Вплив важких металів на серцево-судинну систему
DOI:
https://doi.org/10.26641/1997-9665.2025.4.121-129Ключові слова:
важкі метали, серцево-судина система, токсичність.Анотація
Актуальність Важкі метали визначаються як металеві елементи, які мають відносно високу щільність у порівнянні з водою. В останні роки спостерігається зростання екологічного та глобального занепокоєння громадським здоров'ям, пов'язаним із забрудненням навколишнього середовища цими металами. Крім того, вплив на людину різко зріс у результаті збільшення їх використання у кількох промислових, сільськогосподарських, побутових та технологічних застосуваннях. Їх токсичність залежить від ряду факторів, включаючи дозу, шлях впливу та хімічний вигляд, а також вік, стать, генетичну схильність та харчовий статус людей, які зазнають впливу. У зв'язку з високим ступенем токсичності миш'як, кадмій, свинець і ртуть відносяться до пріоритетних металів, що мають значення для охорони здоров'я. Нещодавні дослідження переконливо свідчать про зв'язок між серцево-судинними захворюваннями та впливом важких металів. Мета. Проаналізувати літературні джерела щодо впливу важких металів на серцево-судину систему. Методи. Було проведено широкий збір та аналіз літературних наукових даних щодо впливу важких металів на серцево-судину систему у науково-метричних базах PubMed, Web of Science, Google Scholar.Результати. Важкі метали здатні впливати на клітинні органели та компоненти, такі як клітинна мембрана, мітохондрії, лізосоми, ендоплазматичний ретикулум, ядра та деякі ферменти, які беруть участь у метаболізмі, детоксикації та відновленні пошкоджень. Іони металів взаємодіють з клітинними компонентами, такими як ДНК та ядерні білки, викликаючи пошкодження ДНК, які можуть призвести до апоптозу. Так само важкі метали сприяють продукції активних форм кисню, що призводить до розвитку оксидативного стресу в організмі. Як результат розвивається запалення, що призводить до ендотеліальної дисфункції, порушення обміну ліпідів, порушення іонного гомеостазу, тощо. Згодом вплив важких металів призводить до підвищеного ризику гіпертонії, аритмії та атеросклерозу. Підсумок. Вплив факторів навколишнього середовища, таких як важкі метали, є одним із найважливіших елементів ризику серцево-судинних захворювань. Важливо в майбутньому докладати зусиль для запобігання та контролю забруднення навколишнього середовища важкими металами. Крім того, розробка аналітичних методів виявлення важких металів у навколишньому середовищі та оцінки ризику багаторазового впливу залишається найважливішим напрямом досліджень у цій галузі.
Посилання
Rice KM, Walker EM Jr, Wu M, Wu M, Gillette C, Blough ER. Environmental mercury and its toxic effects. J Prev Med Public Health 2014;47(2):74–83. doi: 10.3961/jpmph.2014.47.2.74.
Macklin MG, Thomas CJ, Mudbhatkal A, et al. Impacts of metal mining on river systems: a global assessment. Science 2023;381:1345–50. doi: 10.1126/science.adg6704.
Perrelli M, Wu R, Liu DJ, Lucchini RG, Del Bosque-Plata L , Vergare MJ, Akhter MP, Ott J, Gragnoli C. Heavy metals as risk factors for human diseases - a Bayesian network approach. ReviewEur Rev Med Pharmacol Sci. 2022;26(24): 9275-310. doi: 10.26355/eurrev_202212_30681.
Javaid A, Akbar I, Javed H, Khan U, Iftikhar H, Zahra D, Rashid F, Ashfaq UA. Role of Heavy Metals in Diabetes: Mechanisms and Treatment Strategies. Crit Rev Eukaryot Gene Expr. 2021;31(3):65-80. doi: 10.1615/CritRevEukaryotGeneExpr.2021037971.
Guo X, Li N, Wang H, Su W, Song Q, Liang Q, Liang M, Sun C, Li Y, Lowe S, Bentley R, Song EJ, Zhou Q, Ding X, Sun Y. Combined exposure to multiple metals on cardiovascular disease in NHANES under five statistical models. Environ Res. 2022;215(3):114435. doi: 10.1016/j.envres. 2022.114435.
Duan W, Xu C, Liu Q, Xu J, Weng Z, Zhang X, Basnet TB, Dahal M, Gu A. Levels of a mixture of heavy metals in blood and urine and all-cause, cardiovascular disease and cancer mortality: A population-based cohort study. Environ Pollut. 2020;263(Pt A):114630. doi: 10.1016/j.envpol.2020.114630.
