DOI: https://doi.org/10.1007/s44411-026-00486-5
تاريخ النشر: 2026-01-22
المؤلف: Sümeyye Uçar وآخرون
الموضوع الرئيسي: العناصر النزرة في الصحة
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في التأثيرات المشوهة والسامة لكبريتات النحاس، وهي مبيد حشري يستخدم بشكل شائع في تركيا، على أجنة الفئران خلال فترة الحمل. تم إعطاء إناث الفئران من نوع ويستار 100 ملغ/كغ من كبريتات النحاس يوميًا عن طريق الفم طوال فترة الحمل. قامت الدراسة بتقييم معايير مختلفة، بما في ذلك الإجهاد التأكسدي للأعضاء، والتغيرات النسجية المرضية، والاستجابات الالتهابية في الأنسجة الجنينية. وشملت النتائج الملحوظة زيادة التغيرات التنكسية في الكلى، والقلب، والرئتين، والدماغ، والمشيمة، إلى جانب ارتفاعات كبيرة في علامات الالتهاب مثل عامل نخر الورم-ألفا (TNF-α)، وعامل النواة كابا ب (NF-κB)، والإنترلوكين-6 (IL-6). كشفت التحليلات الكيميائية الحيوية عن انخفاض في الحالة الكلية لمضادات الأكسدة (TAS) وزيادة في مستويات المالونديالديهايد (MDA) والحالة الكلية للأكسدة (TOS)، مما يدل على زيادة الإجهاد التأكسدي. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت صبغة الهيكل العظمي تطورًا عظميًا معاقًا في الأجنة المعرضة لكبريتات النحاس مقارنةً بالمجموعة الضابطة.
تسلط المناقشة الضوء على التحلل البطيء لكبريتات النحاس في البيئة واحتمالية تراكمه في سلسلة الغذاء، مما يشكل مخاطر على صحة الإنسان، وخاصة بالنسبة للنساء الحوامل في المناطق الزراعية. تؤكد الدراسة على التأثيرات السامة للخلايا للنحاس بسبب الإجهاد التأكسدي، والذي يمكن أن يؤدي إلى تلف كبير في الأنسجة وإعاقات في النمو. تدعو النتائج إلى مزيد من البحث لتوضيح مدى سمية كبريتات النحاس في النمو، مع التأكيد على الحاجة إلى الحذر في استخدامها الزراعي لحماية الفئات الضعيفة.
النتائج
تكشف نتائج الدراسة عن تغييرات نسيجية وكيميائية حيوية كبيرة في أنسجة الموضوعات المعرضة لكبريتات النحاس مقارنةً بالمجموعات الضابطة. نسيجيًا، أظهرت أنسجة الكبد زيادة في النوى المتكتلة، والنزيف، وتسلل الخلايا الالتهابية. أظهرت أنسجة الكلى خلايا التهابية في المناطق الأنبوبية بين الأنسجة، إلى جانب الفجوات الأنبوبية وتدهور الكبيبات. عرضت أنسجة القلب زيادة في تسلل الخلايا الالتهابية وألياف عضلة القلب غير المنظمة، بينما أظهرت أنسجة الرئة نزيفًا، وتسللًا خلويًا، وتثخن جدران الحويصلات الهوائية. في الدماغ، كان هناك زيادة في الخلايا العصبية التنكسية والوذمة المحيطية. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت أنسجة المشيمة من أمهات الأجنة في مجموعة كبريتات النحاس زيادة في خلايا المشيمة العملاقة والجليكوجينية.
أشارت التحليلات المناعية النسجية إلى زيادة ذات دلالة إحصائية في تعبير NF-kB في أنسجة الرئة، والكلى، والقلب، والمشيمة، بينما كانت مستويات TNF-κB وIL-6 مرتفعة عبر أنسجة متعددة، باستثناء أنسجة المشيمة بالنسبة لـ TNF-κB. كشفت الاختبارات الكيميائية الحيوية عن تركيزات أعلى بكثير من المالونديالديهايد (MDA) في أنسجة الرئة، والدماغ، والكلى، والكبد، والمشيمة، مع انخفاض في الحالة الكلية لمضادات الأكسدة (TAS) وزيادة في الحالة الكلية للأكسدة (TOS) في جميع أنسجة مجموعة كبريتات النحاس. علاوة على ذلك، أظهرت صبغة الهيكل العظمي المزدوجة انخفاضات كبيرة في أوزان الأجنة والمشيمة، فضلاً عن قياسات العظام المختلفة (الطول، المساحة) عبر عظام الأطراف الأمامية والخلفية في مجموعة كبريتات النحاس مقارنةً بالمجموعة الضابطة. تؤكد هذه النتائج مجتمعة على الآثار الضارة للتعرض لكبريتات النحاس على سلامة الأنسجة وتطور الأجنة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات التعرض لكبريتات النحاس (CuSO4) خلال الحمل على تطور الأجنة، مع تسليط الضوء على السمية الكبيرة المرتبطة بتراكم النحاس. تشير النتائج إلى أن التعرض الأمومي لـ CuSO4 بجرعة 100 ملغ/كغ أدى إلى تلف نسجي ملحوظ عبر عدة أعضاء جنينية، بما في ذلك الكبد، والكلى، والقلب، والرئتين، والدماغ، والمشيمة. على وجه التحديد، أظهرت أنسجة الكبد زيادة في الخلايا الكبدية المتكتلة، والنزيف، وتسلل الخلايا الالتهابية، بينما أظهرت أنسجة الكلى الفجوات الأنبوبية وتدهور الكبيبات. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت أنسجة القلب والرئة تسللًا التهابيًا وشذوذات هيكلية، على التوالي، وأظهر الدماغ تغييرات تنكسية إلى جانب زيادة في الوذمة المحيطية. كما لاحظت الدراسة زيادة كبيرة في خلايا المشيمة العملاقة والجليكوجينية في أنسجة المشيمة، مما يشير إلى وظيفة مشيمية معطلة.
