10.6.4 CHRONIC EFFECTSFluoride accu

10.6.4 CHRONIC EFFECTS
Fluoride accumulates in the skeleton during prolonged, high-level exposures.
Radiological evidence shows hypermineralization (osteofluorosis) occurs when
bone F concentrations reach about 5000 ppm.
24
Coupled with other environ-
162 Environmental Toxicology
# 2005 by CRC Press LLCmental factors, such as poor nutrition and health status, patients may suffer
severe skeletal dysfunction. Vomiting and neurological complaints have also
been observed in some patients. Increased levels of F in serum and urine
usually occur. Fluoride exposure leads to cell damage and induces necrosis.
Eventually, F produces massive impairment in the functions of vital organs,
particularly when given orally.
In some parts of the world, such as India, Mexico, and China, the water
supplies in many villages (usually from wells) contain high levels of F, in some
cases higher than 20 ppm. As a result, osteofluorosis is common. Published
reports indicate that in China approximately 20 million people may be afflicted
by chronic F poisoning.
25
As mentioned previously, the dramatic increase in
the use of coal as an energy source has resulted in many parts of China
suffering from rising emissions of F into the environment. Research conducted
by Ando et al.
6
showed high incidences of dental and skeletal fluorosis in some
rural areas in China.
Dental fluorosis is the first sign of chronic F toxicity. It is manifested by
white, yellow, brown, and black discoloration of tooth enamel, either in spots
or in horizontal streaks. One of the earliest symptoms of dental fluorosis is
mottled enamel.
Skeletal fluorosis refers to accumulation of F in skeletal tissues and is
associated with pathological bone formation. It is one of the most severe effects
of F on humans, and is caused by intake of elevated levels of F over a long
period. In the F-afflicted areas studied by Ando et al.,
6
combustion of coal and
coal bricks was found to be the primary source of gaseous and aerosol F in the
human environment. Airborne F from the combustion of coal was found to
pollute extensively both the living environment and the food, such as corn,
chilies, and potatoes, that the residents consume.
Several groups of researchers have reported reproductive effects of F in
humans.
26,27
Ortiz-Perez et al.
28
recently studied the reproductive parameters
in Mexican residents. Two groups of male residents were identified: the high-
fluoride-exposed group (HFEG), those exposed to F at 3 to 27 mg/day, and the
low-fluoride-exposed group (LFEG), exposed to 2 to 13 mg/day. Increased
urinary F levels (3.2 mg/g creatinine vs. 1.6 mg/g creatinine) were found in the
HFEG, compared with the LFEG. Levels of reproductive hormones were also
measured; the HFEG showed higher follicle stimulating hormone but lower
inhibibin-B, prolactin, and free testosterone serum concentrations than the
LFEG, while no differences were found for total testosterone, estradiol, or
lutenizing hormone between the two groups.
28
10.7 BIOCHEMICAL EFFECT
10.7.1 IN PLANTS
Fluoride is widely known to be a metabolic inhibitor. In plants, F affects many
biological processes, including glycolysis, Krebs-cycle reactions, photosynth-
Environmental Fluoride 163
# 2005 by CRC Press LLCesis,
7,8
protein synthesis, lipid metabolism, and others. Much of the action of F
on these processes can be attributed to F-dependent inhibition of enzymes.
Enzymes that are inhibited by F include enolase, phosphoglucomutase,
phosphatase, hexokinase, PEP carboxylase, pyruvate kinase, succinic dehy-
drogenase, malic dehydrogenase, pyrophosphatase, phytase, nitrate reductase,
mitochondrial ATPase, and urease.
12
Inhibition of lipase,
13
amylase (Table 10.4),
14
and invertase
15
activities in
vivo has been observed in germinating mung bean seedlings exposed to NaF at
concentrations of 1 mM and above. Fluoride-induced inhibition of amylase
and invertase appears to involve the removal of cofactor Ca2þ by F .Ina
separate study, Narita et al.
29
showed that inhibition of [2-
14
C]thymidine
incorporation into DNA occurs in mung bean seedlings exposed to 1 mM NaF
for 24 hours and above (Figure 10.9). The inhibition suggests a concomitant
influence on protein synthesis.
The inhibition of plant enzymes such as these is often reflected by
compositional changes in tissues. For example, soybean leaves exposed to 30
ppb of HF exhibited lowered sucrose content, while the levels of both glucose
and fructose were elevated.
