Portal de Periódicos da CAPES

A Biochemical Study of the Pathogenesis of iron-induced Myodegeneration of Piglets

2010; Wiley; Volume: 16; Issue: 3 Linguagem: Inglês

10.1111/j.1439-0442.1969.tb00722.x

0177-0543

D.S.P. Patterson, W. M. Allen, S. Berrett, D. Sweasey, D.C. Thurley, J.T. Done,

Pesticide Exposure and Toxicity

Summary 1 The pathogenesis of iron-induced myodegeneration has been studied in 3 days old vitamin E deficient piglets by examining changes in the chemical composition of skeletal muscle and alterations in the composition of blood plasma following the intraperitoneal injection of iron-carbohydrate complexes. Affected muscles were also examined by standard histological and histochemical procedures. 2 As iron was absorbed much more rapidly from injected iron-dextrose than from iron-dextran, the former preparation was used to produce the experimental condition in susceptible piglets. 3 No changes in gross chemical composition were observed in affected thigh muscle compared with non-injected litter mates. Dry matter, protein, lipid and nucleic acid contents were not significantly altered. 4 Potassium was lost from affected muscle; sodium and chloride contents tended to rise. Plasma potassium concentrations rose to approximately 14 mequiv/L in severe cases and there was an accompanying rise in plasma glucose concentration to levels of about 500 mg./100 ml. 5 The raised extracellular potassium concentration was associated with a significant electrocardiographic response. In severely affected iron-injected piglets and in piglets poisoned with KCl, the T-wave was completely inverted prior to cardiac arrest and ultimate death. 6 Iron apparently initiated myodegeneration by causing peroxidation damage, since the concentration of muscle “peroxides” rose to more than twice the pre-injection level and rates of in vitro peroxidation were increased. 7 At the sub-cellular level damage to lysosomes was suggested by the release of acid phosphatase and ß-glucuronidase into the plasma. Histochemically the observed distribution of succinic dehydrogenase activity suggested mitochondrial clumping and damaged fibres could be distinguished from normal fibres by a complete lack of glucosan phosphorylase staining. 8 Iron toxicity is known to be enhanced in vitamin E deficient piglets; this may be due to an increased affinity of skeletal muscle for iron. Zusammenfassung Biochemische Untersuchungen über die Pathogenese der durch Eisenverabreichung verursachten Muskeldegeneration 1 An 3 Tage alten Ferkeln mit Vitamin E-Mangel wurde die Pathogenese der Muskeldegeneration nach intraperitonealer Verabreichung von Eisen-Kohlenhydrat-Komplexe untersuche (Chemische Analysen der Muskulatur und des Blutplasmas sowie histologische und histochemische Untersuchungen der affizierten Muskeln). 2 Da Eisen-Dextrose rascher resorbiert wird als Eisen-Dextran, wurde das erstere für die Experimente verwendet. 3 In affizierten Schenkelmuskeln wurden keine signifikanten Veränderungen der Trockensubstanz sowie das Protein-, Lipid- und Nukleinsäure-Gehaltes festgestellt. 4 Die affizierten Muskeln zeigten einen Verlust an Kalium sowie einen erhöhten Gehalt an Natrium und Chloriden. Der Plasma-Kalium-Gehalt erhöhte sich auf etwa 14 m Equ./Liter. In schweren Fällen war auch eine Erhöhung des Blutzuckergehaltes bis auf etwa 500 mg/100 ml Serum zu finden. 5 Der erhöhte Extrazelluläre Kalium-Gehalt verursachte signifikante EKG-Veränderungen. Ferkel mit KCl-Vergiftungen zeigten eine totale Inversion der T-Zacke vor dem Eintritt des Herzstillstandes. 6 Nach der Eisenapplikation erhöhte sich der Peroxydgehalt der Muskulatur auf über das Doppelte. Die Muskeldegeneration dürfte auf den erhöhten Peroxydgehalt zurückzuführen sein. 7 Da sich die saure Phosphatase und die ß-Glukuronidase im Plasma erhöhte, dürfte eine Schädigung der Lysosomen der Muskelzellen auftreten. Die Verteilung der Succinodehydrogenase spricht für Vorliegen einer Mitochondrien-Verklumpung. Die geschädigten Muskelfasern unterscheiden sich von den gesunden Fasern durch das völlige Fehlen der Glucosan-Phosphorylase. 8 Die Giftigkeit des Eisens wird durch Vitamin E-Mangel der Ferkel erhöht. Dies mag auf einer verstärkten Affimität der Muskulatur für Eisen beruhen. Résumé Une étudé biochimique de la pathogénie de la dégénérescence musculaire induite par le fer chez les porcelets 1 On étudie la pathogénie de la dégénérescence musculaire induite par le fer sur des porcelets âgés de 3 jours, avec une carence en vitamine E, en suivant les modifications de la composition chimique des muscles du squelette et les changements de la composition du plasma sanguin, à la suite d'une injection intrapéritonéale de complexes du fer avec des hydrates de carbone. De plus, les muscles affectés sont examinés par les méthodes standards histologiques et histochimiques. 