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International Journal of Morphology

On-line version ISSN 0717-9502

Int. J. Morphol. vol.21 no.3 Temuco  2003

http://dx.doi.org/10.4067/S0717-95022003000300002 

Int. J. Morphol.,

21(3):191-198, 2003.

EFECTOS DEL CADMIO EN LA MUCOSA YUGAL DE LA RATA DURANTE
LA LACTANCIA. ESTUDIO MORFOLÓGICO E HISTOMÉTRICO

FFECTS OF CADMIUM ON THE RAT JUGAL MUCOSA DURING LACTATION.
MORPHOLOGICAL AND HISTOMETRICAL STUDY
*Lara Cristina Picoli; *Ii-Sei Watanabe; **,***Ruberval Armando Lopes; **Miguel Angel Sala & ***Fábio Picoli 

PICOLI, L. C.; WATANABE, I.; LOPES, R.A.; SALA, M.A. & PICOLI, F. Efectos del cadmio en la mucosa yugal de la rata durante la lactancia. Estudio morfológico e histométrico. Int. J. Morphol., 21(3):191-198, 2003.

RESUMEN: El cadmio del aire, agua y alimentos tiene potencial de afectar la salud de las personas, principalmente de aquellas que viven en regiones industrializadas. El cadmio afecta la función placentaria, pudiendo atravesar la barrera trofoblástica y provocar alteraciones en el desarrollo del feto; puede, también, ser excretado por la leche. El organismo es particularmente susceptible a la exposición al cadmio en el periodo perinatal. Se estudió el efecto de la intoxicación por cadmio en el epitelio vestibular y suelo de la boca de ratas expuestas a niveles bajos de cadmio en el agua del bebedero, durante la lactancia. Las ratas recibieron agua ad libitum conteniendo 300 mg/l de CdCl2 durante los 21 días de lactancia. Los animales controles recibieron un volumen similar de agua sin cadmio. Las crías fueron sacrificadas mediante sobredosis anestésica en el 21 día. Las cabezas de los animales fueron separadas, fijadas en solución de alfac. Las regiones del paladar y de la mandíbula fueron cortadas seriadamente en planos frontales, a nivel de los primeros molares, efectuándose cortes de 6 µm de grosor, los cuales fueron teñidos con H-E. Los parámetros nucleares del epitelio fueron estimados, así como también, los volúmenes citoplasmático y celular, relación núcleo-citoplasma, densidad numérica y superficial, y el espesor del epitelio. El peso corporal medio de las crías fue de 34,86 g en el grupo control y de 18,56 en el grupo tratado. Histológicamente, el epitelio se mostró adelgazado, constituido por células abundantes y menores. En el presente experimento, el cadmio ocasionó un cuadro de hipotrofia epitelial, indicando una acción directa en las células epiteliales de la mucosa oral, además de provocar el retardo del desarrollo de las crías intoxicadas.

PALABRAS CLAVE: 1. Mucosa oral; 2. Cadmio; 3. Lactancia; 4. Rata; 5. Histopatología; 6. Morfometría. 


INTRODUCCIÓN

El cadmio ocupa un lugar próximo al plomo y al arsénico en importancia toxicológica, ya que sus niveles en el medio ambiente son resultantes de la actividad industrial y agrícola (Friberg et al., 1986). El cadmio es considerado uno de los elementos más peligrosos para la alimentación humana, particularmente por su carácter acumulativo (Garrido et al., 1991). Su presencia tiende a aumentar día a día como consecuencia de la contaminación ambiental, por la manipulación y refinado del metal, así como por sus múltiples usos industriales en el proceso de cadmiado galvánico, en la fabricación de sustancias plásticas vinílicas, fertilizantes (Aranha et al., 1994), baterías de cadmio-níquel, semiconductores, estabilizadores y ligas metálicas (Hiscock, 1983), artículos escolares, y tinturas y pigmentos utilizados en embalajes para alimentos (Garrido et al.).

Los compuestos a base de cadmio han sido empleados ampliamente como colorantes en diversas aplicaciones, principalmente en plásticos. Cuando forman parte de embalajes para alimentos, estos compuestos pueden migrar hacia el contenido, constituyendo un riesgo para la salud (Garrido et al.).