14
Marked increases in several organic acids also
occur, including malic, malonic, succinic, and citric acids.
13
The inhibition of
amylase
11
and invertase
12
in germinating mung bean seedling exposed to NaF
is often accompanied by increased sucrose levels in the root.
While it is clear that the action of F on metabolism is complex and involves
a variety of enzymes, the mode of action of fluoride ions on these enzymes is
not so clear. Nevertheless, the principal mechanisms that have been suggested
include:
formation of complexes with metalloenzymes
removal of a metal cofactor, such as Ca or Mg, from an enzyme system
binding to the free enzyme or to the enzyme substrate complex9
disruption of hydrogen bonds on protein molecules
15
Because hydrogen bonding is important in the maintenance of the tertiary
structure of protein molecules, disruption of an enzyme protein by F would
lead to enzyme inhibition.
164 Environmental Toxicology
Table 10.4 Effects of NaF on a-Amylase from Mung Bean Cotyledon
Specific activity (nmol/mg per minute)
NaF (mM) 48 hours Percent of control 72 hours Percent of control
0 (control) 13.1 100 27.8 100
0.1 14.6 111 24.4 88
1.0 11.3 86 24.2 87
5.0 8.3 63 22.2 80
Source: Yu, M.-H., Shumway, M.O. and Brockbank, A., J. Fluorine Chem.,
41, 95, 1988.
# 2005 by CRC Press LLCEnvironmental Fluoride 165
FIGURE 10.9 Autoradiographs showing [2-
14
C]thymidine incorporation in radicle of mung bean
seedling treated with (a) water or with (b) 1 mM NaF for 12 hours. (Black grains show the
developed silver deposited in the nuclei of dividing cells of the radicle, and are considered the
sites of [2-
14
C]thymidine incorporation into DNA in the tissue.
Source: Narita, A. et al., Fluoride, 29, 72, 1996.
As noted in Chapter 6, superoxide dismutase (SOD) is an important
antioxidant enzyme. Field and laboratory studies have shown that SOD
activities in different plant tissues exposed to F were either enhanced or
lowered. For instance, mung bean seedlings exposed to 0.2 mM NaF showed
an enhanced SOD activity, whereas exposure to 1 mM NaF and above resulted
in depressed SOD activity.
30
10.7.2 IN ANIMALS AND HUMANS
F inhibits the metabolism of carbohydrates, lipids, and proteins. In animals
and humans, a large number of enzymes are depressed by F, including enolase,
# 2005 by CRC Press LLCATPase, lipase, and cholinesterase. Inhibition of glycolysis, due in part to
decreased enolase activity, may be responsible for the hyperglycemia observed
in laboratory animals exposed to F.
F stimulates adenylcyclase activity in all tissues so far examined
(adenylcyclase catalyzes the formation of cyclic AMP [cAMP] from ATP). F
also affects functions controlled by Ca in humans, as it does in plants. These
functions include blood clotting, membrane permeability, and cholinesterase
activity. Fluoride inhibition of reactions involving Ca is generally attributed to
the formation of CaF2, as shown in Reaction 10.5 and Reaction 10.6, below:
ð10:5Þ
ð10:6Þ
Enzyme systems requiring Mg are also mediated by F. For example, F has
been shown to inhibit enolase, a Mg-requiring enzyme responsible for the
conversion of 2-phosphoglycerate to phosphoenolpyruvate in the glycolytic
pathway (Reaction 10.7). According to some researchers, the inhibition results
from the formation of a magnesium-fluoro-phosphate complex, thus essentially
making Mg unavailable for the enzyme.
ð10:7Þ
The inhibition of myosin ATPase by F is another example of F interacting
with Mg. Energy transduction in myosin converts the chemical energy released
by ATP into mechanical work at the site of force generation. Myosin is a
fibrous globulin that interacts with actin (a protein in muscle that is active in
muscular contraction) and ATP, with resulting enzymatic hydrolysis of ATP to
ADP and inorganic phosphate (Pi):
ATP ! ADP þ Pi
ð10:8Þ
During hydrolysis of ATP, myosin subfragment 1(S1) requires the presence
of an Mg2þ ion to stabilize a nucleotide or nucleotide analog in the active site
of S1. In the presence of F, Mg2þ and MgADP form a complex MgADP–
MgFx that traps the active site of S1 and inhibits myosin ATPase.
