Η διατροφική συμμετοχή των βαρέων μετάλλων και οι επιπτώσεις σε παραμέτρους λειτουργίας του καρδιοαγγειακού συστήματος

Abstract

Metals like zinc, copper, cadmium and lead enter the trophic chains. Zinc and copper participate in the structure and the operation of many enzymatic systems, while cadmium and lead act in a toxic way when their concentration exceeds critical limits. Aim: The present study investigates the mechanisms by which the essential metals zinc and copper and the toxic metals cadmium and lead affect the operation of cardiovascular system and whether this effect is related to the diet. Methodology: 1. Wistar rats (8 groups) were fed with concrete food of different metal concentration and antihypertensive substances. At the end of the experiment, the blood samples was analysed and the metals concentrations were measured. 2. The habits of the sample were recorded and the most frequent consumed foods were analyzed. 3. Hypertensive and non hypertensive patients provided information (dietary, medical history and pharmaceutical treatment), blood and hair sample that were analysed for the four metals. Results: Food analysis according to the processed questionnaires resulted in satisfactory zinc (Zn) and copper (Cu) levels in reference to the required daily dose for adults. Lead (Pb) levels are found in the maximum tolerable limits for humans and cadmium (Cd) levels within tolerable limits for humans. All animal groups had an increase of cholesterol (Cho) concentration compared to the control group, except the group whose food was enriched with calcium antagonists (CaB) or angiotensin converting enzyme inhibitors (ACEI). The same result was recorded for high density lipoproteins (HDL) in all animal groups. All animal groups had an increase of low density lipoprotein (LDL) concentration in comparison to the control group, except the group with CaB in which LDL had a decrease or the group Cd x 10 in which LDL was unaffected. In all groups lipoprotein ratio was unaffected apart from Cd x 10 and CaB group that had an increase and from ACEI group who had a decrease in comparison to the control group. Finally in most of the animal groups there was a significant positive correlation between Cho, HDL, LDL and Zn or Cu or Cd and a significant negative correlation with Pb. Hypertensive men and women smokers presented a negative influenced profile of lipids compared to the control group. Pb revealed a strong negative correlation with Cho and LDL. On the contrary, Cd or Cu revealed significant positive correlation with Cho or HDL. Hypertensive men and women non smokers presented a negative influenced profile of lipids, increased concentration of Cu and Pb but decreased concentration of Cd compared to the control group. Zn or Cu revealed a significant positive correlation with LDL while Cd revealed significant positive correlation with cho.

Μέταλλα όπως ο ψευδάργυρος (Ζn), ο χαλκός (Cu), το κάδμιο (Cd) και ο μόλυβδος (Pb) επιβαρύνουν τις τροφικές αλυσίδες. Ο ψευδάργυρος και ο χαλκός συμμετέχουν στη δομή και τη λειτουργία πολλών ενζυμικών συστημάτων, ενώ το κάδμιο και ο μόλυβδος δρουν τοξικά όταν οι συγκέντρωση τους υπερβεί κρίσιμα όρια. Σκοπός: Η παρούσα μελέτη διερευνά τους μηχανισμούς μέσω των οποίων τα απαραίτητα μέταλλα ψευδάργυρος και χαλκός και τα τοξικά μέταλλα κάδμιο και μόλυβδος επιδρούν στη λειτουργία του καρδιοαγγειακού συστήματος και κατά πόσο η επίδραση αυτή σχετίζεται με τη διατροφή. Μεθοδολογία: 1. Επίμυες (οκτώ ομάδες) σιτίστηκαν με συγκεκριμένη τροφή διαφορετικής συγκέντρωσης στα υπό εξέταση μέταλλα και αντιυπερτασικές ουσίες. Μετά το πέρας του πειράματος έγιναν αναλύσεις αίματος και καταγράφηκαν οι συγκεντρώσεις των τεσσάρων μετάλλων. 2. Καταγράφηκαν οι συνήθειες του πληθυσμιακού δείγματος και αναλύθηκαν τα συχνότερα καταναλισκόμενα τρόφιμα. 3. Μελετήθηκαν μη υπερτασικοί και υπερτασικοί ασθενείς που υπόκεινται σε θεραπεία, από τους οποίους συλλέχθηκαν πληροφορίες και δείγματα αίματος και τριχών και υπολογίστηκαν οι συγκεντρώσεις των ανωτέρω μετάλλων. Αποτελέσματα: Τα τρόφιμα που κατανάλωναν οι συμμετέχοντες στην έρευνα, περιείχαν επίπεδα ψευδαργύρου και χαλκού ικανοποιητικά σύμφωνα με τα RDAs για τους ενήλικες. Τα επίπεδα μολύβδου βρέθηκαν στα ανώτερα επιτρεπτά όρια για τον άνθρωπο ενώ του καδμίου ήταν εντός των επιτρεπτών ορίων για τον άνθρωπο. Όλες οι ομάδες των επίμυων εμφάνισαν αύξηση των επιπέδων χοληστερόλης (Cho) συγκριτικά προς την ομόδα ελέγχου, πλην των ομάδων που έλαβαν τροφή με ανταγωνιστές ασβεστίου (CaB) ή αναστολείς του μετατρεπτικού ενζύμου της αγγειοτενσίνης (ACEI). Το ίδιο παρατηρήθηκε και για τα επίπεδα της υψηλής πυκνότητας λιποπρωτεΐνης (HDL) για όλες τις ομάδες των ζώων προς την ομάδα έλεγχου. Η χαμηλής πυκνότητας λιποπρωτεΐνη (LDL) σε όλες οι ομάδες των ζώων συγκριτικά προς την ομάδα έλεγχου παρουσίασε αύξηση των επιπέδων της στο αίμα, πλην της ομάδας CaB που παρουσίασε μείωση και της ομάδας που σιτίστηκε με τροφή δεκαπλάσια σε κάδμιο που δεν παρουσίασε καμία μεταβολή. Το πηλίκο λιποπρωτεϊνών σε όλες τις ομάδες των ζώων παρέμεινε ανεπηρέαστο, πλην της ομάδας που σιτίστηκε με τροφή δεκαπλάσια σε κάδμιο και αυτής που έλαβε CaB στις οποίες παρουσιάστηκε βελτιωμένο και της ομάδας που έλαβε ACEI στην οποία μειώθηκε συγκρινόμενο με την ομάδα ελέγχου. Τέλος, στις περισσότερες ομάδες των επίμυων υπήρχε ισχυρή θετική συσχέτιση μεταξύ Cho, HDL, LDL και ψευδαργύρου ή χαλκού ή καδμίου και ισχυρά αρνητική συσχέτιση με τον μόλυβδο. Οι υπερτασικοί άνδρες και γυναίκες καπνιστές εμφάνισαν αρνητικά επηρεασμένο προφίλ λιπιδίων και μετάλλων στον ορό συγκριτικά προς την ομάδα ελέγχου. Ο μόλυβδος εμφάνισε αρνητική συσχέτιση με την Cho και την LDL, ενώ το κάδμιο και ο χαλκός θετική συσχέτιση με την Cho και την HDL. Οι υπερτασικοί άνδρες και γυναίκες μη καπνιστές εμφάνισαν αρνητικά επηρεασμένο προφίλ λιπιδίων, υψηλότερες συγκεντρώσεις χαλκού και μολύβδου, αλλά μικρότερες συγκεντρώσεις καδμίου συγκρινόμενες με την ομάδα ελέγχου. Ο ψευδάργυρος ή ο χαλκός εμφάνισαν ισχυρά θετική συσχέτιση με την LDL και το κάδμιο με την Cho.