):388-397.
40. Li FJ, Surolia R, Li H, Wang Z, Liu G, Liu RM, et al. Low-dose cadmium exposure induces peribronchiolar fibrosis through site-specific phosphorylation of vimentin. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2017 Jul 1;313(1):L80-L91.
41. Strumylaite L, Bogusevicius A, Abdrachmanovas O, Baranauskiene D, Kregzdyte R, Pranys D, et al.
Cadmium concentration in biological media of breast cancer patients. Breast Cancer Res Treat 2011 Jan;125(2):511-517.
42. Wang D, Sun H, Wu Y, Zhou Z, Ding Z, Chen X, et al. Tubular and glomerular kidney effects in the Chinese general population with low environmental cadmium exposure. Chemosphere 2016 Mar;147:3-8.
43. Gallagher CM, Kovach JS, Meliker JR. Urinary cadmium and osteoporosis in U.S. Women >or= 50 years of age: NHANES 1988-1994 and 1999-2004. Environ Health Perspect 2008 Oct;116(10):1338-1343.
44. Tellez-Plaza M, Jones MR, Dominguez-Lucas A, Guallar E, Navas-Acien A. Cadmium exposure and clinical cardiovascular disease: a systematic review. Curr Atheroscler Rep 2013 Oct;15(10):356-013-0356- 2.
45. Akesson A, Julin B, Wolk A. Long-term dietary cadmium intake and postmenopausal endometrial cancer incidence: a population-based prospective cohort study. Cancer Res 2008 Aug 1;68(15):6435-6441.
46. Arora M, Weuve J, Schwartz J, Wright RO. Association of environmental cadmium exposure with periodontal disease in U.S. adults. Environ Health Perspect 2009 May;117(5):739-744.
47. Usai C, Barberis A, Moccagatta L, Marchetti C. Pathways of cadmium influx in mammalian neurons. J Neurochem 1999 May;72(5):2154-2161.
48. Marchetti C. Interaction of metal ions with neurotransmitter receptors and potential role in neurodiseases. Biometals 2014 Dec;27(6):1097-1113.
29 49. Fern R, Black JA, Ransom BR, Waxman SG. Cd(2+)-induced injury in CNS white matter. J Neurophysiol 1996 Nov;76(5):3264-3273.
50. Lesne S, Kotilinek L, Ashe KH. Plaque-bearing mice with reduced levels of oligomeric amyloid-beta assemblies have intact memory function. Neuroscience 2008 Feb 6;151(3):745-749.
51. Lopez E, Figueroa S, Oset-Gasque MJ, Gonzalez MP. Apoptosis and necrosis: two distinct events induced by cadmium in cortical neurons in culture. Br J Pharmacol 2003 Mar;138(5):901-911.
52. Panayi AE, Spyrou NM, Iversen BS, White MA, Part P. Determination of cadmium and zinc in Alzheimer's brain tissue using inductively coupled plasma mass spectrometry. J Neurol Sci 2002 Mar 15;195(1):1-10.
53. Szabo ST, Harry GJ, Hayden KM, Szabo DT, Birnbaum L. Comparison of Metal Levels between Postmortem Brain and Ventricular Fluid in Alzheimer's Disease and Nondemented Elderly Controls.
Toxicol Sci 2016 Apr;150(2):292-300.
54. Notarachille G, Arnesano F, Calo V, Meleleo D. Heavy metals toxicity: effect of cadmium ions on amyloid beta protein 1-42. Possible implications for Alzheimer's disease. Biometals 2014 Apr;27(2):371- 388.
55. Xu L, Zhang W, Liu X, Zhang C, Wang P, Zhao X. Circulatory Levels of Toxic Metals (Aluminum, Cadmium, Mercury, Lead) in Patients with Alzheimer's Disease: A Quantitative Meta-Analysis and Systematic Review. J Alzheimers Dis 2018;62(1):361-372.
56. Peng Q, Bakulski KM, Nan B, Park SK. Cadmium and Alzheimer's disease mortality in U.S. adults:
Updated evidence with a urinary biomarker and extended follow-up time. Environ Res 2017 Aug;157:44- 51.
57. Cypress Diagnostics. Creatinine. Kinetic test. Jaffe. Without deproteinization. Code HB008. 2019;
Available at: http://www.diagnostics.be/en/creatinine. Accessed May 12, 2019.
58. Janilionis,V. Lietuvos HSM duomenų archyvas. Koreliacinė analizė. 2019; Available at:
http://www.lidata.eu/index.php?file=files/mokymai/Janilionis_III/jan_III.html&course_file=jan_III_1.htm l. Accessed May 12, 2019.
59. Bomboi G, Marchione F, Sepe-Monti M, De Carolis A, Bianchi V, Medda E, et al. Correlation between metal ions and clinical findings in subjects affected by Alzheimer's disease. Ann Ist Super Sanita 2005;41(2):205-212.
60. Akerstrom M, Barregard L, Lundh T, Sallsten G. The relationship between cadmium in kidney and cadmium in urine and blood in an environmentally exposed population. Toxicol Appl Pharmacol 2013 May 1;268(3):286-293.