He YS, Cao F, Musonye HA, Xu YQ, Gao ZX, Ge M, He T, Zhang P, Zhao CN, Wang P, Pan HF. Serum albumin mediates the associations between heavy metals and two novel systemic inflammation indexes among U.S. adults. Ecotoxicol Environ Saf. 2024;270:115863. doi: 10.1016/j.ecoenv.2023.
Reddy YNV, Borlaug BA. Pulmonary Hypertension in Left Heart Disease. Clin Chest Med. 2021;42(1):39-58. doi: 10.1016/j.ccm.2020.11.002.
Duggan JP, Peters AS, Trachiotis GD, Antevil JL. Epidemiology of Coronary Artery Disease. Surg Clin North Am. 2022;102(3):499-516. doi: 10.1016/j.suc.2022.01.007.
Sulava EF, Johnson JC. Management of Coronary Artery Disease. Surg Clin North Am. 2022;102(3):449-64. doi: 10.1016/j.suc.2022.01.005.
Ozarde Y, Purandare D, Deshmukh S, Gadhave R. Heavy metals and cardiovascular health: Uncovering links and health challenges. J Trace Elem Med Biol. 2025;89:127648. doi: 10.1016/j.jtemb. 2025.127648.
Fowler BA, Selene CH, Chou RJ, Jones DL, Sullivan WJr, Chen, CJ. Chapter 28 - arsenic. In: Nordberg, Handbook on the toxicology of metals. (fourth edition). San Diego: Academic Press. 2015: 581–624.
Ganie SY, Javaid D, Hajam YA, Reshi MS. Arsenic toxicity: sources, pathophysiology and mechanism. Toxicol Res (Camb). 2023 8;13(1):tfad111. doi: 10.1093/toxres/tfad111.
Moon K, Guallar E, Navas-Acien A. Arsenic exposure and cardiovascular disease: an updated systematic review. Curr Atheroscler Rep. 2012;14(6): 542-55. doi: 10.1007/s11883-012-0280-x.
Abhyankar LN, Jones MR, Guallar E, Navas-Acien A. Arsenic exposure and hypertension: a systematic review. Environ Health Perspect. 2012;120(4):494–500. doi:10.1289/ehp.1103988.
Miller WH, Schipper HM, Lee JS, Singer J, Waxman S. Mechanisms of action of arsenic trioxide. Cancer Res. 2002;62:3893–903.
Ellinsworth DC. Arsenic, reactive oxygen, and endothelial dysfunction. J Pharmacol Exp Ther. 2015;353:458–464. doi: 10.1124/jpet.115.223289.
Luong MW, Rabkin SW. Verapamil but not calpain or creatine alters arsenate-induced cardiac cell death. Toxicol Ind Health. 2009;25(3):169–76. doi:10.1177/0748233709105593
Román DA, Pizarro I, Rivera L, Cámara C, Palacios MA, Gómez MM, Solar C. () An approach to the arsenic status in cardiovascular tissues of patients with coronary heart disease. Hum Exp Toxicol. 2011;30(9):1150–64. doi:10.1177/0960327110389835
Wróblewski M, Miłek J, Godlewski A, Wróblewska J. The Impact of Arsenic, Cadmium, Lead, Mercury, and Thallium Exposure on the Cardiovascular System and Oxidative Mechanisms in Children. Curr Issues Mol Biol. 2025;47(7):483. doi: 10.3390/cimb47070483.
Gump BB, Heffernan K, Brann LS, Hill DT, Labrie-Cleary C, Jandev V, MacKenzie JA, Atallah-Yunes NH, Parsons PJ, Palmer CD, Roberts AA, Bendinskas K. Exposure to Arsenic and Subclinical Cardiovascular Disease in 9- to 11-Year-Old Children, Syracuse, New York. JAMA Netw Open. 2023;6(6):e2321379. doi: 10.1001/jamanetworkopen.2023.21379.
Kaur G, Desai KP, Chang IY, Newman JD, Mathew RO, Bangalore S, Venditti FJ, Sidhu MS. A Clinical Perspective on Arsenic Exposure and Development of Atherosclerotic Cardiovascular Disease. Cardiovasc Drugs Ther. 2023;37(6):1167-74. doi: 10.1007/s10557-021-07313-9.