2 Comme le fer est absorbé plus rapidement à partir des injections de fer-dextrose que de fer-dextrane, on emploie la première préparation pour induire les conditions expérimentales chez les porcelets susceptibles. 3 On n'observe aucun changement dans la composition chimique brute des muscles de la cuisse affectés, en comparaison avec des animaux de la même portée non injectés. La concentration en matière sèche, protéines, lipides et acides nucléiques n'est pas modifiée de manière significative. 4 Le potassium disparaît du muscle affecté; la teneur en chlorure de sodium tend à augmenter. Les concentrations du potassium dans le plasma atteignent environ 14 m-équiv/L dans les cas graves, avec une augmentation simultanée du glucose dans le plasma jusqu'à des concentrations de 500 mg/100 ml. 5 L'augmentation de la concentration du potassium extra-cellulaire est liée à une réponse électrocardiographique significative. L'onde T apparaît complètement inversée avant l'arrêt du coeur et la mort, chez les porcelets gravement atteints par l'injection de fer et chez les porcelets empoisonnés au KCl. 6 Selon les apparences, le fer induit la dégénérescence musculaire en perturbant la peroxydation, puisque la concentration des «peroxydes» du muscle augmente de plus du double du taux précédant l'injection et le vitesse de la peroxydation in vitro est accrue. 7 Au niveau sub-cellulaire, on pourrait envisager des lésions des lysosomes à la suite de la libération des phosphatases acides et des ß-glucuronidases dans le plasma. Au point de vue histochimique, la répartition observée de l'activité de la déhydrogénase succinique suppose une agglomération des mitochondries et l'on pourrait distinguer les fibres endommagées des fibres normales par l'absence complète de coloration des glucosane-phosphorylases. 8 On sait que la toxicité du fer est accrue chez les porcelets avec une carence en vitamine E; ceci peut être dû à une augmentation de l'affinité des muscles du squelette pour le fer. Resumen Estudio bioquimico de la patogenia de la miodegeneración de los lechones inducida por el hierro 1 Se estudió la patogenia de la miodegeneración inducida por el hierro en lechones de 3 días de edad, deficientes en vitamina E, examinando los cambios en la composición química del músculo esquelético y las alteraciones en la composición del plasma sanguíneo, consecutivas a la inyección intraperitoneal de complejos hierro — carbohidratos. Los músculos afectados también se examinaron mediante técnicas histológicas e histoquímicas standard. 2 Puesto que el hierro es absorbido con una rapidez mucho mayor del hierro-dextrosa inyectado que del hierro-dextrano, se utilizó la especialidad primera para producir la condición experimental en los lechones susceptibles. 3 No se observaron cambios en la composición química basta del músculo muslar afectado, comparándose con las madres que habían parido y no fueron inyectadas. Los contenidos en materia seca, proteínas, grasas y ácidos nucleicos no estaban alterados de manera significativa. 4 Los músculos afectados perdieron potasio; los contenidos en sodio y cloruro tendían a aumentar. Las concentraciones de potasio plasmático ascendían en algunos casos a 14 m-equiv/1, aproximadamente, apreciándose una subida simultánea en la concentración de glucosa plasmática hasta niveles de unos 500 mg./100 ml. 5 La concentración de potasio extracelular alcanzada iba asociada a una respuesta eléctrocardiográfica significativa. En algunos lechones afectados por la inyección de hierro y en los lechones intoxicados por ClK, la onda T se invierte por completo, precediendo a la asistolia, y por último sobreviene la muerte. 6 El hierro inicia aparentemente la miodegeneración causando daño por peroxidación, puesto que la concentración de los «peróxidos» musculares alcanza más del doble del nivel preinyección y se aumentan las tasas de peroxidación in vitro. 7 El detrimento a nivel subcelular en los lisosomas se indica por la liberación de fosfatasa ácida y ß-glucuronidasa en el plasma sanguíneo. Histoquímicamente, la distribución de actividad observada de la dehidrogenasa succínica sugiere la aglomeracion mitocondríaca, y las fibras damnificadas se pueden distinguir de las fibras normales mediante la carencia completa de 8 Se sabe que la toxicidad del hierro se intensifica en los lechones deficientes en vitamina E; esto puede deberse a la afinidad acrecentada del músclo esquelético por el hierro.