El cadmio está incluido en la lista de sustancias químicas considerados potencialmente peligrosas a nivel global por el Programa Ambiental de las Naciones Unidas (IRPTC, 1987).

El cadmio no es biodegradable y su vida media en humanos es prolongada (10-30 años) (Friberg et al., 1986; Goyer et al., 1995). Dependiendo del órgano analizado, fueron determinadas vidas medias para el cadmio entre 8 y 14 años (Kjellström & Nordberg, 1978).

La ingestión de cadmio, a través de alimentos y agua potable, es la vía más común de exposición entre los no fumadores y personas no expuestas profesionalmente. El cadmio puede ser inhalado, siendo absorbido de esta forma en mayor cantidad que cuando es ingerido (Friberg et al., 1974). En la población de Estados Unidos, los cigarrillos y los alimentos son los principales medios de exposición no ocupacional al cadmio (Wang et al., 1994).

En animales de laboratorio, la exposición aguda al cadmio causa inicialmente daño hepático y testicular, mientras que la exposición crónica provoca daño renal y osteotoxicidad (Dudley et al., 1982, 1984 y Goyer et al.). Es sabido que la nefrotoxicidad inducida por cadmio es causada por un complejo cadmio-metalotioneína (CdMT). El complejo CdMT es sintetizado en el hígado en respuesta a la exposición al cadmio, siendo liberado en la circulación cuando el hígado es dañado o cuando la concentración hepática de CdMT está saturada (Dudley et al., 1984). El complejo CdMT circulante es un potente nefrotóxico (Nordberg, 1975; Cherian & Goyer, 1976), siendo absorbido en el riñón por endocitosis (Foulkes, 1978) y degradado rápidamente por enzimas lisosómicas (Cain & Holt, 1983; Klaassen et al., 1994; Tang et al., 1998), liberando, de esa forma, iones cadmio y causando daños renales (Klaassen et al.).

A pesar que la transferencia de cadmio a través de la leche, tanto en roedores (Lucis et al., 1972; Tanaka et al., 1972) como en humanos (Palminger Hallén et al., 1995; Biego et al., 1998) es relativamente baja, es la vía de transferencia predominante entre madre y crías durante el período gestacional y en la lactancia (Tanaka et al., 1972; Whelton et al., 1993).

La transferencia de cadmio para la cría es mayor durante la lactancia que en la gestación. Estudios en ratas con cadmio marcado, demostraron que menos del 3% era transferido a los fetos durante la gestación; durante la lactancia la transferencia era del 11%; y cuando las madres recibieron cadmio durante la gestación y la lactancia, la transferencia para las crías fue del 25% (Bhattacharyya et al., 1982).

Entretanto, las crías mostraron, durante la lactancia una ingestión aproximada de 1,8 mg/kg/día (Schulte-Löbbert et al., 1978) a 2,0 mg/kg/día (Pinkerton et al., 1976).

La ingestión de cadmio por lactantes moradores en áreas urbanas, fue calculada en 2,3 mg/kg/día, mientras que en áreas rurales la ingesta fue de 1,8 mg/kg/día (Sternowsky & Wessolowski, 1985). De modo que en ambos grupos, los niños ingirieron diariamente, a través de la leche materna, el doble de cadmio admitido para adultos por la Organización Mundial de la Salud.

Cuando el cadmio es administrado oralmente a recién nacidos, a través de la leche, son relatados elevados valores de retención del metal (Kello & Kostial, 1977). Luego de 6 días de exposición al metal vía leche, los lactantes retuvieron 35% del cadmio administrado a las madres; 2/3 de este cadmio estaba retenido en el tracto gastrointestinal y 1/3 fue absorbido y retenido en el cuerpo (Kostial et al., 1978). La absorción es mayor en ratas y ratones jóvenes, en comparación a los animales adultos (Nordberg).

Niveles significativos de cadmio fueron encontrados en el intestino de recién nacidos. El cadmio acumulado aumentó en función del tiempo, mientras que la absorción a través del tracto gastrointestinal se mostró escasa. La acumulación del cadmio en el hígado de recién nacidos se mostró más rápida en los primeros días de vida (Lucis et al.).

