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Revista chilena de anatomía

Print version ISSN 0716-9868

Rev. chil. anat. vol.19 n.2 Temuco Aug. 2001

http://dx.doi.org/10.4067/S0716-98682001000200010 

EFECTO TÓXICO DEL IÓN CADMIO SOBRE LA GLÁNDULA
SUBMANDIBULAR DE RATA ADULTA

TOXIC EFFECT OF CADMIUM ION ON THE ADULT RAT
SUBMANDIBULAR GLAND

*Aparecida S. Braga; **Alma B. C. E. Catirse; ***Ruberval A. Lopes; ***Marisa Semprini ; ***Miguel A. Sala & ****Ii-Sei Watanabe

* Alumna de Post-grado de Rehabilitación Oral _ Facultad de Odontología de Ribeirão Preto, Universidad de São Paulo (FORP-USP), Brasil.
** Departamento de Materiales Dentales y Prótesis, Facultad de Odontología de Ribeirão Preto, Universidad de São Paulo (FORP-USP), Brasil.
*** Departamento de Morfología, Estomatología y Fisiología, Facultad de Odontología de Ribeirão Preto, Universidad de São Paulo (FORP-USP), Brasil.
***

Instituto de Ciencias Biomédicas, Universidad de São Paulo (ICB-USP), São Paulo, SP, Brasil.

RESUMEN: El estudio tuvo por objetivo investigar histométricamente los efectos tóxicos de la exposición al ión cadmio sobre la glándula submandibular en rata adulta. Ratas machos, de peso aproximado a 170 g, recibieron, en el bebedero, una solución de 300 mg de cloruro de Cd/l de agua, durante 6 meses. Otro grupo de animales, después del tratamiento, permaneció en recuperación durante un período adicional de 6 meses. El parénquima de las glándulas submandibulares mostró marcada diferencia entre los animales tratados y controles. Los acinos de las glándulas de las ratas intoxicadas con Cd, eran menores, de forma irregular y con células degeneradas. Los núcleos variaron de tamaño pero no de forma. Los ductos estriados, granulosos y excretores estaban desorganizados, mostrando núcleos menores. El cuadro histológico de la glándula submandibular de las ratas sometidas, a recuperación de la intoxicación, durante 6 meses fue semejante al de los controles. Este resultado fue confirmado mediante el estudio histométrico. Basados en la literatura, los autores afirman que la metalotioneína actúa como agente desintoxicante uniéndose al Cd y que la disminución de su síntesis aumenta la concentración de Cd libre, provocando daños al ADN e inhibiendo la síntesis proteica, como fue observado en el presente trabajo.

  PALABRAS CLAVE: 1. Cadmio; 2. Toxicología; 3. Rata; 4. Histometría; 5. Glándula submandibular.

INTRODUCCIÓN

  El cadmio (Cd) es un contaminante ambiental proveniente de industrias, baterías de Cd/Ni, semiconductores, plásticos, humo de cigarrillos, pigmentos, fertilizantes, productos alimenticios y aguas contaminadas (Shore & Douben, 1994). Este metal también puede estar presente en materiales de uso odontológico (Gjerdet & Berge, 1983 and Brockhurst & Pham, 1989).

En la intoxicación crónica, el Cd se acumula en hígado y riñón (Piscator, 1964). Ha sido informado acúmulo de Cd en otros órganos, como corazón, pulmones, testículos, páncreas y glándulas salivales (Nordberg, 1972).

Chiarenza et al. (1989) describieron alteraciones morfológicas en las glándulas submandibular y parótida de ratas, después de la administración de Cd. Este metal inhibe la fosfatasa alcalina en la glándula submandibular de la rata (Chaudhry et al., 1983). Pinto et al. (1998), inyectando Cd en el 10º día de preñez en ratas, describieron un escaso desarrollo de la glándula submandibular. Paula Lopes et al. (1999) relataron la presencia de acinos irregulares con células degeneradas en la glándula submandibular de ratas adultas sometidas a intoxicación aguda con Cd.

Dada la importancia de las glándulas salivales en la excreción de algunos metales pesados y, posiblemente, también del Cd, el objetivo del presente trabajo fue investigar morfológica e histométricamente los efectos crónicos de la administración de Cd en la estructura de la glándula submandibular.

MATERIAL Y MÉTODO

Fueron utilizadas ratas Wistar machos, de peso aproximado a 170 g. Los animales fueron divididos en los siguientes grupos:

Grupo I - 10 animales que recibieron cloruro de Cd en el bebedero, en concentración de 300 mg/l de agua destilada, durante 6 meses.

Grupo II - 10 animales que recibieron, en el bebedero, agua destilada, sin ningún aditivo, en las mismas condiciones del grupo I, sirviendo de control a las ratas del grupo I.

