Stability constants and thermodynamic parameters of cadmium complexes with sulfonamides and cephapirin

Stability constant (log beta) and thermodynamic parameters of Cd2+ complexes with sulfonamide and cephapirin were determined by Polarographic technique at pH = 7.30 ± 0.01 and µ = 1.0 M KNO3 at 250°C. The sulfonamides were sulfadiazine, sulfisoxazole, sulfamethaxazole, sulfamethazine, sulfathiazole, sulfacetamide and sulfanilamide used as primary ligands and cephapirin as secondary ligand. Cd2+ formed 1:1:1, 1:2:1 and 1:1:2 complexes. The nature of electrode processes were reversible and diffusion controlled. The stability constants and thermodynamic parameters (deltaG, deltaH and deltaS) were determined. The formation of the metal complexes has been found to be spontaneous, exothermic in nature, and entropically unfavourable at higher temperature.

Study of complexes of cadmium with some L-amino acids and vitamin-C by voltammetric technique

Voltammetric technique was used to study the binary and ternary complexes of cadmium with L-amino acids and vitamin-C (L-ascorbic acid) at pH =7.30 ± 0.01, µ = 1.0M KNO3 at 25ºC and 35ºC. Cd (II) formed 1:1:1, 1:1:2 and 1:2:1 complexes with L-lysine, L-ornithine, L-threonine, L-serine, L-phenylglycine, L-phenylalanine, L-glutamic acid and L-aspartic acid used as primary ligands and L-ascorbic acid used as secondary ligand. The trend of stability constant of complexes was L-lysine < L-ornithine < L-threonine < L-serine < L-phenylglycine < L-phenylalanine < L-glutamic acid < L-aspartic acid which can be explained on the basis of size, basicity and steric hindrance of ligands. The values of stability constant (log β) varied from 2.23 to11.33 confirm that these drugs i.e. L-amino acids or in combination with L-ascorbic acid or their complexes could be used against Cd (II) toxicity. The study has been carried out at 35ºC also to determine the thermodynamic parameters such as enthalpy change (ΔH), Free energy change (ΔG) and entropy change (ΔS) respectively.

Megaspore germination and initial development of Regnellidium diphyllum Lindman (Pteridophyta, Marsileaceae) sporophytes in the presence of cadmium

Regnellidium diphyllum has its distribution restricted to Southern Brazil and adjoining localities in Uruguay and Argentina. Currently it is on the list of threatened species of Rio Grande do Sul. The conversion of wetlands into agricultural areas or soil contamination by the introduction of waste products and fertilizers may compromise the establishment and survival of this species. Among the pollutants are heavy metals, such as cadmium (Cd). Megaspores were germinated in liquid culture medium, with concentrations 0 (control), 0.39; 0.78; 1.56; 3.12; 6.25; 12.5; 25; 50 and 100 mg L-1 of Cd, starting from a standard solution of Titrisol® at 1000 mg L-1. The increase of Cd in the growth medium to 50 mg L-1 resulted in low germinability (58%), and no germination was observed on 100 mg L-1. In apomictical sporophytes, the growth of primary root and leaf was significantly reduced and no secondary leaf was formed at Cd concentrations of 12.5 and higher than this. The results indicated that R. diphyllum is tolerant to the presence of Cd up to considerably higher concentrations (0.78 mg L-1) than that normally found in unpolluted aquatic ecosystems (0.01 mg L-1), although the sensitivity to higher concentrations might endanger the establishment and permanence of this species in habitats exposed to contamination with this metal.

Lead (Pb2+) and cadmium (Cd2+) inhibit the dipsogenic action of central beta-adrenergic stimulation by isoproterenol