Ramos O, Carrizales L, Yáñez L, Mejía J, Batres L, Ortíz D, Díaz-Barriga F. Arsenic increased lipid peroxidation in rat tissues by a mechanism independent of glutathione levels. Environ Health Perspect. 1995;103:85–8. doi: 10.1289/ehp.95103s185.
Han Y, Gao T, Li X, Wāng Y. Didactical approaches and insights into environmental processes and cardiovascular hazards of arsenic contaminants. Chemosphere. 2024;352:141381. doi: 10.1016/j.chemosphere.2024.141381.
Cowling RT, Kupsky D, Kahn AM, Daniels LB, Greenberg BH. Mechanisms of cardiac collagen deposition in experimental models and human disease. Transl Res. 2019;209:138-55. doi: 10.1016/j.trsl.2019.03.004.
Souza ACF, de Paiva Coimbra JL, Ervilha LOG, Bastos DSS, Cossolin JFS, Santos EC, de Oliveira LL, Machado-Neves M. Arsenic induces dose-dependent structural and ultrastructural pathological remodeling in the heart of Wistar rats. Life Sci. 2020;257:118132. doi: 10.1016/j.lfs.2020. 118132.
Valko M, Morris H, Cronin MT. Metals, toxicity and oxidative stress. Curr Med Chem 2005;12(10):1161–208. 10.2174/0929867053764635).
Olsson IM, Bensryd I, Lundh T, Ottosson H, Skerfving S, Oskarsson A. Cadmium in blood and urine–impact of sex, age, dietary intake, iron status, and former smoking–association of renal effects. Environ Health Perspect 2002;110(12):1185–90. 10.1289/ehp.021101185.
Donpunha W, Kukongviriyapan U, Sompamit K, Pakdeechote P, Kukongviriyapan V, Pannangpetch P. Protective effect of ascorbic acid on cadmium-induced hypertension and vascular dysfunction in mice. Biometals. 2011;24:105–15. doi: 10.1007/s10534-010-9379-0.
Gökalp O, Ozdem S, Dönmez S, Dogan M, Demirin H, Kara HY, Sütcü R, Cicek E, Ozer MK, Delibas N. Impairment of endothelium-dependent vasorelaxation in cadmium-hypertensive rats. Toxicol Ind Health. 2009;25:447–53. doi: 10.1177/ 0748233709106822.
Oliveira TF, Batista PR, Leal MA, Campagnaro BP, Nogueira BV, Vassallo DV, Meyrelles SS, Padilha AS. Chronic cadmium exposure accelerates the development of atherosclerosis and induces vascular dysfunction in the aorta of apoe-/- mice. Biol Trace Elem Res. 2019;187:163–71. doi: 10.1007/s12011-018-1359-1.
Nishiyama S, Nakamura K. Effect of cadmium on plasma aldosterone and serum corticosterone concentrations in male rats. Toxicol Appl Pharmacol 1984; 76: 420-5.
Verzelloni P, Urbano T, Wise LA. Cadmium exposure and cardiovascular disease risk: a systematic review and dose-response meta-analysis. Environ Pollut 2024;345:123462. 10.1016/j.envpol. 2024.123462.
Rasin P, Sreekanth A. Cadmium exposure and cardiovascular diseases. Chem Res Toxicol 2023; 36(9):1441–3. doi: 10.1021/acs.chemrestox.3c00184.
Houston MC. The role of mercury and cadmium heavy metals in vascular disease, hypertension, coronary heart disease, and myocardial infarction. Altern Ther Health Med 2007;13: 128-33.
Refaie MM, El-Hussieny M, Bayoumi AM, Shehata S. Mechanisms mediating the cardioprotective effect of carvedilol in cadmium induced cardiotoxicity. Role of eNOS and HO1/Nrf2 pathway. Environ Toxicol Pharmacol. 2019;70:103198. doi: 10.1016/j.etap.2019.103198.
Hossein-Khannazer N, Azizi G, Eslami S, Alhassan Mohammed H, Fayyaz F, Hosseinzadeh R, Usman AB, Kamali AN, Mohammadi H, Jadidi-Niaragh F, Dehghanifard E, Noorisepehr M. The effects of cadmium exposure in the induction of inflammation. Immunopharmacol Immunotoxicol. 2020;42:1–8. doi: 10.1080/08923973.2019.1697284.