Grupo III -10 animales que recibieron el mismo tratamiento del grupo I y que permanecieron durante 6 meses adicionales en recuperación, bebiendo agua destilada sin aditivos.

Grupo IV - 10 animales que recibieron agua destilada, sin ningún aditivo, durante 6 meses y que permanecieron por 6 meses más, sirviendo de control a las ratas del grupo III.

Los animales fueron sacrificados por inhalación de éter anestésico. Las glándulas submandibulares fueron extraídas e inmediatamente inmersas en solución fijadora de alcohol 80% - 85 ml, formaldehído - 10 ml y ácido acético - 5 ml y mantenidas durante 24 h. Después de fijadas, las glándulas fueron deshidratadas, diafanizadas, incluidas en parafina, cortadas en forma semi-seriada con 6 µm de espesor y teñidas con hematoxilina y eosina.

Para el estudio cariométrico, los cortes fueron analizados al microscopio óptico JENAMED con aumento total de 1.000x, con una cámara clara (JENA) acoplada.

Los contornos de los núcleos de las células fueron dibujados en papel, con lápiz nº 2, teniendo cuidado de considerar solamente las imágenes elípticas. A partir de los dibujos obtenidos, fueron medidos los diámetros mayor y menor de las imágenes.

Los parámetros cariométricos fueron estimados de acuerdo con los métodos descritos por Sala et al. (1994).

El estudio estereológico fue realizado utilizando una gradícula de 100 puntos, impresa sobre papel, donde se dibujaron las estructuras de la glándula submandibular. Fueron estimados los siguientes parámetros estereológicos: densidad volumétrica (Weibel, 1963), densidad de superfície

(Tomkeieff, 1945), diámetro medio (Sala et al., 1980), espesor de la pared, de acinos, ductos granulosos y ductos estriados (Sala et al., 1981).

Los resultados fueron comparados estadísticamente mediante la prueba no paramétrica de Mann Whitney.

  RESULTADOS

El peso corporal medio de los animales intoxicados con Cd por 6 meses, era menor (314,8 g) que el peso de las ratas control (541,7 g), mientras que luego de los 6 meses de recuperación, los animales intoxicados presentaron pesos corporales medios semejantes al de las ratas control (526,6 g y 541,5 g, respectivamente).

El análisis histológico de las glándulas submandi-bulares de las ratas control, mostró una estructura característica, constituida por acinos, numerosos ductos granulosos y estriados, además de tejido conjuntivo compuesto por septos y vasos sanguíneos (Fig. 1).

Histopatológicamente fue posible observar que la glándulas submandibulares de las ratas intoxicadas durante 6 meses, presentaron parénquima desorganizado, constituido por acinos pequeños, muy compactos, con células más bajas y núcleos menores, variando de tamaño, pero no de forma. Los ductos intercalares estaban en número reducido, mientras que los ductos estriados se mostraban desorganizados, constituidos por células más bajas, con núcleos menores de cromatina condensada. El tejido conjuntivo se presentó más espeso y los ductos excretores, constituidos por células con núcleos semejantes a los de los ejemplares control, contenían secreción en el interior de su luz dilatada (Fig. 2). El cuadro histológico de la glándula submandibular de las ratas intoxicadas y sometidas a 6 meses de recuperación (Fig, 3) se mostró semejante al de los animales control (Fig. 4).

Fig. 1. Aspecto histológico de la glándula submandibular de rata control (Hematoxilina - Eosina, 250x).
Fig. 2.  Aspecto histológico de la glándula submandibular de rata sometida a la acción del cadmio. Observar la desorganización del parénquima, con acinos y núcleos menores, ductos estriados desorganizados y tabiques conjuntivos más estrechos (Hematoxilina - Eosina, 250x).

Fig. 3. Aspecto histológico de la glándula submandibular de rata control (grupo IV). Se puede notar el parénquima glandular bien organizado (Hematoxilina - Eosina, 250x).
Fig. 4. Aspecto histológico de la glándula submandibular de rata sometida a la acción del cadmio durante 6 meses, y dejada en recuperación por 6 meses. Notar la semejanza del parénquima glandular con el de su control (Hematoxilina - Eosina, 250x).

Los resultados histométricos son presentados en las Tablas I, II, III y IV. Los núcleos de las células de los acinos de la glándula submandibular de las ratas del grupo tratado, presentaron diámetro medio, perímetro, área y volumen menores en comparación a los de animales control (P<0,01, Tabla I). Las ratas tratadas y recuperadas, presentaron núcleos de los acinos con diámetro medio y área significativamente menores que en las ratas control (p<0,05, Tabla II). Los demás parámetros se mostraron semejantes en los grupos estudiados.