We have previously demonstrated that acute third ventricle injections of both Pb2+ and Cd2+ impair the dipsogenic response elicited by three different situations: dehydration and central cholinergic or angiotensinergic stimulation. ß-Adrenergic activation is part of the multifactorial integrated systems operating in drinking behavior control in the central nervous system. In the present study acute third ventricle injections of Pb2+ (3, 30 and 300 pmol/rat) or Cd2+ (0.3, 3 and 30 pmol/rat) blocked the dipsogenic response induced by third ventricle injections of isoproterenol (ISO; 160 nmol/rat) in a dose-dependent manner. Normohydrated animals receiving ISO + NaAc (sodium acetate) or saline (controls) displayed a high water intake after 120 min (ISO + saline = 5.78 ± 0.54 ml/100 g; ISO + NaAc = 6.00 ± 0.6 ml/100 g). After the same period, animals receiving ISO but pretreated with PbAc at the highest dose employed (300 pmol/rat) drank 0.78 ± 0.23 ml/100 g while those receiving ISO and pretreated with the highest dose of CdCl2 (30 pmol/rat) presented a water intake of 0.7 ± 0.30 ml/100 g. Third ventricle injections of CdCl2 (3 nmol/rat) or PbAc (3 nmol/rat) did not modify food intake in rats deprived of food for 24 h. Thus, general central nervous system depression explaining the antidipsogenic action of the metals can be safely excluded. It is concluded that both Pb2+ and Cd2+ inhibit water intake induced by central ß-adrenergic stimulation

Opiatergic participation in the thirst-inhibiting effect of acute third ventricle injections of cadmium (Cd2+) and lead (Pb2+)

We have previously demonstrated that acute third ventricle injections of both lead and cadmium prevent the dipsogenic response elicited by dehydration or by central injections of dipsogenic agents such as angiotensin II, carbachol and isoproterenol in rats. We have also shown that the antidipsogenic action of cadmium may be due, at least in part, to activation of thirst-inhibitory central serotonergic pathways. In the present paper we show that in Wistar male rats the antidipsogenic effect of both lead acetate (3.0 nmol/rat) and cadmium chloride (3.0 nmol/rat) may be partially dependent on the activation of brain opiatergic pathways since central injections of naloxone (82.5 nmol/rat), a non-selective opioid antagonist, blunt the thirst-inhibiting effect of these metals. One hundred and twenty minutes after the second third ventricle injections, dehydrated animals (14 h overnight) receiving saline + sodium acetate displayed a high water intake (7.90 ± 0.47 ml/100 g body weight) whereas animals receiving saline + lead acetate drank 3.24 ± 0.47 ml/100 g body weight. Animals receiving naloxone + lead acetate drank 6.94 ± 0.60 ml/100 g body weight. Animals receiving saline + saline drank 8.16 ± 0.66 ml/100 g body weight whilst animals receiving saline + cadmium chloride drank 1.63 ± 0.37 ml/100 g body weight. Animals receiving naloxone + cadmium chloride drank 8.01 ± 0.94 ml/100 g body weight. It is suggested that acute third ventricle injections of both lead and cadmium exert their antidipsogenic effect by activating thirst-inhibiting opioid pathways in the brain.

Acute and chronic effects of cadmium on blood homeostasis of an estuarine crab, Chasmagnathus granulata, and the modifying effect of salinity

Whole body oxygen consumption and some hemolymph parameters such as pH, partial pressure of gases, level of ions and lactate were measured in the estuarine crab Chasmagnathus granulata after both acute (96 h) and chronic (2 weeks) exposure to cadmium at concentrations ranging from 0.4 to 6.3 mg/l. In all instances, the crabs developed hemolymph acidosis, but no respiratory (increased PCO2) or lactate increases were evident. Hemolymph levels of sodium and calcium were always increased by cadmium exposure. The chronic toxicity of cadmium was enhanced at 12‰ salinity, even causing a significantly higher mortality in comparison with the higher salinity (30‰) used. A general metabolic arrest took place at 12‰ salinity in the crabs chronically exposed to cadmium, as indicated by decreases of oxygen consumption and PCO2, an increase of PO2, along with no changes in lactate levels. These imbalances were associated with severe necrosis and telangiectasia in the respiratory gills, probably leading to respiratory impairment and finally histotoxic hypoxia and death of the animals.

Lead and cadmium content of Brazilian beers

The elements called heavy metals when ingested are not completely eliminated from animal bodies and are responsible for chronic and acute intoxications. Sixty-three samples of beer, produced in the states of São Paulo, Paraná, Rio de Janeiro, Rio Grande do Sul, Minas Gerais, and Pará, were analysed for lead and cadmium content by atomic absorption spectrometry with graphite furnace atomization and Zeeman correction. The concentrations of Pb and Cd of dark differed significantly from light beers, being higher in the former. No significant difference was found between the beers produced in predominantly rural areas and the ones produced in industrialized areas. The concentrations of lead and cadmium in all samples were bellow the maximum accepted by present Brazilian regulations and ranged from not detected to 290mugPb/L and from not detected to 14.3mugCd/L. The average concentrations were 37mugPb/L and 1.6mugCd/L.