Bonaventura P, Lamboux A, Albarede F, Miossec P. Differential effects of TNF-α and IL-1β on the control of metal metabolism and cadmium-induced cell death in chronic inflammation. PloS One. 2018;13:e0196285. doi: 10.1371/journal.pone. 0196285.
Saedi S, Tan Y, Watson SE, Wintergerst KA, Cai L. Potential pathogenic roles of ferroptosis and cuproptosis in cadmium-induced or exacerbated cardiovascular complications in individuals with diabetes. Front Endocrinol (Lausanne). 2024; 15:1461171. doi: 10.3389/fendo.2024.1461171. eCollection 2024.
Li X, Zheng Y, Zhang G, Wang R, Jiang J, Zhao H. Cadmium induced cardiac toxicology in developing Japanese quail (Coturnix japonica): Histopathological damages, oxidative stress and myocardial muscle fiber formation disorder. Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol. 2021;250:109168. doi: 10.1016/j.cbpc.2021.109168.
Sundaresan S, John S, Paneerselvam G, Andiapppan R, Christopher G, Selvam GS. Gallic acid attenuates cadmium mediated cardiac hypertrophic remodelling through upregulation of Nrf2 and PECAM-1signalling in rats. Environ Toxicol Pharmacol. 2021;87:103701. doi: 10.1016/j.etap.2021.103701.
Saleh RM, Awadin WF. Biochemical and histopathological changes of subacute cadmium intoxication in male rats. Environ Sci Pollut Res Int. 2017;24(32):25475-81. doi: 10.1007/s11356-017-0348-9.
Genchi G, Sinicropi MS, Carocci A Mercury exposure and heart diseases. Int J Environ Res Public Health 2017;14:74. 10.3390/ijerph14010074).
Branco V, Aschner M, Carvalho C. Neurotoxicity of mercury: an old issue with contemporary significance. Adv Neurotoxicol 2021;5:239–62. 10.1016/bs.ant.2021.01.001
Posin SL, Kong EL, Sharma S/ Mercury toxicity. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing. 2023.
Hu XF, Lowe M, Chan HM. Mercury exposure, cardiovascular disease, and mortality: a systematic review and dose-response meta-analysis. Environ Res 2021;193:110538. 10.1016/j.envres.2020.110538.
Perrelli M, Wu R, Liu DJ, Lucchini RG, Del Bosque-Plata L, Vergare MJ, Akhter MP, Ott J, Gragnoli C. Heavy metals as risk factors for human diseases - a Bayesian network approach. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2022;26(24):9275-310. doi: 10.26355/eurrev_202212_30681.
Wu YS, Osman AI, Hosny M, Elgarahy AM, Eltaweil AS, Rooney DW, Chen Z, Rahim NS, Sekar M, Gopinath SCB, Mat Rani NNI, Batumalaie K, Yap PS. The toxicity of mercury and its chemical compounds: molecular mechanisms and environmental and human health implications: a comprehensive review. ACS Omega. 2024;9(5):5100–26. doi: 10.1021/acsomega.3c07047.
Jomova K, Alomar SY, Nepovimova E, Kuca K, Valko M. Heavy metals: toxicity and human health effects. Arch Toxicol. 2025;99(1):153-209. doi: 10.1007/s00204-024-03903-2.
Arbi S, Bester MJ, Pretorius L, Oberholzer HM. Adverse cardiovascular effects of exposure to cadmium and mercury alone and in combination on the cardiac tissue and aorta of Sprague-Dawley rats. J Environ Sci Health A Tox Hazard Subst Environ Eng. 2021;56(6):609-24. doi: 10.1080/10934529.2021. 1899534.
Janse van Rensburg M, Bester MJ, van Rooy MJ, Oberholzer HM. Adverse effects of copper, manganese and mercury, alone and in mixtures on the aorta and heart of Spraque-Dawley rats. Toxicol Ind Health. 2023;39(8):421-40. doi: 10.1177/ 07482337231180957.
Chandwani S, Kayasth R, Naik H, Amaresan N. Current status and future prospect of managing lead (Pb) stress through microbes for sustainable agriculture. Environ Monit Assess. 2023;195(4):479. doi: 10.1007/s10661-023-11061-8.
Yu H, Yu Q, Mi Y, Wang P, Jin S, Xiao L, Guo Q, Wu Y. Hydrogen Sulfide Inhibited Sympathetic Activation in D-Galactose-Induced Aging Rats by Upregulating Klotho and Inhibiting Inflammation in the Paraventricular Nucleus. Biomedicines. 2023; 11(2):566. doi: 10.3390/biomedicines 11020566.