Los núcleos de los ductos estriados del grupo intoxicado presentaron diámetro medio, perímetro, área y volumen menores que los del grupo control (p<0,01, Tabla I). Los otros parámetros eran semejantes en los dos grupos. El grupo intoxicado y recuperado y sus controles, mostraron resultados cariométricos muy semejantes.

Los núcleos de los ductos granulosos en el grupo tratado, presentaron diámetro medio, área y volumen reducidos comparados a los controles (p<0,01). Los grupos intoxicado y recuperado (III) y control (IV) mostraron resultados semejantes (Tabla II).

Analizando la Tabla III, se puede observar que las glándulas submandibulares de las ratas tratadas con Cd durante 6 meses, presentaban densidad volumétrica de acinos y ductos estriados menores que en los controles. Esta diferencia fue estadísticamente significativa (p<0,05). El grupo tratado durante 6 meses mostró diámetro medio de acinos, ductos estriados y granulosos más pequeños, en comparación a los controles. Tal diferencia fue altamente significativa (p<0,01, Tabla III). El espesor de la pared se presentó disminuido en los acinos, ductos estriados y granulosos de los animales del grupo intoxicado con Cd durante 6 meses, comparados con los controles. La diferencia fue significativa para acinos y ductos estriados (p<0,01), así como para los ductos granulosos (p<0,05) (Tabla III). Los parámetros estereológicos estudiados no mostraron diferencias estadísticamente significativas entre el grupo intoxicado con Cd durante 6 meses y recuperado y su grupo control (Tabla IV). Los ductos intercalares no fueron considerados por encontrarse en número muy escaso.

El grupo tratado durante 6 meses, presentó mayor densidad volumétrica de tejido conjuntivo (24,7%) que el grupo control (8,9%). Esta diferencia fue altamente significativa (p<0,01). El grupo tratado y recuperado también presentó mayor densidad volumétrica de tejido conjuntivo (15,2%) que su grupo control (7,7%) (p<0,01).

  DISCUSIÓN

En el presente trabajo, la glándula submandibular de las ratas tratadas con Cd durante 6 meses, se mostró desorganizada, constituida por acinos de tamaño reducido, con células más bajas, vacuolizadas, con núcleos menores. Los ductos granulosos se mostraron disminuidos con células más bajas, de citoplasma disperso con pocos gránulos de secreción. Los ductos estriados estaban compactados, con acidofilia citoplasmática aumentada. El estroma era más abundante.

Los resultados histopatológicos observados fueron confimados por las resultados histométricos. Así, se detectó disminución de la densidad volumétrica de los acinos y ductos granulosos y estriados en los animales intoxicados. Por otro lado, el volumen relativo del tejido conjuntivo fue mayor en el grupo tratado. Los diámetros de los acinos, ductos granulosos y ductos estriados eran menores.

El espesor de la pared de los acinos y de los ductos también se mostró disminuido. Los parámetros cariométricos evidenciaron núcleos menores, con mantención de la forma.

Este cuadro de atrofia de la glándula submandibular después de la administración crónica (6 meses) de cloruro de cadmio en el agua del bebedero, fue también observado por Chiarenza et al. después de la inyección subcrónica (3 semanas) de cloruro de Cd, y por Paula Lopes et al. después de la  administración aguda (8 días) de cloruro de Cd, en ambos casos por vía subcutánea.

El Cd administrado por vía oral es retenido en la mucosa intestinal (Lehman & Klaassen, 1986). El papel desempeñado por la metalotioneína intestinal en el metabolismo del Cd aún no está claro. Lo que se conoce es que la metalotioneína hepática y renal protege a estos órganos contra la toxicidad del Cd (Min et al., 1987), por lo que podría suponerse que la metalotioneína intestinal desempeñe un papel similar, protegiendo las  células intestinales contra el Cd ingerido oralmente. No se debe olvidar que el Cd también induce la síntesis de la metalotioneína intestinal (Tanaka et al., 1973).

El Cd restante es absorbido por la mucosa intestinal, a través de dos etapas: la primera etapa es la captación del metal de la luz y su entrada dentro de la mucosa; y la segunda etapa es el transporte del Cd de la mucosa hacia la sangre. La mucosa intestinal también actua como barrera en la segunda etapa de la absorción del metal. La mayor parte del Cd está ligada a la metalotioneína de la mucosa intestinal, siendo que esta proteína puede también causar inhibición de la segunda etapa (Min et al., 1991). Estos autores concluyeron que la metaloteioneína de la mucosa del intestino delgado está involucrada, no solamente en la reducción de la absorción del Cd, sino también en el transporte del metal hasta el riñón y, probablemente, hacia otros órganos, como la glándula submandibular.