31
As previously mentioned, F is shown to inhibit protective enzymes, such as
SOD, glutathione peroxidase (GSHPx), and catalase, in various human tissues.
Inhibition of one or more of these enzymes may allow free-radical-induced
reactions to occur, leading to cellular and tissue damages.
166 Environmental Toxicology
# 2005 by CRC Press LLC10.8 NUTRITIONAL FACTORS AFFECTING FLUORIDE TOXICITY
There is a growing interest in the interaction of nutrition with F toxicity as
several nutrients have been shown to alleviate injuries caused by exposure to F.
The nutrients studied so far include proteins and Ca, and vitamins C (ascorbic
acid), D, and E. Glutathione (GSH), which is not a nutrient but a well-known
antioxidant, has also been studied. The adverse effects of F are often mitigated
by administration of one or more of these nutrients.
A large number of studies have indicated a relationship between vitamin C
and F-exposure in animals. In one of these studies, growing chicks (Gallus
domesticus) were fed a diet supplemented with 150 ppm of F as NaF.
32
At the
end of 4 weeks, no differences in body weight were observed; however F-treated
chicks showed a marked decrease in ascorbic acid levels in the heart, spleen,
brain, gizzard, and pancreas, while the levels were increased in the lungs and
kidneys. In a separate study, growing cockerels were given a diet supplemented
wit

Kết quả (Việt) 1:

10.6.4 HIỆU ỨNG MÃN TÍNHFlorua tích tụ trong bộ xương trong tiếp xúc kéo dài, cao cấp.Chụp x-quang bằng chứng cho thấy hypermineralization (osteofluorosis) xảy ra khixương F nồng độ đạt đến khoảng 5000 ppm.24Cùng với environ khác-162 độc chất học môi trường# năm 2005 bởi CRC báo chí LLCmental yếu tố, chẳng hạn như người nghèo dinh dưỡng và tình trạng sức khỏe, bệnh nhân có thể sufferrối loạn chức năng xương nghiêm trọng. Nôn mửa và thần kinh khiếu nại cũng cóđược quan sát thấy trong một số bệnh nhân. Tăng mức độ của F trong huyết thanh và nước tiểuthường xảy ra. Florua tiếp xúc dẫn đến tế bào thiệt hại và gây ra hoại tử.Cuối cùng, F sản xuất lớn suy giảm trong các chức năng của cơ quan quan trọng,đặc biệt là khi đưa ra bằng miệng.Ở một số nơi trên thế giới, chẳng hạn như Ấn Độ, Mexico và Trung Quốc, nướcnguồn cung cấp trong nhiều làng mạc (thường là từ wells) chứa các cấp cao của F, trong một sốtrường hợp cao hơn 20 trang/phút. Kết quả là, osteofluorosis là phổ biến. Xuất bảnbáo cáo chỉ ra rằng ở Trung Quốc khoảng 20 triệu người có thể là afflictedbởi mãn tính F ngộ độc.25Như đã đề cập trước đây, sự gia tăng đáng kể trongviệc sử dụng than đá như một nguồn năng lượng có kết quả trong nhiều phần của Trung Quốcsuffering từ tăng lượng phát thải của F vào môi trường. Nghiên cứu thực hiệnbởi Ando et al.6cho thấy cao incidences của răng và xương fluorosis trong một sốkhu vực nông thôn tại Trung Quốc.Nha khoa fluorosis là các dấu hiệu chính của mãn tính F độc tính. Nó được thể hiện bởisự đổi màu trắng, vàng, nâu và màu đen của men răng, hoặc tại các điểmhoặc trong sọc ngang. Một trong những triệu chứng sớm nhất của Nha khoa fluorosismottled men.Xương fluorosis đề cập đến tích lũy F trong mô xương và làliên quan đến bệnh lý xương hình thành. Nó là một effects nghiêm trọng nhấtcủa F vào con người, và là do lượng của nồng độ F trong một chặng đường dàikhoảng thời gian. Trong các lĩnh vực F-afflicted nghiên cứu bởi Ando et al.,6đốt than vàthan gạch đã được tìm thấy để là nguồn chính của khí và bình phun F trong cácmôi trường của con người. Cất cánh F từ đốt than đá đã được tìm thấygây ô nhiễm nhiều môi trường sống và thực phẩm, chẳng hạn như ngô,ớt, và khoai tây, mà các cư dân tiêu thụ.Một số nhóm các nhà nghiên cứu đã báo cáo sinh sản effects F trongcon người.26,27Ortiz-Perez et al.28gần đây đã nghiên cứu các thông số sinh sảnở cư dân Mexico. Hai nhóm nam cư dân là identified: cao -fluoride tiếp xúc với nhóm (HFEG), những người tiếp xúc với F lúc 3-27 mg/ngày, và cáctiếp xúc với thấp-fluoride nhóm (LFEG), tiếp xúc với 2 đến 13 