Lamas GA, Bhatnagar A, Jones MR, Mann KK, Nasir K, Tellez-Plaza M, Ujueta F, Navas-Acien A. American Heart Association Council on Epidemiology and Prevention; Council on Cardiovascular and Stroke Nursing; Council on Lifestyle and Cardiometabolic Health; Council on Peripheral Vascular Disease; and Council on the Kidney in Cardiovascular Disease. Contaminant metals as cardiovascular risk factors: a scientific statement from the American heart association. J Am Heart Assoc. 2023;12:e029852. doi: 10.1161/JAHA.123.029852.
Farah C, Michel LYM, Balligand JL. Nitric oxide signalling in cardiovascular health and disease. Nat Rev Cardiol. 2018;15:292–316. doi: 10.1038/nrcardio.2017.224.
Zachariah JP, Wang Y, Penny DJ, Baranowski T. Relation Between Lead Exposure and Trends in Blood Pressure in Children. Am. J. Cardiol. 2018;122:1890–5. doi: 10.1016/j.amjcard.2018.08.033.
Zachariah JP, Jone P-N, Agbaje AO, Ryan HH, Trasande L, Perng W, Farzan S.F. Environmental Exposures and Pediatric Cardiology: A Scientific Statement From the American Heart Association. Circulation. 2024;149:E1165–75. doi: 10.1161/CIR.0000000000001234.
Shrivastav A, Swetanshu, Singh P. The Impact of Environmental Toxins on Cardiovascular Diseases. Curr Probl Cardiol. 2024;49(1 Pt C):102120. doi: 10.1016/j.cpcardiol.2023.102120.
Govarts E, Gilles L, Rodriguez Martin L, Santonen T, Apel P, Alvito P, Anastasi E, Andersen HR, Andersson A-M, Andryskova L, et al. Harmonized human biomonitoring in European children, teenagers and adults: EU-wide exposure data of 11 chemical substance groups from the HBM4EU Aligned Studies (2014–2021) Int. J. Hyg. Environ. Health. 2023;249:114119. doi: 10.1016/j.ijheh. 2023.114119.
Feng L, Yang X, Shi Y, Liang S, Zhao T, Duan J, Sun Z. Co-exposure subacute toxicity of silica nanoparticles and lead acetate on cardiovascular system. Int J Nanomedicine. 2018;13:7819-34. doi: 10.2147/IJN.S185259.
Davuljigari CB, Gottipolu RR. Late-life Cardiac Injury in Rats following Early Life Exposure to Lead: Reversal Effect of Nutrient Metal Mixture. Cardiovasc Toxicol. 2020;20(3):249-60. doi: 10.1007/s12012-019-09549-2.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0), яка дозволяє іншим особам вільно поширювати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому журналі.
Автори, направляючи рукопис до редакції журналу «Morphologia», погоджуються з тим, що редакції передаються права на захист і використання рукопису (переданого до редакції матеріалу, в тому числі таких об'єктів, що охороняються авторським правом, як фотографії автора, малюнки, схеми, таблиці і т.п.), в тому числі на відтворення в пресі і в мережі Інтернет; на поширення; на переклад рукопису на будь-які мови; експорту та імпорту примірників журналу зі статтею Авторів з метою поширення, доведення до загального відома. Зазначені вище права Автори передають Редакції без обмеження терміну їх дії і на території всіх країн світу без обмеження.
Автори гарантують, що вони мають виняткові права на використання матеріалів, переданих до редакції. Редактори не несуть відповідальності перед третіми особами за порушення гарантії, надані авторами. Розглянуті права передаються до редакції з моменту підписання поточної публікації для публікації. Відтворення матеріалів, опублікованих в журналі іншими особами та юридичними особами, можливе лише за згодою редакції, з обов'язковим зазначенням повної бібліографічного посилання первинної публікації. Автори залишають за собою право використовувати опублікований матеріал, його фрагменти і частини для навчальних матеріалів, усні презентації, підготовку дисертації дисертації з обов'язковою бібліографічною посиланням на оригінальну роботу. Електронна копія опублікованій статті, що завантажується з офіційного веб-сайту журналу в форматі .pdf, може бути розміщена авторами на офіційному веб-сайті їх установ, будь-яких інших офіційних ресурсах з відкритим доступом.