Con la baja transferencia de cadmio vía leche, se produce una elevada correlación entre las concentraciones renales del metal en las crías y en la leche materna, en ratas y ratones expuestos al cadmio durante el período de lactancia (6 al 16 día posparto) (Grawé & Oskarsson, 2000).

El objetivo del presente trabajo es estudiar morfológica e histometricamente las alteraciones presentes en la mucosa yugal de ratas, provocadas por la ingestión materna de cadmio durante el período de lactancia.

MATERIAL Y MÉTODO

Fueron usadas ratas blancas (Rattus norvegicus), variedad Wistar, machos, a partir del primer día de vida postnatal, divididas en dos grupos:

Grupo tratado: cinco crías seleccionados al azar, de camadas de 10 lactantes, cuyas madres recibieron, durante el período de lactancia, 300 mg de cloruro de cadmio/litro de agua destilada en el bebedero.

Grupo control: cinco crías seleccionadas aleatoriamente de camadas de 10 lactantes, cuyas madres recibieron solamente agua en el bebedero, durante la lactación.

Luego del período experimental (21 días), las crías fueron sacrificadas por sobredosis de anestésico (Hypnol al 3%). Las cabezas de los animales fueron separadas de los cuerpos e inmediatamente inmersas en solución fijadora de ALFAC (alcohol 80% - 85 ml, formol 10 ml y ácido acético - 5 ml), durante 24 h, a temperatura ambiente. El material fue descalcificado en una mezcla (a:a) de citrato de sodio al 20% y ácido fórmico al 30%. Después de descalcificadas, las cabezas fueron desarticuladas; el paladar y la mandíbula seccionados en planos frontales a nivel de los primeros molares, deshidratados e incluidos en parafina. Los bloques obtenidos fueron cortados con un grosor de 6 µm, en forma seriada, con intervalos de 10 secciones, y teñidos con Hematoxilina- Eosina.

Los siguientes parámetros cariométricos fueron determinados en las células epiteliales de la mucosa yugal, de acuerdo con la metodología descrita por Sala et al. (1994): diámetro mayor, diámetro menor, diámetro medio, perímetro, área, volumen, relación volumen/área, relación entre diámetros, excentricidad, coeficiente de forma e índice de contorno.

Los siguientes parámetros estereológicos fueron estimados en los diferentes estratos epiteliales de la mucosa yugal: volumen citoplasmático, volumen celular, relación núcleo/citoplasma, y densidad numérica celular (Sala et al., 1992), densidad superficial (Tomkeieff, 1945) y grosor del epitelio y del estrato córneo (Weibel, 1969).

El análisis comparativo entre los dos grupos fue realizado mediante la prueba estadística no paramétrica de Mann-Whitney (Conover, 1999).

RESULTADOS

Las crías de las madres que recibieron cadmio en el bebedero durante la lactancia, presentaron reducción del peso corporal (18,56 g), al ser comparadas con las crías del grupo control (34,86 g).

Histopatología. Grupo control. El epitelio de revestimiento de la mucosa yugal de las crías del grupo control es de tipo pavimentoso estratificado queratinizado, bien constituido y con estratos celulares bien definidos.

Fue posible diferenciar con facilidad un estrato basal, constituido por células epiteliales prismáticas bajas, con su eje mayor perpendicular a la membrana basal. Estas células presentaban citoplasma escaso y núcleo grande, basófilo, de forma ovoide. Las figuras de mitosis estaban restringidas a este estrato.

Sobre el estrato basal se localiza el estrato espinoso, de grosor variable, con células que muestran un núcleo mayor que el presentado por las células basales. El citoplasma de las células espinosas es más abundante y más pálido. Estas células tienden a orientarse en un plano paralelo a la membrana basal.

Por encima del estrato espinoso, dos o tres filas de células constituyen el estrato granuloso. Estas células son más achatadas y contienen gránulos de queratohialina.

El estrato córneo, más superficial, presenta, a veces, células achatadas con núcleos picnóticos.

Histopatología.Grupo tratado. En la región de la mucosa yugal de la boca de los animales tratados con cadmio, se observó un epitelio más delgado, con estratos celulares más finos, constituidos por células abundantes y menores, tanto en el estrato basal como en el espinoso. Los núcleos también mostraban menor volumen. Los estratos granuloso y córneo eran más finos.