يبدو أن الآليات الأساسية لسمية CuSO4 تتضمن الإجهاد التأكسدي، كما يتضح من ارتفاع مستويات المالونديالديهايد (MDA) والحالة الكلية للأكسدة (TOS) في أنسجة مختلفة، إلى جانب انخفاض الحالة الكلية لمضادات الأكسدة (TAS). تتماشى النتائج مع الأدبيات الموجودة التي تشير إلى أن سمية النحاس يمكن أن تسبب تلفًا تأكسديًا وموت الخلايا المبرمج من خلال مسارات إشارة مختلفة، بما في ذلك مسار AMPK-mTOR وآليات إجهاد الشبكة الإندوبلازمية. بشكل عام، تؤكد هذه الأبحاث على المخاطر المحتملة للتعرض لكبريتات النحاس خلال الحمل، مما يبرز الحاجة إلى تنظيم دقيق لمبيدات الحشرات المحتوية على النحاس للتخفيف من النتائج التنموية السلبية على الأجنة.
DOI: https://doi.org/10.1007/s44411-026-00486-5
Publication Date: 2026-01-22
Author(s): Sümeyye Uçar et al.
Primary Topic: Trace Elements in Health
Overview
This research investigates the teratogenic and toxic effects of copper sulfate, a commonly used pesticide in Türkiye, on rat fetuses during pregnancy. Pregnant Wistar rats were administered 100 mg/kg of copper sulfate daily via oral gavage throughout gestation. The study assessed various parameters, including organ oxidative stress, histopathological changes, and inflammatory responses in fetal tissues. Notable findings included increased degenerative changes in the kidneys, heart, lungs, brain, and placenta, alongside significant elevations in pro-inflammatory markers such as Tumor Necrosis Factor-Alpha (TNF-α), Nuclear Factor Kappa B (NF-κB), and Interleukin-6 (IL-6). Biochemical analyses revealed decreased total antioxidant status (TAS) and increased levels of malondialdehyde (MDA) and total oxidant status (TOS), indicating heightened oxidative stress. Additionally, skeletal staining demonstrated impaired bone development in the copper sulfate-exposed fetuses compared to controls.
The discussion highlights the slow degradation of copper sulfate in the environment and its potential accumulation in the food chain, posing risks to human health, particularly for pregnant women in agricultural areas. The study underscores the cytotoxic effects of copper due to oxidative stress, which can lead to significant tissue damage and developmental impairments. The findings call for further research to elucidate the full extent of copper sulfate’s developmental toxicity, emphasizing the need for caution in its agricultural use to protect vulnerable populations.
Results
The results of the study reveal significant histological and biochemical alterations in various tissues of subjects exposed to copper sulfate compared to control groups. Histologically, liver tissues exhibited increased pyknotic nuclei, hemorrhage, and inflammatory cell infiltration. Kidney tissues showed inflammatory cells in tubulointerstitial areas, along with tubular vacuolization and degenerated glomeruli. Heart tissues displayed increased inflammatory cell infiltration and disorganized myocardial fibers, while lung tissues exhibited hemorrhage, cellular infiltration, and thickened alveolar walls. In the brain, there was an increase in degenerative neurons and perivascular edema. Additionally, placental tissues from mothers of fetuses in the copper sulfate group showed an increase in giant and glycogenic trophoblast cells.
Immunohistochemical analysis indicated a statistically significant increase in NF-kB expression in lung, kidney, heart, and placental tissues, while TNF-κB and IL-6 levels were elevated across multiple tissues, excluding placental tissue for TNF-κB. Biochemical assays revealed significantly higher malondialdehyde (MDA) concentrations in lung, brain, kidney, liver, and placenta tissues, with lower total antioxidant status (TAS) and higher total oxidant status (TOS) in all tissues of the copper sulfate group. Furthermore, double skeletal staining demonstrated significant reductions in fetal and placental weights, as well as in various bone metrics (length, area) across fore and hind limb bones in the copper sulfate group compared to controls. These findings collectively underscore the detrimental effects of copper sulfate exposure on tissue integrity and fetal development.
Discussion
In this study, the effects of copper sulfate (CuSO4) exposure during pregnancy on fetal development were investigated, highlighting the significant toxicity associated with copper accumulation. The findings indicate that maternal exposure to CuSO4 at a dose of 100 mg/kg resulted in marked histopathological damage across multiple fetal organs, including the liver, kidneys, heart, lungs, brain, and placenta. Specifically, liver tissues exhibited increased pyknotic hepatocytes, hemorrhage, and inflammatory cell infiltration, while kidney tissues showed tubular vacuolization and glomerular degeneration. Additionally, the heart and lung tissues demonstrated inflammatory infiltration and structural abnormalities, respectively, and the brain exhibited degenerative changes alongside increased perivascular edema. The study also noted a significant rise in giant and glycogenic trophoblast cells in placental tissues, suggesting disrupted placental function.
The underlying mechanisms of CuSO4 toxicity appear to involve oxidative stress, as evidenced by elevated malondialdehyde (MDA) levels and total oxidant status (TOS) in various tissues, alongside decreased total antioxidant status (TAS). The results align with existing literature indicating that copper toxicity can induce oxidative damage and apoptosis through various signaling pathways, including the AMPK-mTOR pathway and endoplasmic reticulum stress mechanisms. Overall, this research underscores the potential risks of copper sulfate exposure during pregnancy, emphasizing the need for careful regulation of copper-containing pesticides to mitigate adverse developmental outcomes in fetuses.