Heavy metal blood levels and their age-dependent changes in patients undergoing hemodialysis at Jordan Islamic Hospital

Фатен М.  Абу Орабі; Мохаммад  Фавзі; Джамал  Хумайді; Мохаммед-Джамаль  Шаммут; Раванд  Салех; Хедая  Хакаваті; Ахмед  Абу Райян

doi:10.31450/ukrjnd.3(83).2024.05

Фатен М. Абу Орабі Хімічний факультет, відділ природничих наук, приватний університет прикладних наук, Амман, Йорданія https://orcid.org/0000-0003-1612-8263
Мохаммад Фавзі Хімічний факультет, відділ природничих наук, приватний університет прикладних наук, Амман, Йорданія https://orcid.org/0000-0001-5110-2638
Джамал Хумайді Хімічний факультет, Науковий коледж, Університет Хаіла, Хаіль, Королівство Саудівська Аравія https://orcid.org/0000-0003-4712-963X
Мохаммед-Джамаль Шаммут Хімічний факультет, відділ природничих наук, приватний університет прикладних наук, Амман, Йорданія https://orcid.org/0000-0003-4593-6366
Раванд Салех Хімічний факультет, відділ природничих наук, приватний університет прикладних наук, Амман, Йорданія https://orcid.org/0000-0002-5948-2177
Хедая Хакаваті Хімічний факультет, відділ природничих наук, приватний університет прикладних наук, Амман, Йорданія https://orcid.org/0000-0003-4235-5814
Ахмед Абу Райян Хімічний факультет, відділ природничих наук, приватний університет прикладних наук, Амман, Йорданія https://orcid.org/0000-0002-6520-1626

DOI: https://doi.org/10.31450/ukrjnd.3(83).2024.05

Ключові слова: термінальна стадія хронічної хвороби нирок, важкі метали, свинець, кадмій, мідь, цинк, гемодіаліз, екологічні токсини.

Анотація

Термінальна стадія хронічної хвороби нирок (ХХН) є глобальною проблемою охорони здоров’я. Вплив важких металів є відомим фактором ризику розвитку та прогресування. Це дослідження мало на меті оцінити рівні кадмію (Cd), свинцю (Pb), міді (Cu) і цинку (Zn) у крові пацієнтів, які лікуються методом гемодіалізу (ГД) та дослідити їх вікові зміни.

Методи. Це одномоментне перехресне дослідження було проведено в Аммані, Йорданія, з січня по грудень 2023 року. Дослідження включало 80 пацієнтів з ESKD, які проходили гемодіаліз, і 80 здорових контрольних груп, обидві групи віком 20-60 років, розділені на чотири вікові діапазони: 20-29, 30 -39, 40-49 і 50-60 років. Зразки крові аналізували на Pb, Zn, Cd та Cu методом атомно-абсорбційної спектрометрії. Дані аналізували за допомогою ANOVA, і р-значення <0,05 вважали значущими.

Результати. Концентрації Pb, Cd і Cu були значно вищими у ГД пацієнтів у порівнянні зі здоровими донорами, тоді як рівні Zn були статистично значущо нижчими. Зокрема, рівень Pb в середньому становив 27,65 мкг/дл у ГД пацієнтів проти 1,06 мкг/дл у контрольній групі (p = 0,006). Рівні Cd в середньому становили 1,035 мкг/дл у ГД пацієнтів проти 0,0485 мкг/дл у контрольній групі (p = 0,008). Рівень Cu становив 270,1 мкг/дл та 81,8 мкг/дл, відповідно (p = 0,004). Концентрація Zn була достовірно знижена у ГД пацієнтів та у середньому становила 29,5 мкг/дл порівняно з 82,45 мкг/дл у контрольній групі (p = 0,035). Аналіз вікових особливостей визначив, що концентрації Pb (p = 0.01 ), Cd (p = 0.043), Cu (p = 0.01), and Zn (p = 0.037 ) підвищуються з віком у ГД пацієнтів.

Висновки. Наше дослідження демонструє статистично значущо підвищені рівні Pb, Cd і Cu, а також знижені рівні Zn у ГД пацієнтів порівняно контрольною групою. На накопичення та метаболізм цих металів може впливати вік ГД пацієнтів. Ці висновки підкреслюють необхідність подальших досліджень впливу токсинів навколишнього середовища на здоров’я нирок.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Francis A, Harhay MN, Ong ACM, Tummalapalli SL, Ortiz A, et al; American Society of Nephrology; European Renal Association; International Society of Nephrology. Chronic kidney disease and the global public health agenda: an international consensus. Nat Rev Nephrol. 2024;20(7):473-485. doi: 10.1038/s41581-024-00820-6.

Kolesnyk M, Stepanova N, Dudar I, Bagdasarova I, Fomina S. Nephrology in Ukraine. In: Moura-Neto, J.A., Divino-Filho, J.C., Ronco, C. (eds) Nephrology Worldwide. Springer, Cham; 2021. p. 675–685. doi: 10.1007/978-3-030-56890-0_50.