mg/ngày. Tăng lêntiết niệu cấp độ F (3,2 mg/g creatinine vs 1.6 mg/g creatinine) đã được tìm thấy trong cácHFEG, so với LFEG. Mức độ của kích thích tố sinh sản cũngđo; HFEG đã cho thấy cao nang kích thích nội tiết tố nhưng thấp hơninhibibin-B, prolactin và nồng độ huyết thanh miễn phí testosterone hơn cácLFEG, while no differences were found for total testosterone, estradiol, orlutenizing hormone between the two groups.2810.7 BIOCHEMICAL EFFECT10.7.1 IN PLANTSFluoride is widely known to be a metabolic inhibitor. In plants, F affects manybiological processes, including glycolysis, Krebs-cycle reactions, photosynth-Environmental Fluoride 163# 2005 by CRC Press LLCesis,7,8protein synthesis, lipid metabolism, and others. Much of the action of Fon these processes can be attributed to F-dependent inhibition of enzymes.Enzymes that are inhibited by F include enolase, phosphoglucomutase,phosphatase, hexokinase, PEP carboxylase, pyruvate kinase, succinic dehy-drogenase, malic dehydrogenase, pyrophosphatase, phytase, nitrate reductase,mitochondrial ATPase, and urease.12Inhibition of lipase,13amylase (Table 10.4),14and invertase15activities invivo has been observed in germinating mung bean seedlings exposed to NaF atconcentrations of 1 mM and above. Fluoride-induced inhibition of amylaseand invertase appears to involve the removal of cofactor Ca2þ by F .Inaseparate study, Narita et al.29showed that inhibition of [2-14C]thymidineincorporation into DNA occurs in mung bean seedlings exposed to 1 mM NaFfor 24 hours and above (Figure 10.9). The inhibition suggests a concomitantinfluence on protein synthesis.The inhibition of plant enzymes such as these is often reflected bycompositional changes in tissues. For example, soybean leaves exposed to 30ppb of HF exhibited lowered sucrose content, while the levels of both glucoseand fructose were elevated.14Marked increases in several organic acids alsooccur, including malic, malonic, succinic, and citric acids.13The inhibition ofamylase11and invertase12in germinating mung bean seedling exposed to NaFis often accompanied by increased sucrose levels in the root.While it is clear that the action of F on metabolism is complex and involvesa variety of enzymes, the mode of action of fluoride ions on these enzymes isnot so clear. Nevertheless, the principal mechanisms that have been suggestedinclude: formation of complexes with metalloenzymes removal of a metal cofactor, such as Ca or Mg, from an enzyme system binding to the free enzyme or to the enzyme substrate complex9 disruption of hydrogen bonds on protein molecules15Because hydrogen bonding is important in the maintenance of the tertiarystructure of protein molecules, disruption of an enzyme protein by F wouldlead to enzyme inhibition.164 Environmental ToxicologyTable 10.4 Effects of NaF on a-Amylase from Mung Bean CotyledonSpecific activity (nmol/mg per minute)NaF (mM) 48 hours Percent of control 72 hours Percent of control0 (control) 13.1 100 27.8 1000.1 14.6 111 24.4 881.0 11.3 86 24.2 875.0 8.3 63 22.2 80Source: Yu, M.-H., Shumway, M.O. and Brockbank, A., J. Fluorine Chem.,41, 95, 1988.# 2005 by CRC Press LLCEnvironmental Fluoride 165FIGURE 10.9 Autoradiographs showing [2-14C]thymidine incorporation in radicle of mung beanseedling treated with (a) water or with (b) 1 mM NaF for 12 hours. (Black grains show thedeveloped silver deposited in the nuclei of dividing cells of the radicle, and are considered thesites of [2-14C]thymidine incorporation into DNA in the tissue.Source: Narita, A. et al., Fluoride, 29, 72, 1996.As noted in Chapter 6, superoxide dismutase (SOD) is an importantantioxidant enzyme. Field and laboratory studies have shown that SODactivities in different plant tissues exposed to F were either enhanced orlowered. For instance, mung bean seedlings exposed to 0.2 mM NaF showedan enhanced SOD activity, whereas exposure to 1 mM NaF and above resultedin depressed SOD activity.3010.7.2 IN ANIMALS AND HUMANSF inhibits