Hygiene and SanitationHygiene and SanitationГигиена и санитария0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman64027110.47470/0016-9900-2020-99-9-1007-1010EXPERIMENTAL INVESTIGATIONSЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯToxicokinetics of aluminum in ratsТоксикокинетика алюминия в организме крысhttps://orcid.org/0000-0002-5455-6472UsmanovaElza N.УсмановаЭльза Наилевна
Russian Federation

MD, junior researcher of the Chemical analysis Department of Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology, Ufa, 450106, Russia Federation.

e-mail: elza90@inbox.ru

Мл. науч. сотр. химико-аналитического отдела ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека», 450106, Уфа.

e-mail: elza90@inbox.ru

elza90@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0037-6791FazlyevaAnna S.ФазлыеваА. С.
Russian Federation
https://orcid.org/0000-0003-0039-6757KarimovDenis O.КаримовД. О.
Russian Federation
https://orcid.org/0000-0002-1848-7959ZiatdinovaMunira M.ЗиатдиноваМ. М.
Russian Federation
https://orcid.org/0000-0002-0421-4802DaukaevRustem A.ДаукаевР. А.
Russian Federation
https://orcid.org/0000-0001-5596-8180KhusnutdinovaNadezhda Yu.ХуснутдиноваН. Ю.
Russian Federation
https://orcid.org/0000-0002-2818-1558KurilovMihail V.КуриловМ. В.
Russian Federation
Ufa Research Institute of Occupational Health and Human EcologyФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека»200920209991007101029102024Copyright ©; 2024, Usmanova E.N., Fazlyeva A.S., Karimov D.O., Ziatdinova M.M., Daukaev R.A., Khusnutdinova N.Y., Kurilov M.V.Copyright ©; 2024, Усманова Э.Н., Фазлыева А.С., Каримов Д.О., Зиатдинова М.М., Даукаев Р.А., Хуснутдинова Н.Ю., Курилов М.В.2024Usmanova E.N., Fazlyeva A.S., Karimov D.O., Ziatdinova M.M., Daukaev R.A., Khusnutdinova N.Y., Kurilov M.V.Усманова Э.Н., Фазлыева А.С., Каримов Д.О., Зиатдинова М.М., Даукаев Р.А., Хуснутдинова Н.Ю., Курилов М.В.https://journals.eco-vector.com/0016-9900/article/view/640271

Introduction. Aluminum is one of the most common elements in nature that is potentially toxic to humans. Aluminum compounds are widely used in the aviation and food industries, metallurgy, electrical engineering, and medicine. Aluminum is capable of accumulating in the human body, which creates a risk for the development of severe diseases.

Material and methods. Acute intoxication of aluminum hydroxide was simulated on white outbred rats weighing 170-220 g, divided into 8 groups (intact and 7 experimental). By the atomic absorption method, the concentrations of aluminum, calcium, magnesium, and iron in the organs of laboratory animals (kidneys, liver, blood, and brain) were determined 1, 2, 4, 6, 24, 48, and 96 hours after intoxication.

Results. The accumulation of aluminum was observed to a greater extent in the liver, kidneys, blood, to a lesser extent in the brain. Aluminum affects the homeostasis of essential elements, for example, in the experiment, a decrease in the content of calcium and magnesium in the organs of laboratory animals is observed. The seed level does not have a strong effect on the level of iron. At the end of the experiment, the concentration of aluminum in the liver, blood, and brain of rats remains higher than in the control group.

Conclusion. Aluminum is capable of accumulating in vital organs and affecting the homeostasis of the essential elements of the body. The circulation of aluminum in the biological media of a living organism, like many processes, is undulating, and it can accumulate and diffuse for a long time in various organs of experimental animals.

Введение. Алюминий – это один из наиболее распространённых элементов в природе, который потенциально токсичен для человека. Соединения алюминия широко используются в авиационной и пищевой промышленности, металлургии, электротехнике, медицине. Алюминий обладает способностью к накоплению в организме человека, что создаёт риск для развития тяжёлых заболеваний.

Материал и методы. Моделирование острой интоксикации гидроксидом алюминия производили на белых беспородных крысах с массой тела 170–220 г, которые были разделены на 8 групп (интактная и 7 опытных). Атомно-абсорбционным методом определены концентрации алюминия, кальция, магния и железа в органах лабораторных животных (почки, печень, кровь и мозг) через 1; 2; 4; 6; 24; 48 и 96 ч после интоксикации.