Cariometría. Estrato basal. La Tabla I muestra los valores correspondientes a diámetro mayor, diámetro menor y diámetro medio de los núcleos de las células epiteliales del estrato basal de la región de la mucosa yugal de la boca. Como se puede verificar, todos esos parámetros fueron significa-tivamente menores en los animales del grupo tratado.

Tabla I. Valores medios de los parámetros del epitelio de la mucosa yugal de los grupos control (C) e intoxicado con cadmio (T) durante la lactancia. Prueba no paramétrica de Mann-Whitney.


Estrato basal
Estrato espinoso
Parámetro C T C T
Diámetro mayor (µm) 8,32 6,43* 9,98 7,87*
Diámetro menor (µm) 5,68 4,60* 7,77 5,84*
Diámetro medio (µm) 6,84 5,42* 8,78 6,75*
Relación entre diámetros 1,49 1,430 1,30 1,36
Perímetro (µm) 22,250 17,49*0 28,030 21,69*0
Área (µm2) 37,270 23,43*0 61,130 36,40*0
Volumen (µm3) 174,6800 87,11*0 363,9400 168,98*00
Relación volumen / área 4,56 3,61* 5,85 4,50*
Excentricidad 0,67 0,640 0,58 0,61
Coeficiente de forma 0,93 0,940 0,97 0,95
Índice de contorno 3,67 3,640 3,60 3,62

* p < 0,01        

Los valores correspondientes al perímetro, área, volumen, y a la relación volumen/área de los núcleos del estrato basal del epitelio de la mucosa yugal, fueron significativamente menores en las crías de las ratas que ingirieron cadmio durante la lactancia (Tabla I).

Los parámetros que sirven para evaluar la forma nuclear, es decir, la relación entre diámetros, la excentricidad, el coeficiente de forma y el índice de contorno, no presentaron diferencias significativas entre los núcleos de las células del estrato basal, pertenecientes a los dos grupos estudiados (Tabla I).

Cariometría. Estrato espinoso. El diámetro mayor, así como los diámetros menor y medio de los núcleos de las células epiteliales del estrato espinoso de la región de la mucosa yugal de la boca, fueron significativamente menores en los animales tratados (Tabla I).

Los valores correspondientes a perímetro, área, volumen y relación volumen/área de los núcleos del estrato espinoso del epitelio de la mucosa yugal también fueron significativamente menores en las crías del grupo tratado con cadmio (Tabla I).

Los parámetros de forma no mostraron diferencias significativas entre los núcleos de las células del estrato espinoso pertenecientes a los animales de los grupos control y tratado (Tabla I).

Estereología. Tabla II.

Tabla II. Valores medios de los parámetros estereológicos del epitelio de la mucosa yugal de ratas de los grupos control y tratado con cadmio. Prueba no paramétrica de Mann-Whitney.


Parámetro Control Tratado
Estrato basal    
Volumen citoplasmático (µm3) 160,59 73,18*
Volumen celular (µm3) 330,25 157,59*0
Relación N/C 000,29 0,26
Grosor (µm) 008,52 8,07
Estrato espinoso    
Volumen citoplasmático (µm3) 737,83 283,34*0
Volumen celular (µm3) 1095,390 447,24*
Relación N/C 000,20 00,19
Grosor (µm) 25,00 015,70*
Epitelio total    
Densidad de superficie (mm2/mm3) 001,41 002,61*
Grosor (µm) 071,18 045,42*
Grosor de queratina (µm) 014,03 008,63*
Relación sup.externa/sup.basal 000,77 001,01*
Densidad numérica (n x 106/mm3) 000,71 001,72*

* p < 0,01

Volumen citoplasmático. Las medias de los volúmenes citoplasmáticos de las células de los estratos basal y espinoso del epitelio de la mucosa yugal de la boca, fueron significativamente menores en los animales del grupo tratado, en relación a los animales control.

Volumen celular: Tanto el volumen celular medio del estrato basal como el del estrato espinoso del epitelio de la mucosa yugal de la boca fueron significativamente menores en los animales tratados.

Relación núcleo/citoplasma. No existen diferencias significativas en la relación núcleo/citoplasma, tanto para las células basales como para las espinosas, en el epitelio de la mucosa yugal, entre los animales del grupo tratado y los del grupo control.