the metabolism of carbohydrates, lipids, and proteins. In animalsand humans, a large number of enzymes are depressed by F, including enolase,# 2005 by CRC Press LLCATPase, lipase, and cholinesterase. Inhibition of glycolysis, due in part todecreased enolase activity, may be responsible for the hyperglycemia observedin laboratory animals exposed to F.F stimulates adenylcyclase activity in all tissues so far examined(adenylcyclase catalyzes the formation of cyclic AMP [cAMP] from ATP). Falso affects functions controlled by Ca in humans, as it does in plants. Thesefunctions include blood clotting, membrane permeability, and cholinesteraseactivity. Fluoride inhibition of reactions involving Ca is generally attributed to
the formation of CaF2, as shown in Reaction 10.5 and Reaction 10.6, below:
ð10:5Þ
ð10:6Þ
Enzyme systems requiring Mg are also mediated by F. For example, F has
been shown to inhibit enolase, a Mg-requiring enzyme responsible for the
conversion of 2-phosphoglycerate to phosphoenolpyruvate in the glycolytic
pathway (Reaction 10.7). According to some researchers, the inhibition results
from the formation of a magnesium-fluoro-phosphate complex, thus essentially
making Mg unavailable for the enzyme.
ð10:7Þ
The inhibition of myosin ATPase by F is another example of F interacting
with Mg. Energy transduction in myosin converts the chemical energy released
by ATP into mechanical work at the site of force generation. Myosin is a
fibrous globulin that interacts with actin (a protein in muscle that is active in
muscular contraction) and ATP, with resulting enzymatic hydrolysis of ATP to
ADP and inorganic phosphate (Pi):
ATP ! ADP þ Pi
ð10:8Þ
During hydrolysis of ATP, myosin subfragment 1(S1) requires the presence
of an Mg2þ ion to stabilize a nucleotide or nucleotide analog in the active site
of S1. In the presence of F, Mg2þ and MgADP form a complex MgADP–
MgFx that traps the active site of S1 and inhibits myosin ATPase.
31
As previously mentioned, F is shown to inhibit protective enzymes, such as
SOD, glutathione peroxidase (GSHPx), and catalase, in various human tissues.
Inhibition of one or more of these enzymes may allow free-radical-induced
reactions to occur, leading to cellular and tissue damages.
166 Environmental Toxicology
# 2005 by CRC Press LLC10.8 NUTRITIONAL FACTORS AFFECTING FLUORIDE TOXICITY
There is a growing interest in the interaction of nutrition with F toxicity as
several nutrients have been shown to alleviate injuries caused by exposure to F.
The nutrients studied so far include proteins and Ca, and vitamins C (ascorbic
acid), D, and E. Glutathione (GSH), which is not a nutrient but a well-known
antioxidant, has also been studied. The adverse effects of F are often mitigated
by administration of one or more of these nutrients.
A large number of studies have indicated a relationship between vitamin C
and F-exposure in animals. In one of these studies, growing chicks (Gallus
domesticus) were fed a diet supplemented with 150 ppm of F as NaF.
32
At the
end of 4 weeks, no differences in body weight were observed; however F-treated
chicks showed a marked decrease in ascorbic acid levels in the heart, spleen,
brain, gizzard, and pancreas, while the levels were increased in the lungs and
kidneys. In a separate study, growing cockerels were given a diet supplemented
wit

Kết quả (Việt) 2:

10.6.4 TÁC KINH NIÊN
Florua tích tụ trong xương trong, tiếp xúc cấp cao kéo dài.
Radiological bằng chứng cho thấy hypermineralization (osteo fl uorosis) xảy ra khi
nồng độ xương F đạt khoảng 5000 ppm.
24
Cùng với môi trường khác
162 Toxicology môi trường
# 2005 bởi CRC Press LLCmental yếu tố, chẳng hạn như chế độ dinh dưỡng kém và tình trạng sức khỏe, bệnh nhân có thể su ff er
rối loạn xương nghiêm trọng. Ói mửa và khiếu nại về thần kinh cũng
được quan sát thấy ở một số bệnh nhân. Tăng mức độ F trong huyết thanh và nước tiểu
thường xảy ra. Tiếp xúc Florua dẫn đến tổn thương tế bào và gây ra hoại tử.