Effect of pH, dextrose and yeast extract on cadmium toxicity on Saccharomyces cerevisiae PE-2

The aim of this study was to evaluate the effects of pH, dextrose and yeast extract on the cadmium toxicity on Saccharomyces cerevisiae PE-2. In the first assay, the YED mediums with different pH (2, 3, 4, 5, 6, 7, and 8) containing 0.0 and 0.05 mmol Cd L-1 were inoculated with yeast suspension and incubated at 30 °C for 18 hours. During the anaerobic growth, the biomass concentration was determined. The yeast trehalose content, cell viability, and the growth rate were assessed at the beginning and at the end of the growth stages. In the second assay the YED mediums were diluted to the total, ½, and ¼ content of dextrose and yeast and 0.0 and 0.05 mmol Cd L-1 were added. The pH of the mediums was adjusted to 5. The culture mediums were inoculated and incubated at 30 °C for 18 hours. The yeast growth was not affected by cadmium at high pH, but at low pH the yeast becomes more sensitive to the toxic effect. The yeast susceptibility to cadmium was enhanced by the decrease of yeast extract strength and the increase of dextrose strength.

Determination of presence and quantification of cadmium, lead and copper in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) fillets obtained from three cold storage plants in the state of Parana, Brazil

Pisciculture is an economic activity that is steadily growing in the state of Parana, Brazil, and Nile tilapia (Oreochromis niloticus) is one of the widely cultivated species in this state. Tilapia is not only a very nutritious food, but also an important indicator of environmental contamination. This study aimed to verify contamination by cadmium, copper and lead in tilapia fillets, and to compare the found values to international legislations. Were collected 135 samples of tilapia fillets, between July 2006 and May 2007, in three fish stores located in regions west and north of Paraná State. Samples of tilapia fillet were analyzed in relation to the presence of cadmiun, lead and copper, using atomic absorption spectrophotometry. Lead has not been detected in the analyses. Cadmium has been detected in three samples, on concentrations of 0.012 µg.g-1, 0.011 µg.g-1 and 0.014 µg.g-1. Copper has been detected in all fillets, and the average concentration of each cold storage plant was of 0.122 µg.g-1, 0.106 µg.g-1 and 0.153 µg.g-1. The concentrations found in this study are within the limits allowed by both the European and the Australian legislations.

Cadmium determination in Lentinus edodes mushroom species

Many studies have drawn attention to the occurrence and concentration of toxic elements found in the fruiting body of mushrooms. Some edible mushroom species are known to accumulate high levels of inorganic contaminants, mainly cadmium, mercury, and lead. There are about 2,000 known edible mushroom species, but only 25 of them are cultivated and used as food. In Brazil, the most marketed and consumed mushroom species are Agaricus bisporus, known as Paris champignon, Lentinus edodes, or Shitake and Pleurotus sp, also called Shimeji or Hiratake. In this study, the concentration of cadmium was determined in Lentinus edodes mushrooms from different cities in São Paulo state and some samples imported from Japan and China. The analyses were performed by graphite furnace atomic absorption spectrometry after HNO3-H2O2 digestion. The results showed a lower concentration of Cd in the mushrooms cultivated in São Paulo (0.0079 to 0.023 mg.kg-1 in natura) than that of the mushrooms cultivated abroad (0.125 to 0.212 mg.kg-1 in natura). Although there is no tolerance limit for Cd in mushrooms in Brazil, the results show that Lentinus edodes mushrooms can be safely consumed.

Hydrogen sulphide as inhibitor and substrates for the cytochrome c-cytochrome c oxidase system /