Grosor epitelial. El grosor del estrato basal no mostró diferencias significativas entre los dos grupos estudiados. El estrato espinoso, así como el córneo, fueron significati-vamente más finos en el epitelio de la mucosa yugal de los animales del grupo tratado.

Cuando se consideró el grosor total del epitelio de la región yugal de la mucosa bucal, las crías de las madres tratadas con cadmio durante la lactancia, mostraron una disminución significativa en comparación a las crías del grupo control.

Densidad numérica celular. La densidad numérica celular en los estratos basal y espinoso del epitelio de la región yugal de la boca, se mostró aumentada en las crías intoxicadas por cadmio.

Densidad superficial. El valor medio de la densidad de superficie se mostró significativamente aumentado en los animales tratados, en comparación al grupo control.

Relación superficie externa/superficie basal. Los valores correspondientes a esta relación mostraron diferencias estadísticamente significativas entre los dos grupos de animales.

DISCUSIÓN

La cría lactante es particularmente susceptible a la intoxicación por metales pesados, debido a la alta absorción intestinal de estos metales durante el período de lactancia (Bhattacharyya et al.), a la falta de mecanismos efectivos de excreción (Kostial et al.) y a la vulnerabilidad del cerebro en rápido crecimiento y con una barrera hematoencefálica inmadura (Webster & Valois, 1981).

Conforme los resultados obtenidos en nuestros experimentos, se demostró que el cadmio afecta el desarrollo corporal de las crías observándose una masa corporal menor en el animal intoxicado.

La significativa disminución del peso medio fetal en ratones expuestos al cadmio, al ser comparados con grupo control, también fue verificada por Webster (1978). Además, los datos de Whelton et al. (1988) resaltan que el peso corporal de las crías, cuyas madres recibieron 50 ppm de cadmio, presentó una reducción de hasta el 25%.

Por otro lado, los estudios de Floris et al. (2000) no demostraron ninguna alteración significativa en el peso de las crías al nacer, cuyas madres lactantes (ovejas) recibieron 100 mg de cloruro de cadmio durante 108 días consecutivos. La discrepancia de resultados puede ser debida al empleo de vías de administración y dosis diferentes de cadmio.

Debemos recordar que el cadmio interfiere la absorción de nutrientes, incluyendo el calcio (Fassett, 1975; Nogawa, 1981). El cadmio compite con el calcio por los sitios de transporte del metal (Christoffersen et al., 1988), explicando la existencia de mayor cantidad de cadmio en la mucosa intestinal del animal tratado. Estos hechos contribuyen, en consecuencia, con la pérdida de peso corporal de la rata.

Los datos del presente trabajo confirman que el epitelio de la región de la mucosa yugal de la boca de las crías tratadas con cadmio, se mostró más fino. Los estratos celulares eran más finos, constituidos de células más numerosas y de menor tamaño, observadas luego de la estereología, mediante la cual fue posible estimar la disminución del grosor total del epitelio, asociada a un aumento de la densidad de superficie, como también los volúmenes citoplasmático y celular significativamente reducidos, hecho confirmado por el mayor número de células por milímetro cúbico. Los núcleos se revelaron menores junto al estrato basal, confirmado por los valores disminuidos obtenidos cariométricamente para los diámetros mayor, menor y medio, perímetro, área, volumen y relación volumen/área. No hubo alteraciones de forma en los núcleos de las células del estrato basal, de acuerdo con los valores similares de relación entre diámetros, excentricidad, coeficiente de forma e índice de contorno, obtenidos para los dos grupos estudiados. El estrato espinoso se presentó de manera semejante al estrato basal, en relación al tamaño de los núcleos, al volumen celular y a la densidad numérica. Hubo diferencias solamente en lo que se relaciona con el grosor de este estrato, que fue significativamente menor en el grupo tratado. Los estratos granuloso y córneo también se mostraron más finos en las crías del grupo tratado.

Este cuadro de hipotrofia celular es muy semejante al observado por Bonilha (1997) en la mucosa lingual de los fetos de ratas sometidas a la acción del cadmio durante la gestación.