Cuối cùng, F sản xuất suy giảm nghiêm trọng trong những chức năng của cơ quan quan trọng,
đặc biệt khi cho uống.
Ở một số nơi trên thế giới, chẳng hạn như Ấn Độ, Mexico, và Trung Quốc, các nước
cung cấp ở nhiều làng (thường là từ giếng) chứa hàm lượng cao của F, trong một số
trường hợp cao hơn 20 ppm. Kết quả là, osteo fl uorosis là phổ biến. Công bố
báo cáo chỉ ra rằng ở Trung Quốc có khoảng 20 triệu người có thể là một FFL icted
bởi F ngộ độc mãn tính.
25
Như đã đề cập trước đây, sự gia tăng đáng kể trong
việc sử dụng than như là một nguồn năng lượng đã dẫn đến nhiều vùng của Trung Quốc
su ff ering từ khí thải tăng của F vào môi trường. Nghiên cứu được tiến hành
bởi Ando et al.
6
cho thấy tỷ lệ mắc cao của răng và xương uorosis fl ở một số
khu vực nông thôn ở Trung Quốc.
fl Nha khoa uorosis là dấu hiệu đầu tiên của độc fi F mãn tính. Nó được biểu hiện bằng
màu trắng, vàng, nâu, và màu đen của men răng, hoặc trong những điểm
hay trong vệt ngang. Một trong những triệu chứng sớm nhất của nha khoa fl uorosis là
men đốm.
fl xương uorosis đề cập đến sự tích lũy của F trong các mô xương và được
gắn liền với sự hình thành xương bệnh lý. Nó là một trong những phản e ff nghiêm trọng nhất
của F trên con người, và được gây ra bởi lượng của nồng độ F trên một dài
thời gian. Trong một F-FFL icted lĩnh vực nghiên cứu của Ando et al.,
6
đốt than và
than viên gạch được tìm thấy là những nguồn chính của chất khí và phun F trong
môi trường của con người. Dù F từ việc đốt than đã được tìm thấy để
gây ô nhiễm rộng rãi cho cả môi trường sống và các thực phẩm như ngô,
ớt, khoai tây, mà người dân tiêu thụ.
Một vài nhóm các nhà nghiên cứu đã báo cáo sinh sản phản e ff của F trong
con người.
26,27
Ortiz-Perez et al.
28
mới đây đã nghiên cứu các thông số sinh sản
ở người dân Mexico. Hai nhóm cư dân nam là identi fi ed: các cao
fl nhóm uoride tiếp xúc với (HFEG), những người tiếp xúc với F ở 3-27 mg / ngày, và
thấp fl uoride tiếp xúc với nhóm (LFEG), tiếp xúc với 2-13 mg / ngày. Tăng
mức độ F niệu (3,2 mg / g creatinine vs 1,6 mg / g creatinine) đã được tìm thấy trong các
HFEG, so với LFEG. Mức độ của kích thích tố sinh sản cũng được
đo; các HFEG cho thấy hormone kích thích nang cao hơn nhưng thấp
inhibibin-B, prolactin, và nồng độ trong huyết thanh testosterone tự do hơn so với
LFEG, trong khi không có di ff erences đã được tìm thấy cho tổng testosterone, estradiol, hoặc
lutenizing hormone giữa hai nhóm.
28
10.7 EFFECT sinh hóa
10.7.1 TRÊN CÂY
Florua được biết đến rộng rãi là một chất ức chế chuyển hóa. Ở thực vật, F là một phản ff nhiều
quá trình sinh học, bao gồm cả đường phân, phản ứng Krebs-chu, photosynth-
Florua môi trường 163
# 2005 bởi CRC Press LLCesis,
7,8
tổng hợp protein, chuyển hóa lipid, và những người khác. Phần lớn các hành động của F
trên các quá trình này có thể là do sự ức chế F-phụ thuộc của các enzym.
Các enzyme được ức chế bởi F bao gồm enolase, phosphoglucomutase,
phosphatase, hexokinase, PEP carboxylase, pyruvate kinase, succinic dehy-
drogenase, dehydrogenase malic, pyrophosphatase , phytase, reductase nitrate,
ATPase ti thể, và urease.