Wakino S. Trace Elements and Their Management in Dialysis Patients—Pathophysiology and Clinical Manifestations. Kidney and Dialysis. 2023; 3(3):274-296. doi: 10.3390/kidneydial3030025.

Pizzorno J. The Kidney Dysfunction Epidemic, Part 1: Causes. Integr Med (Encinitas). 2015;14(6):8-13.

Kim NH, Hyun YY, Lee KB, Chang Y, Rhu S, Oh KH,et. al. Environmental heavy metal exposure and chronic kidney disease in the general population. J Korean Med Sci. 2015;30(3):272-277. doi:10.3346/jkms.2015.30.3.272.

Jaishankar M, Tseten T, Anbalagan N, Mathew BB, Beeregowda KN. Toxicity, mechanism and health effects of some heavy metals. Interdiscip Toxicol. 2014;7(2):60-72. doi: 10.2478/intox-2014-0009.

Tsai HJ, Wu PY, Huang JC, Chen SC. Environmental pollution and chronic kidney disease. Int J Med Sci. 2021;18(5):1121-1129. doi: 10.7150/ijms.51594.

Crommentuijn T, Polder MD, van de Plassche EJ. Maximum permissible concentrations and negligible concentrations for metals, taking background concentrations into account. RIVM Report 601501 001. National Institute of Public Health and the Environment. [Internet].1997, Bilthoven, The Netherlands. Available from: https://www.rivm.nl/bibliotheek/rapporten/601501001.html.>

Voice TC, McElmurry SP, Long DT, Dimitrov P, Ganev VS, Peptropoulos EA. Evaluation of the hypothesis that Balkan endemic nephropathy is caused by drinking water exposure to contaminants leaching from Pliocene coal deposits. J Expo Sci Environ Epidemiol. 2006;16(6):515-524. doi:10.1038/sj.jes.7500489.

Choudhury TR, Zaman SZ, Chowdhury TI, Begum BA, Islam MA, Rahman MM. Status of metals in serum and urine samples of chronic kidney disease patients in a rural area of Bangladesh: An observational study. Heliyon. 2021;7(11):e08382. doi: 10.1016/j.heliyon.2021.e08382.

Fatima G, Raza AM, Hadi N, Nigam N, Mahdi AA. Cadmium in Human Diseases: It's More than Just a Mere Metal. Indian J Clin Biochem. 2019;34(4):371-378. doi: 10.1007/s12291-019-00839-8.

ATSDR. Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Draft toxicological profile for cadmium. Atlanta, GA: US Department of Health and Human Services, Public Health Service. [Internet].2012. Available from: https://www.atsdr.cdc.gov/ToxProfiles/tp5-p.pdf.

U.S. Environmental Protection Agency. Integrated Risk Information System (IRIS) on Cadmium. National Center for Environmental Assessment, Off ice of Research and Development, Washington, DC. [Internet]. 1999. Available from: https://www.epa.gov/sites/default/files/2016-09/documents/cadmium-compounds.pdf.

WHO, Guidelines for drinking-water quality: fourth edition incorporating the first and second addenda. [Internet]. 2022 World Health Organization. Geneva. Available from: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35417116/.

Moreau T, Orssaud G, Lellouch J, Claude JR, Juguet B, Festy B. Blood cadmium levels in a general male population with special reference to smoking. Arch Environ Health. 1983;38(3):163-7. doi: 10.1080/00039896.1983.10543998.

Tapiero H, Townsend DM, Tew KD. Trace elements in human physiology and pathology. Copper. Biomed Pharmacother. 2003;57(9):386-98. doi: 10.1016/s0753-3322(03)00012-x.

LaGow B, et al. PDR Lab Advisor. A Comprehensive Point-of-Care Guide for Over 600 Lab Tests. First ed. Montvale, NJ: Thomson PDR. [Internet].2007:675. Available from: https://books.google.com.ua/books/about/PDR_Lab_Advisor.html?id=YEFDNAAACAAJ&redir_esc=y.

Heitland P, Köster HD. Biomonitoring of 37 trace elements in blood samples from inhabitants of northern Germany by ICP-MS. J Trace Elem Med Biol. 2006;20(4):253-62. doi: 10.1016/j.jtemb.2006.08.001.

Paun S, Tudosie M, Petris R, Macovei R. The effects of Zinc on human body, including on renal failure and renal transplantation. J Med Life. [Internet]. 2012;5(Spec Issue):137-140. Available from: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31803301/.

Arora PN, Dhillon KS, Rajan SR, Sayal SK, Das AL. Serum Zinc Levels in Cutaneous Disorders. Med J Armed Forces India. 2002;58(4):304-6. doi: 10.1016/S0377-1237(02)80083-1.

Jaber S.M. Landsat-based vegetation abundance and surface temperature for surface urban heat island studies: the tale of Greater Amman Municipality. Annals of GIS.2018; 24(3): 195-208. doi: 10.1080/19475683.2018.1471519.