Результаты. Накопление алюминия наблюдали в большей степени в печени, почках, крови, в меньшей степени – в мозге. Алюминий оказывает влияние на гомеостаз эссенциальных элементов. Так, например, в эксперименте наблюдали снижение содержания кальция и магния в органах лабораторных животных. На уровень железа затравка не оказывает сильного влияния. В конце эксперимента концентрация алюминия в печени, крови и головном мозге крыс остаётся выше, чем в контрольной группе.

Заключение. Алюминий способен накапливаться в жизненно важных органах и оказывать влияние на гомеостаз эссенциальных элементов организма. Циркуляция алюминия в биосредах живого организма, как и многие процессы, идёт волнообразно, и он может длительное время кумулироваться и диффундировать в различных органах.

aluminumacute intoxicationcalciummagnesiumironалюминийострая интоксикациякальциймагнийжелезоSkal’nyy A.V., Rudakov I.A. Bioelements in Medicine [Bioelementy v meditsine]. Moscow: MIR; 2004. (in Russian)Скальный А.В., Рудаков И.А. Биоэлементы в медицине. М.: МИР; 2004Boegman R.J., Bates L.A. Neurotoxicity of aluminium. Can. J. Physiol. Pharmacol. 1984; 62(8): 1010–14. https://doi.org/10.1139/y84-170Boegman R.J., Bates L.A. Neurotoxicity of aluminium. Can. J. Physiol. Pharmacol. 1984; 62(8): 1010-14. https://doi.org/10.1139/y84-170Fekete V., Deconinck E., Bolle F., Van Loco J. Modelling aluminum leaching into food from different foodware materials with multi-level factorial design of experiments. Food Addit. Contam. Part. A Chem. Anal. Control Expo. Risk Assess. 2012; 29(8): 1322–33. https://doi.org/10.1080/19440049.2012.688068Fekete V., Deconinck E., Bolle F., Van Loco J. Modelling aluminum leaching into food from different foodware materials with multi-level factorial design of experiments. Food Addit. Contam. Part. A Chem. Anal. Control Expo. Risk Assess. 2012; 29(8): 1322-33. https://doi.org/10.1080/19440049.2012.688068Avtsyn A.P., Rudakov I.A. Human Trace Elements [Mikroelementozy cheloveka]. Moscow: Meditsina; 1991. (in Russian)Авцын А.П., Рудаков И.А. Микроэлементозы человека. М.: Медицина; 1991Stahl T., Falk S., Rohrbeck A., Georgii S., Herzog C., Wiegand A., et al. Migration of aluminum from food contact materials to food — a health risk for consumers? Part I of III: exposure to aluminum, release of aluminum, tolerable weekly intake (TWI), toxicological effects of aluminum, study design, and methods. Environ. Sci. Eur. 2017; 29(1): 19. https://doi.org/10.1186/s12302-017-0116-yStahl T., Falk S., Rohrbeck A., Georgii S., Herzog C., Wiegand A., et al. Migration of aluminum from food contact materials to food - a health risk for consumers? Part I of III: exposure to aluminum, release of aluminum, tolerable weekly intake (TWI), toxicological effects of aluminum, study design, and methods. Environ. Sci. Eur. 2017; 29(1): 19. https://doi.org/10.1186/s12302-017-0116-yKhotimchenko S.A., Bessonov V.V., Bagryantseva O.V., Gmoshinskiy I.V. Safety of food products: new problems and ways of solution. Meditsina truda i ekologiya cheloveka. 2015; (4): 7–14. (in Russian)Хотимченко С.А., Бессонов В.В., Багрянцева О.В., Гмошинский И.В. Безопасность пищевой продукции: новые проблемы и пути решений. Медицина труда и экология человека. 2015; (4): 7-14.Bagryantseva O.V., Shatrov G.N., Khotimchenko S.A., Bessonov V.V., Arnautov O.V. Aluminium: food-related health risk assessment of the consumers. Analiz riska zdorov’yu. 2012; (1): 59–68. https://doi.org/10.21668/health.risk/2016.1.07 (in Russian)Багрянцева О.В., Шатров Г.Н., Хотимченко С.А., Бессонов В.В., Арнаутов О.В. Алюминий: оценка риска для здоровья потребителей при поступлении с пищевыми продуктами. Анализ риска здоровью. 