12
Ức chế lipase,
13
amylase (Bảng 10.4),
14
và invertase
15
hoạt động trong
cơ thể đã được quan sát thấy ở ươm cây giống đậu xanh tiếp xúc với NaF ở
nồng độ 1mM và ở trên. Ức chế florua gây ra các amylase
và invertase dường như liên quan đến việc loại bỏ các cofactor Ca2þ bởi F .Ina
nghiên cứu riêng biệt, Narita et al.
29
cho thấy sự ức chế [2
14
C] thymidine
hợp thành DNA xảy ra ở cây đậu xanh tiếp xúc với 1 mM NaF
trong 24 giờ và ở trên (Hình 10.9). Sự ức chế cho thấy một đồng thời
trong uence fl vào tổng hợp protein.
Sự ức chế các enzyme thực vật như những thường đang fl ected bởi
thay đổi thành phần trong các mô. Ví dụ, lá đậu nành tiếp xúc với 30
ppb của HF trưng bày giảm nội dung sucrose, trong khi nồng độ glucose
và fructose được nâng lên.
14
tăng đánh dấu trong một số axit hữu cơ cũng
xảy ra, bao gồm cả malic, malonic, succinic và axit citric.
13
Các ức chế
amylase
11
và invertase
12
trong ươm cây giống đậu xanh tiếp xúc với NaF
thường đi kèm với mức độ sucrose tăng trong thư mục gốc.
Trong khi nó là rõ ràng rằng các hành động của F trên sự trao đổi chất là phức tạp và liên quan đến
một loạt các enzyme, phương thức hành động ion uoride fl các enzyme là
không rõ ràng. Tuy nhiên, các cơ chế chính đó đã được đề xuất
bao gồm:
tạo phức với metalloenzymes
loại bỏ một đồng yếu tố kim loại, chẳng hạn như Ca hoặc Mg, từ một hệ thống enzyme
liên kết với các enzyme tự do hoặc các enzyme nền complex9
sự phá vỡ các liên kết hydro trên phân tử protein
15
Bởi vì liên kết hydro là quan trọng trong việc duy trì các đại học
cấu trúc của phân tử protein, sự gián đoạn của một protein enzyme bằng F sẽ
dẫn đến ức chế enzyme.
164 Toxicology môi trường
Bảng 10.4 Ảnh hưởng của NaF trên-Amylase từ Mung Bean Lá mầm
Speci hoạt động fi c (nmol / mg mỗi phút)
NaF (mM) 48 giờ Tỷ lệ kiểm soát 72 giờ Tỷ lệ kiểm soát
0 (điều khiển) 13,1 100 27,8 100
0,1 14,6 111 24,4 88
1,0 11,3 86 24,2 87
5,0 8,3 63 22,2 80
Nguồn: Yu, M.-H ., Shumway, MO và Brockbank, A., J. Chem Flo.,
41, 95, 1988.
# 2005 bởi CRC Press LLCEnvironmental Florua 165
Hình 10.9 Autoradiographs thấy [2
14
C] thymidine thành lập công ty ở rể nhỏ của đậu xanh
cây giống điều trị với (a) nước hoặc với (b) 1 mM NaF trong 12 giờ. (Black hạt cho thấy
bạc phát triển lắng trong nhân phân chia tế bào của rể nhỏ, và được coi là
các trang web của [2
14
C] thymidine hợp thành DNA trong tế bào.
Nguồn:. Narita, A. et al, Florua, 29, 72, 1996.
Như đã nói ở chương 6, superoxide dismutase (SOD) là một quan trọng
enzyme chống oxy hóa. Dòng và các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đã chỉ ra rằng SOD
hoạt động trong mô thực vật di ff erent tiếp xúc với F hoặc là nâng cao hoặc
hạ thấp. Ví dụ, đậu xanh cây con tiếp xúc với 0,2 mM NaF cho thấy
một hoạt động SOD tăng cường, trong khi tiếp xúc với 1 mM NaF và trên kết quả
trong hoạt động SOD chán nản.
30
10.7.2 người và động vật
F ức chế chuyển hóa carbohydrate, chất béo và protein. Ở động vật
và con người , một số lượng lớn các enzyme được chán nản bởi F, bao gồm enolase,
# 2005 bởi CRC Press LLCATPase, lipase, và cholinesterase. Ức chế glycolysis, một phần do
giảm hoạt động enolase, có thể chịu trách nhiệm cho sự tăng đường huyết quan sát
động vật thí nghiệm tiếp xúc với F.
