Effect of quercetin on cadmium-induced nephrotoxicity
Revista de Toxicología, vol. 21, núm. 1, cuatrimestral, 2004, pp. 23-30Asociación Española de Toxicología. Pamplona, España
Morales Martín AI1, Vicente-Sánchez1C, Santiago Sandoval2JMª, Fernández Tagarro2M, López-Novoa1JM y Pérez-Barriocanal1F
Instituto Reina Sofía de Investigación Nefrológica.1Departamento de Fisiología y Farmacología. Universidad de Salamanca. 2Departamento de Bioquímica Clínica. Hospital Universitario de Salamanca.
Resumen
El incremento en la producción anual de cadmio ha favorecido que la incidencia de la intoxicación crónica por este elemento haya aumentado en los últimos años. El estrés oxidativo es uno de los mecanismos implicados en la generación del efecto tóxico, manifestándose, entre otras patologías, por una disfunción y lesión renal. La quercetina, un flavonoide muy abundante en la dieta mediterránea, es un potente antioxidante y un buen quelante de metales. Nuestro objetivo fue estudiar si la administración de quercetina pudiera prevenir la aparición de los procesos nefrotóxicos asociados a la exposición crónica al cadmio. Los experimentos se realizaron con ratas Wistar (200g), incluidas en tres grupos experimentales: 1) ratas a las que se administró cadmio (1,2 mg/kg/día, s.c.) cinco veces por semana, durante nueve semanas, 2) ratas a las cuales se les administró quercetina (50 mg/kg/día, i.p.) cinco veces por semana, empezando en la cuarta semana y 3) ratas a las que se administró cadmio y quercetina. La lesión renal se evaluó midiendo proteinuria, microalbuminuria y glucosuria, así como la excreción de enzimas urinarias N-acetil-beta-D-glucosaminidasa, fosfatasa alcalina y gamma-glutamil-transpeptidasa. Las muestras de plasma se utilizaron para la determinación de creatinina y nitrógeno ureico plasmático, así como dialdehido malónico, como índice de peroxidación lipídica y antioxidantes totales en plasma. En riñón se midió la actividad enzimática de la superóxido dismutasa y de la glutation reductasa. Nuestros resultados mostraron que la administración de cadmio durante 9 semanas produjo un incremento en los valores de flujo urinario, proteinuria, microalbuminuria y glucosuria. El tratamiento con cadmio incluso incrementó la creatinina sérica y el nitrógeno uréico plasmático y elevó drásticamente la actividad de enzimas urinarias. Finalmente el aclaramiento de creatinina disminuyó como consecuencia de la disfunción renal. La administración de quercetina con cadmio mostró una clara mejora en la función renal y revirtió dichas alteraciones. La peroxidación lipídica se incrementó en las ratas tratadas con cadmio y este incremento fue revertido por la administración de quercetina. La concentración de antioxidantes totales en plasma, fue más alta en el grupo que recibió cadmio y quercetina. El grupo tratado con cadmio mostró una disminución en la actividad de la superóxido dismutasa y la glutation reductasa en riñón, sin embargo en el grupo al que se administró también quercetina este descenso fue significativamente menor. Este estudio revela que la quercetina tiene un efecto protector frente a la nefrotoxicidad producida por cadmio y que su propiedad antioxidante parece ser la responsable de esta acción protectora.
Palabras clave: cadmio, quercetina, nefrotoxicidad, estrés oxidativo, antioxidantes
Abstract
The increase in annual cadmium production has led to an increase in the incidence of chronic cadmium poisoning in recent years. Oxidative stress is one of the mechanisms involved in the generation of the toxic effect, manifesting itself, among other pathologies, by renal dysfunction and damage. Quercetin, a flavonoid abundant in the Mediterranean diet, is a powerful antioxidant and a good metal chelator. Our objective was to study whether the administration of quercetin could prevent the appearance of nephrotoxic processes associated with chronic exposure to cadmium. The experiments were performed on Wistar rats (200 g), divided into three experimental groups: 1) rats administered cadmium (1.2 mg/kg/day, sc) five times a week for nine weeks, 2) rats administered quercetin (50 mg/kg/day, ip) five times a week starting in the fourth week, and 3) rats administered cadmium and quercetin. Renal injury was assessed by measuring proteinuria, microalbuminuria, and glucosuria, as well as the excretion of urinary enzymes N-acetyl-beta-D-glucosaminidase, alkaline phosphatase, and gamma-glutamyl-transpeptidase. Plasma samples were used for the determination of creatinine and plasma urea nitrogen, as well as malonic dialdehyde, as an index of lipid peroxidation, and total antioxidants in plasma. In the kidney, the enzymatic activity of superoxide dismutase and glutathione reductase was measured. Our results showed that the administration of cadmium for 9 weeks produced an increase in the values of urinary flow, proteinuria, microalbuminuria and glucosuria. Treatment with cadmium even increased serum creatinine and plasma urea nitrogen and drastically elevated the activity of urinary enzymes. Finally, creatinine clearance decreased as a consequence of renal dysfunction. The administration of quercetin with cadmium showed a clear improvement in renal function and reversed these alterations. Lipid peroxidation increased in rats treated with cadmium and this increase was reversed by the administration of quercetin. The concentration of total antioxidants in plasma was higher in the group that received cadmium and quercetin. The group treated with cadmium showed a decrease in the activity of superoxide dismutase and glutathione reductase in the kidney, however in the group that was also administered quercetin this decrease was significantly less. This study reveals that quercetin has a protective effect against nephrotoxicity produced by cadmium and that its antioxidant property seems to be responsible for this protective action.
Keywords: cadmium, quercetin, nephrotoxicity, oxidative stress, antioxidants