El mecanismo específico mediante el cual el cadmio induce efectos citotóxicos, no es aún bien conocido. El cadmio es reconocido por su efecto adverso en numerosos e importantes procesos celulares, desde la interrupción del metabolismo del plomo hasta la eventual muerte celular (Morselt, 1991). El efecto inmunosupresor de este metal es también bastante conocido (Floris et al.). Así como otros metales pesados, el cadmio tiene alta afinidad por los grupos sulfhidrilos de la membrana. (Lijnen et al.), lo que puede ser responsable por la "permeabilidad" de las membranas plasmáticas, desorganizando la membrana celular (Visser et al., 1993). Por otro lado, Prozialeck & Lamar (1995) demostraron que los efectos funcionales precoces del cadmio no resultan de su acción sobre el metabolismo de los sulfidrilos. El cadmio, así como otros metales pesados, inhibe la ATPasa-Na+/K+ dependiente (Lijnen et al.) así como la ATPasa-Ca2+ dependiente, provocando un aumento en la concentración intracelular de calcio (Visser et al., 1993; Vorbrodt et al., 1994). Vorbrodt et al. mostraron que el cadmio inhibe la ATPasa-Ca+2 dependiente, en cultivo de células endoteliales, siendo específicamente marcado en la fisura interendotelial, que es el sitio de formación funcional.

Interacciones del calcio con varios metales pesados son comunes (Bressler & Goldstein, 1991; Busselburg, 1995), pudiendo ser un importante componente en el mecanismo fisiopatológico. El cadmio es un conocido bloqueador de calcio en la membrana plasmática (Swandulla & Armstrong, 1989), y el aumento de la concentración intracelular de calcio provocado por el cadmio, es consecuencia del aumento de la permeabilidad de la membrana plasmática, demostrada en la inhibición de la ATPasa-Ca+2 dependiente, mediada por la salida de calcio (Visser et al.). Estos hechos pueden justificar los resultados obtenidos en el presente trabajo. 


PICOLI, L. C.; WATANABE, I.; LOPES, R. A.; SALA, M. A. & PICOLI, F. Effects of cadmium on the rat jugal mucosa during lactation. Morphological and histometrical study. Int. J. Morphol., 21(3):191:198, 2003

SUMMARY: Cadmiun in the air, drinking water and food has the potential to affect the health of people, mainly those who live in highly industrialized regions. Cadmium affects placental functions, can cross the trophoblastic barrier and directly disturb the fetal development. It is also excreted into milk. The organism is particularly susceptible to cadmium exposure at perinatal period. The effect on rat oral epithelium (upper vestible and floor of the mouth) after a continuous exposure to drinking water containing low level of cadmium during lactation was studied. Female rats received drinking water containing 300 mg/l CdCl2 ad libitum during the whole lactation. Control animals received a similar volume of water without cadmium. Lactant rats (21 day-old) were killed by letal dosis of anesthetic. The head were separated, fixed in alfac solution for 24 h. Palate and jaw regions were serially sectioned in frontal plane, at level of first molars, and the 6 µm thick sections were stained with hematoxylin and eosin. Nuclear epithelium parameters were estimated, as web as cytoplasm and cell volume, nucleus/cytoplasm ration, number and surface density, and epithelial thickness. Mean body weignt was 34.86 g for the control group and 18.56 g for the treated group. Histologically, the epithelium was thinner, with more numerous and smaller cells. In this experiment, cadmium induced epithelial atrophy, indicating a direct action in oral mucosae cells, besides restricted development in pups.

KEY WORDS: 1. Oral mucosa; 2. Cadmium; 3. Lactation; 4. Rat; 5. Histopathology; 6. Morphometry. 


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Dirección para correspondencia:
Prof. Dr. Ruberval Armando Lopes
Facultad de Odontología de Ribeirão Preto
Universidad de São Paulo
Av. do Café, s/n
CEP 14040-904
Ribeirão Preto - SP
BRASIL

Email: ralopes@forp.usp.br

Recibido : 14-05-2003
Aceptado: 20-06-2003 


*Instituto de Ciencias Biológicas (ICB) - USP, Brasil.
** Facultad de Odontología de Ribeirão Preto - USP, Brasil.
*** Universidad de Franca, Brasil.

Financiado por el CNPq y Universidad de Franca.

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