F kích thích hoạt động adenylcyclase trong tất cả các mô cho đến nay đã kiểm tra
(adenylcyclase xúc tác cho sự hình thành của cyclic AMP [cAMP] từ ATP). F
cũng là một phản ff chức năng kiểm soát bởi Ca ở người, giống như trong các nhà máy. Các
chức năng bao gồm đông máu, thấm của màng, và cholinesterase
hoạt động. Ức chế các phản ứng liên quan đến Florua Ca thường được quy cho
sự hình thành của CaF2, như thể hiện trong phản ứng là 10,5 và 10,6 Reaction, dưới đây:
D10: 5
D10: 6
hệ thống Enzyme cần Mg cũng được trung gian bởi F. Ví dụ, F đã
được chứng minh ức chế enolase, một Mg-đòi hỏi các enzyme chịu trách nhiệm về các
chuyển đổi của 2-phosphoglycerate để phosphoenolpyruvate trong glycolytic
đường (Phản ứng 10,7). Theo một số nhà nghiên cứu, các kết quả ức chế
sự hình thành của một magnesium- fl uoro-phosphate phức tạp, do đó về cơ bản
làm cho Mg không có sẵn cho các enzyme.
D10: 7
Sự ức chế của myosin ATPase của F là một ví dụ khác của F tương tác
với Mg. Dẫn truyền năng lượng trong myosin chuyển đổi năng lượng hóa học có
bằng ATP vào công việc cơ khí tại các trang web của các thế hệ lực lượng. Myosin là một
brous globulin fi mà tương tác với actin (một protein trong cơ đang hoạt động trong
sự co cơ bắp) và ATP, với kết quả thủy phân enzyme của ATP để
ADP và phosphate vô cơ (Pi):
ATP! ADP þ Pi
D10: 8
Trong thủy phân ATP, myosin subfragment 1 (S1) đòi hỏi phải có sự hiện diện
của một ion Mg2þ để ổn định một nucleotide hoặc nucleotide tương tự ở vị trí hoạt động
của S1. Trong sự hiện diện của F, Mg2þ và MgADP tạo thành một phức tạp MgADP-
MgFx mà bẫy trí hoạt động của S1 và ức chế myosin ATPase.
31
Như đã đề cập trước đó, F được hiển thị để ức chế các enzym bảo vệ, chẳng hạn như
SOD, glutathione peroxidase (GSHPx), và catalase, trong các mô của con người khác nhau.
Sự ức chế của một hoặc nhiều của các enzym này có thể cho phép các gốc tự do gây ra
các phản ứng xảy ra, dẫn đến thiệt hại tế bào và mô.
166 Toxicology môi trường
# 2005 bởi CRC Press LLC10.8 DINH DƯỠNG yếu tố ảnh hưởng FLUORIDE Độc tính
Có một mối quan tâm ngày càng tăng trong sự tương tác của dinh dưỡng với độc tính F như
một số chất dinh dưỡng đã được chứng minh là làm giảm bớt tổn thương do tiếp xúc với F.
Các chất dinh dưỡng được nghiên cứu cho đến nay bao gồm protein và Ca, và vitamin C (ascorbic
acid), D, và E . Glutathione (GSH), mà không phải là một chất dinh dưỡng nhưng một nổi tiếng
chống oxy hóa, cũng đã được nghiên cứu. Các e phản ff hại của F thường được giảm nhẹ
bằng cách quản lý một hoặc nhiều hơn các chất dinh dưỡng.
Một số lượng lớn các nghiên cứu đã chỉ ra mối liên hệ giữa vitamin C
và F-tiếp xúc ở động vật. Trong một trong những nghiên cứu này, gà con ngày càng tăng (Gallus
domesticus) được cho ăn một chế độ ăn uống bổ sung với 150 ppm của F như NaF.
32
Vào
cuối 4 tuần, không erences di ff trọng lượng cơ thể đã được quan sát; Tuy nhiên F-xử lý
gà cho thấy giảm đáng kể nồng độ acid ascorbic trong tim, lá lách,
não, mề, và tuyến tụy, trong khi mức tăng ở phổi và
thận. Trong một nghiên cứu riêng, gà trống đang phát triển được hưởng một chế độ ăn uống bổ sung
wit