It has previously been recognized that the major biochemical toxicity induced by sulphide is due to an inhibition of cytochrome ~ oxidase. Inhibition of this enzyme occurs at 30°C and pH 7.4 with a Ki of approximately 0.2 ~M, and a kon of 104 M-1 s-l, under catalytic conditions. However, the equimo1ar mixture of sulphide and the enzyme shows identical catalytic behaviour to that of the native enzyme. This cannot readily be attributed to rapid dissociation of sulphide, as both spectroscopic and plot analysis indicate the koff value is low. The addition of stoichiometric sulphide to the resting oxidized enzyme gives rise to the appearance of a low-spin ferric-type spectrum not identical with that seen on the addition of excess sulphide to the enzyme aerobically. Sulphide added to the enzyme anaerobically gives rise to another low-spin, probably largely ferric, form which upon admission of oxygen is then converted into a 607 nm species closely resembling Compound C. The 607 nm form is probably the precursor of oxyferricytochrome aa3. The addition of successive a1iquots of Na2S solution to the enzyme induces initial uptake of approximately 3 moles of oxygen per mole of the enzyme. Thus, it is concluded that: 1. the initial product of sulphide-cytochrome c oxidase interaction is not an inhibited form of the enzyme, but the low-spin (oxyferri) ~3+~+ species; 2. a subsequent step in which sulphide reduces cytochrome ~ occurs; 3. the final inhibitory step, in which a further molecule of sulphide binds to the cytochrome ~ iron centre in the cytochrome ~2+~+ species, gives the cytochrome a2+~+-H2S form which is a half-reduced fully inhibited species;4. a 607 run form of the enzyme is produced which may be converted into a catalytically active low-spin (oxyferri) state; and therefore 5. liganded sulphide may be able to reduce the cytochrome 33 -Cu centre without securing the prior reduction of the cytochrome a_ haem group or the Cud centre associated with it.

Lung cancer risk associated with occupational exposure to nickel, chromium VI, and cadmium in two population-based case-control studies in Montreal.

Cancer du poumon associé à l’exposition au nickel, au chrome VI et au cadmium dans le milieu de travail utilisant deux études populationnelles cas-témoins à Montréal. Au début des années 1990, le nickel, le chrome VI et le cadmium ont été classés en tant qu’agents cancérigènes de classe 1 par le CIRC (Centre International de Recherche sur le Cancer). Cependant, les résultats des études ayant permis la classification de ces métaux n’ont pas toujours été reproduits, et d’importantes questions demeurent quant aux effets de ces métaux à de faibles niveaux d’exposition. Un plus grand nombre de recherches empiriques est donc nécessaire afin de réaffirmer la cancérogénicité de ces agents, et d’identifier les circonstances dans lesquelles ils peuvent être néfastes. L'objectif de cette étude était d'explorer la relation entre l’exposition à un des métaux (soit le nickel, le chrome VI, ou le cadmium) et les risques subséquents de développer un cancer du poumon chez des travailleurs provenant de différents milieux de travail qui sont exposés à ces métaux à de différents degrés. Deux études cas-témoins de base populationnelle menées à Montréal ont fourni les données nécessaires pour examiner la cancérogénicité de ces métaux. La première étude était menée entre 1979 et 1986 chez des hommes âgés de 35 à 70 ans ayant un cancer dans l’un de 19 sites anatomiques de cancer sélectionnés. La seconde étude était menée entre 1996 et 2001 chez des hommes et des femmes âgés de 35 à 75 ans, avec un diagnostic de tumeur maligne au poumon. Dans ces deux études, les cas ont été recensés dans tous les hôpitaux de l'île de Montréal, tandis que les contrôles populationnels appariés par âge et stratifiés par sexe, ont été sélectionnés des listes électorales. Une entrevue avec chaque sujet a permis d'obtenir un historique d'emploi détaillé ainsi que des informations précises sur les facteurs de risques socio-économiques et personnels. Les descriptions de poste ont été évaluées par une équipe d'experts chimistes et hygiénistes afin de déterminer si le sujet a été exposé à chaque agent, et pour mesurer à la fois la concentration et la durée de chaque exposition, ainsi que l’exposition cumulative tout au long de la vie de chaque participant. Pour déterminer si une exposition à l’un des trois métaux en cause était associée à une augmentation de l'incidence du cancer du poumon, des données ont été analysées par régression logistique : des ajustements ont été effectués pour des facteurs de confusion pertinents incluant un historique détaillé du tabagisme. Des mesures catégoriques d'exposition cumulée ont été également analysées, ainsi que la modification des effets par le tabagisme. Les deux études ont été analysées séparément, puis par la suite combinées afin d'augmenter la puissance statistique. Les niveaux d'exposition mesurés dans cette population ne semblaient pas poser un excès de risque de cancer du poumon pour les travailleurs exposés au chrome VI. Cependant, ceux qui ont été exposés au nickel ont subi une augmentation significative du risque, et ce, quel que soit leur niveau d'exposition. Le risque de développer un cancer du poumon suite à une exposition au cadmium était élevé, mais pas de manière significative. Pour chacun des trois métaux, le risque de cancer du poumon était très élevé parmi les non-fumeurs, mais pas parmi les fumeurs. L’effet combiné du tabagisme et de l’exposition aux métaux était compatible avec un excès de risque additif. Cependant, les intervalles de confiance dans cette étude tendaient à être larges, et une faiblesse de puissance statistique peut limiter l’interprétation de certains résultats. Cette étude est unique dans la mesure où elle a fourni des preuves empiriques sur les risques de développer le cancer du poumon liés aux faibles niveaux d’exposition au nickel, au chrome VI, ou au cadmium provenant de divers contextes de travail. Dans la plupart des autres études, la majorité des expositions pertinentes n’ont pas été bien contrôlées. À l'inverse, cette étude a bénéficié de la collecte et de la disponibilité d'information détaillée concernant le tabagisme et d’autres facteurs de risque. Les résultats de cette étude ont d'importantes conséquences pour la santé publique, tant au niveau de la détermination des risques pour les travailleurs actuellement exposés à ces métaux, qu'au niveau de l’évaluation des risques pour la population en général, elle-même exposée à ces métaux par le biais de la pollution et de la fumée de cigarette. Cette analyse contribuera fort probablement à une réévaluation par le CIRC de la cancérogénicité de ces métaux. L'exploration de la relation entre les risques de cancer du poumon et l'exposition au nickel, au chrome VI et au cadmium est donc opportune et pertinente.