Li W, Li X, Su J, Chen H, Zhao P, Qian H, et. al. Associations of blood metals with liver function: Analysis of NHANES from 2011 to 2018. Chemosphere. 2023; 317:137854. doi: 10.1016/j.chemosphere.2023.137854.

Batool M, Ahmad K, Zahidqureshi, Mahboob N, Nimra. Determination of heavy metal toxicity in blood and health effect by AAS (detection of heavy metals and its toxicity in human blood. Arch. nanomed. 2018;1(2), 22-8, doi: 10.32474/ANOAJ.2018.01.000107.

Sun H-F , Li Y-H, Ji Y-F, Yang L-S, Wang W-Y, Li H-R. Environmental contamination and health hazard of lead and cadmium around Chatian mercury mining deposit in western Hunan Province, China. Trans. Nonferrous Metals Soc. China. 2010;20(2):308-314. doi: 10.1016/S1003-6326(09)60139-4.

Ashish B, Neeti K, Himanshu K. Copper Toxicity: A Comprehensive Study. Res J Recent Sci. 2013;2(ISC-2012):58-67.

Xiaoyu Li, Lijuan Liu, Yugang Wang, Geping Luo, Xi Chen, Xiaoliang Yang, et. al. Heavy metal contamination of urban soil in an old industrial city (Shenyang) in Northeast China. Geoderma.2013;192: 50-58. doi: 10.1016/j.geoderma.2012.08.011.

Morais S, e Costa FG, de Lourdes Pereir M. Heavy Metals and Human Health. Environmental Health - Emerging Issues and Practice. InTech. 2012: 227-246. doi: 10.5772/29869.

The Center for Disease Control and Prevention (CDC). National Institute of Occupational Safety and Health (NIOSH). Adult Blood Lead Epidemiology and Surveillance (ABLES). [Internet]. 2022. Available from: https://www.cdc.gov/niosh/lead/programs/index.html.>

Kazi TG, Jalbani N, Kazi N, Jamali MK, Arain MB, Afridi HI, et. al. Evaluation of Toxic Metals in Blood and Urine Samples of Chronic Renal Failure Patients, before and after Dialysis. Ren Fail. 2008; 30(7):737-745, doi: 10.1080/08860220802212999.

Makarov OO, Pisarev EO, Sheiman BS, Kulizkiy MV, Peretyatko DV, Vihor VO, et al.. Changes of Nonessential Trace Elements Levels in Whole Blood Of End Stage Renal Disease Adult Patients. Ukr J Nephrol Dialys. 2013;2(38):114-125. doi: 10.31450/ukrjnd.2(38).2013.09.

Humudat YR, Al-Naseri SK. Heavy Metals in Dialysis Fluid and Blood Samples from Hemodialysis Patients in Dialysis Centers in Baghdad, Iraq. J Health Pollut. 2019; 10(27):200901. doi: 10.5696/2156-9614-10.27.200901.

Orr SE, Bridges CC. Chronic Kidney Disease and Exposure to Nephrotoxic Metals. Int J Mol Sci. 2017;18(5):1039. doi: 10.3390/ijms18051039.

Damianaki K, Lourenco JM, Braconnier P, Ghobril JP, Devuyst O, Burnier M, et al. Handling of zinc in chronic kidney disease patients and the role of circulating zinc levels in renal function decline. Nephrol Dial Transplant. 2020;35(7):1163-1170. doi: 10.1093/ndt/gfz065.

Ogabiela EE, Okonkwo EM, Agbaji AS, Udiba UU, Hammuel C, Ade-Ajayi AF, et. al. Trace Metal Level of Human Blood from Dareta Village, Anka, Nigeria. Global Journal of Pure and Applied Sciences. [Internet]. 2011;17(2): 183-188. Available from: https://www.ajol.info/index.php/gjpas/article/view/78786.

Mueller PW, Price RG, Finn WF. New approaches for detecting thresholds of human nephrotoxicity using cadmium as an example. Environ Health Perspect. 1998;106(5):227-30. doi: 10.1289/ehp.98106227.

Ahmad S, Ärnlöv J, Larsson SC. Genetically predicted circulating copper and risk of chronic kidney disease: A mendelian randomization study. Nutrients. 2022;14(3):509. doi: 10.3390/nu14030509.

Arredondo M, Martínez R, Núñez MT, Ruz M, Olivares M. Inhibition of iron and copper uptake by iron, copper and zinc. Biol Res. 2006;39(1):95-102. doi: 10.4067/s0716-97602006000100011.

Niu YY, Zhang YY, Zhu Z, Zhang XQ, Liu X, Zhu SY, et. al. Elevated intracellular copper contributes a unique role to kidney fibrosis by lysyl oxidase mediated matrix crosslinking. Cell Death Dis. 2020 Mar 31;11(3):211. doi: 10.1038/s41419-020-2404-5.