2012; (1): 59-68. https://doi.org/10.21668/health.risk/2016.1.07Martinez C.S., Alterman C.D., Peçanha F.M., Vassallo D.V., Mello-Carpes P.B., Miguel M., et al. Aluminum exposure at human dietary levels for 60 days reaches a threshold sufficient to promote memory impairment in rats. Neurotox. Res. 2017; 31(1): 20-30. https://doi.org/10.1007/s12640-016-9656-yExley C. The coordination chemistry of aluminium in neurodegenerative disease. Coord. Chem. Rev. 2012; 256(19-20): 2142–6.Exley C. The coordination chemistry of aluminium in neurodegenerative disease. Coord. Chem. Rev. 2012; 256(19-20): 2142-6.Konishi Y., Yagyu K., Kinebuchi H., Saito N., Yamaguchi T., Ohtsuki Y. Chronic effect of aluminium ingestion on bone in calcium-deficient rats. Pharmacol. Toxicol. 1996; 78(6): 429–34. https://doi.org/10.1111/j.1600-0773.1996.tb00231.xKonishi Y., Yagyu K., Kinebuchi H., Saito N., Yamaguchi T., Ohtsuki Y. Chronic effect of aluminium ingestion on bone in calcium-deficient rats. Pharmacol. Toxicol. 1996; 78(6): 429-34. https://doi.org/10.1111/j.1600-0773.1996.tb00231.xTrapp G.A. Plasma aluminum is bound to transferrin. Life Sci. 1983; 33(4): 311–6. https://doi.org/10.1016/s0024-3205(83)80002-2Trapp G.A. Plasma aluminum is bound to transferrin. Life Sci. 1983; 33(4): 311-6. https://doi.org/10.1016/s0024-3205(83)80002-2Yokel R.A. The toxicology of aluminum in the brain: a review. Neurotoxicology. 2000; 21(5): 813–28.Yokel R.A. The toxicology of aluminum in the brain: a review. Neurotoxicology. 2000; 21(5): 813-28.Rebrova O.Yu. Statistical Analysis of Medical Data. Application of Software Package STATISTICA [Statisticheskiy analiz meditsinskikh dannykh. Primenenie paketa prikladnykh programm STATISTICA]. Moscow: MediaSfera; 2006. (in Russian)Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA. М.: МедиаСфера; 2006.Kurets N.I. A role of chemical elements disbalance in children’s chronic pathology formation. Sanitarnyy vrach. 2009; (7): 17–28. (in Russian)Курец Н.И. Роль дисбаланса химических элементов в формировании хронической патологии у детей. Санитарный врач. 2009; (7): 17-28.Prousek J. Fenton chemistry in biology and medicine. Pure Appl. Chem. 2007; 79(12): 2325–38.Prousek J. Fenton chemistry in biology and medicine. Pure Appl. Chem. 2007; 79(12): 2325-38.Kim Y., Olivi L., Cheong J.H., Maertens A., Bressler J.P. Aluminum stimulates uptake of non-transferrin bound iron and transferrin bound iron in human glial cells. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2007; 220(3): 349–56. https://doi.org/10.1016/j.taap.2007.02.001Kim Y., Olivi L., Cheong J.H., Maertens A., Bressler J.P. Aluminum stimulates uptake of non-transferrin bound iron and transferrin bound iron in human glial cells. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2007; 220(3): 349-56. https://doi.org/10.1016/j.taap.2007.02.001Mousavi S., Mojtahedzadeh M., Abdollahi M. Management of hyperoxia-induced lung injury; a systematic review. Int. J. Pharmacol. 2010; 6(4): 397–408.Mousavi S., Mojtahedzadeh M., Abdollahi M. Management of hyperoxia-induced lung injury; a systematic review. Int. J. Pharmacol. 2010; 6(4): 397-408.Gres’ N.A., Guzik E.O. Hygienic aspects of aluminum overdose forming among humans. Mikroelementy v meditsine. 2015; 16(2): 28–36. (in Russian)Гресь Н.А., Гузик Е.О. Гигиенические аспекты формирования элементоза избытка алюминия у человека. Микроэлементы в медицине. 2015; 16(2): 28-36Barbagallo M., Dominguez L.J. Type 2 diabetes mellitus and Alzheimer’s disease. World J. Diabetes. 2014; 5(6): 889–93. https://doi.org/10.4239/wjd.v5.i6.889Barbagallo M., Dominguez L.J. Type 2 diabetes mellitus and Alzheimer’s disease. World J. Diabetes. 2014; 5(6): 889-93. https://doi.org/10.4239/wjd.v5.i6.889Drobyshev E.J., Solovyev N.D., Gorokhovskiy B.M., Kashuro V.A. Accumulation patterns of sub-chronic aluminum toxicity model after gastrointestinal administration in rats. Biol. Trace Elem. Res. 2018; 185(2): 384–94.Drobyshev E.J., Solovyev N.D., Gorokhovskiy B.M., Kashuro V.A. Accumulation patterns of sub-chronic aluminum toxicity model after gastrointestinal administration in rats. Biol. Trace Elem. Res. 2018; 185(2): 384-94.