Effet du calcium, plomb et cuivre sur la bioaccumulation du cadmium et la production des phytochélatines par Chlamydomonas reinhardtii

Dans les milieux contaminés par les métaux, les organismes vivants sont exposés à plusieurs d’entre eux en même temps. Les modèles courants de prédiction des effets biologiques des métaux sur les organismes (p. ex., modèle du ligand biotique, BLM ; modèle de l’ion libre, FIAM), sont des modèles d’équilibre chimique qui prévoient, en présence d'un deuxième métal, une diminution de la bioaccumulation du métal d’intérêt et par la suite une atténuation de ses effets. Les biomarqueurs de toxicité, tels que les phytochélatines (PCs), ont été utilisés comme étant un moyen alternatif pour l’évaluation des effets biologiques. Les phytochélatines sont des polypeptides riches en cystéine dont la structure générale est (γ-glu-cys)n-Gly où n varie de 2 à 11. Leur synthèse semble dépendante de la concentration des ions métalliques ainsi que de la durée de l’ exposition de l’organisme, aux métaux. L'objectif de cette étude était donc de déterminer, dans les mélanges binaires de métaux, la possibilité de prédiction de la synthèse des phytochélatines par les modèles d’équilibres chimiques, tel que le BLM. Pour cela, la quantité de phytochélatines produites en réponse d’une exposition aux mélanges binaires : Cd-Ca, Cd-Cu et Cd-Pb a été mesurée tout en surveillant l’effet direct de la compétition par le biais des concentrations de métaux internalisés. En effet, après six heures d’exposition, la bioaccumulation de Cd diminue en présence du Ca et de très fortes concentrations de Pb et de Cu (de l’ordre de 5×10-6 M). Par contre, avec des concentrations modérées de ces deux métaux, le Cd augmente en présence de Cu et ne semble pas affecté par la présence de Pb. Dans le cas de la compétition Cd-Cu, une bonne corrélation a été observée entre la production de PC2, PC3 et PC4 et la quantité des métaux bioaccumulés. Pour la synthèse des phytochélatines et la bioaccumulation, les effets étaient considérés comme synergiques. Dans le cas du Cd-Ca, les quantités de PC3 et PC4 ont diminué avec le métal internalisé (effet antagoniste), mais ce qui était remarquable était la grande quantité de cystéine (GSH) et PC2 qui ont été produites à de fortes concentrations du Ca. Le Pb seul n’a pas induit les PCs. Par conséquent, il n’y avait pas de variation de la quantité de PCs avec la concentration de Pb à laquelle les algues ont été exposées. La détection et la quantification des PCs ont été faites par chromatographie à haute performance couplée d’un détecteur de fluorescence (HPLC-FL). Tandis que les concentrations métalliques intracellulaires ont été analysées par spectroscopie d’absorption atomique (AAS) ou par spectrométrie de masse à source plasma à couplage inductif (ICP-MS).