El Cd llega a las células de la glándula submandibular, donde se concentra en cantidad apreciable (Berlin & Ulberg, 1963). Tal acúmulo en los tejidos blandos se debe a la prolongada vida media del metal.

Además de actuar sobre el ADN, el Cd puede afectar críticamente organelos y proteínas celulares. Sin la protección de la metalotioneína, el Cd afecta enzimas y componentes nucleares (Ochi et al., 1983), mitocondrias (Miccadei & Floridi, 1993), retículo endoplasmático (Norton & Kench, 1977) y citosol (Kudo et al., 1986). Estos hallazgos permiten justificar los resultados observados en el presente trabajo.

Chiarenza et al. opinan que el Cd ionizado inyectado, puede ser transferido hacia las glándulas salivales, gradualmente, en pequeñas cantidades, suficientes para ser transportados a la metalotioneína, a nivel de la tioneína basal ARNm.

Por otra parte, si el acúmulo de Cd en estas glándulas excede la capacidad captadora de los niveles basales, el mecanismo de defensa puede ser insuficiente y el metal queda libre para ejercer sus efectos tóxicos en las glándulas salivales. Puede especularse que el Cd no ligado estimularía de nuevo la biosíntesis de la metalotioneína, permitiendo, así, la recuperación de las glándulas, a pesar de continuar la administración del Cd.

Nuestros resultados sustentados por los de la literatura, llevan a creer que, probablemente, la glándula submandibular debe ejercer un papel activo en la desintoxicación del Cd, participando en su excreción.

El tamaño, estructura y función de las glándulas salivales son regulados sinérgicamente por neuronas parasimpáticas y simpáticas (Ohlin, 1965). Chiarenza et al. observaron que la administración de Cd ionizado indujo una marcada reducción de la sensibilidad glandular a la metacolina y norepinefrina exógenas. La reducción funcional en respuesta a los dos sialagogos, se iguala a las alteraciones morfológicas observadas en este trabajo (células acinares irregulares, acinos y ductos de menor tamaño y ductos intercalares con material granular alterado).

Las alteraciones estructurales presentes en la glándula submandibular de rata tratada crónicamente con Cd, observadas en este trabajo e identificadas en la reducción del tamaño de acinos y ductos, con señales de disminución del contenido secretor, representando una atrofia glandular, son comparables a las alteraciones atróficas drásticas que ocurren en las células del ducto estriado después de la parasimpactetomía (Snell, 1960). La alteración neurológica, presentada en la literatura, retorna a la normalidad cuando ocurre la recuperación de los animales, ya que la glándula volvió a la normalidad sin la acción del Cd.

A pesar de su manera compleja, no hay dudas de que la mantención de la estuctura y funcionamiento de las glándulas salivales están relacionadas estrechamente con el sistema endocrino (Daruge et al.,1977).

La glándula submandibular necesita, para conservar su estructura y funcionamiento normales, de una acción equilibrada de las hormonas de crecimiento, tiroxina, adrenocorticoides, testosterona e insulina.

Considerando estos hechos y debido al comportamiento de diversas glándulas endocrinas frente a la acción del Cd, que puede provocar alteraciones estructurales y funcionales, es válido inferir la existencia de una posible correlación entre la actividad hormonal y las glándulas submandibulares, modulada por esas hormonas.

SUMMARY: The present study has the objective to investigate histometrically the toxic effects of cadmium ion exposition on the submandibular gland of adult rats. White male rats, weighing around 170 g, received, in the drinking trough, a solution of 300 mg cadmium chloride/l of water, during 6 months. Another group of animals, after similar treatment, remained in recuperation during an additional period of 6 months. The parenchyma of the submandibular gland showed marked differences between intoxicated and control animals. The acini of the gland of the Cd-intoxicated group were smaller, with irregular shape and degenerating cells. The nuclei varied in size but not in shape. Striated, granulous and excretory ducts were disorganized showing smaller nuclei. The histologic picture of the gland in the 6 months recuperated rats was similar to that of the control. This result was confirmed by the histometrical study. Based in the literature, the authors conclude that the methallothionein can act as a detoxicant agent by joining to Cd, and its decreased synthesis rises the concentration of free Cd, that causes damages to DNA and inhibits the protein synthesis, as observed in the present study.

KEY WORDS: 1. Cadmium; 2. Toxicology; 3. Rat; 4. Histometry; 5. Submandibular gland.

Dirección para correspondencia:

Prof. Dr. Ruberval Armando Lopes
Profesor Titular de Patología
Facultad de Odontología de Ribeirão Preto
Universidade de São Paulo
CEP 14040-904
Ribeirão Preto - SP
BRASIL

Recibido : 15-05-2001
Aceptado: 27-06-2001

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