Gestational and lactational exposure to the polychlorinated biphenyl mixture Aroclor 1254 modulates retinoid homeostasis in rat offspring

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dc.contributor.author

Esteban, Javier

Elabbas, Lubna E.

Borg, Daniel

Herlin, Maria

Åkesson, Agneta

Barber, Xavier

Hamscher, Gerd

Nau, Heinz

Bowers, Wayne J.

Nakai, Jamie S.

Viluksela, Matti

Håkansson, Helen

dc.date.accessioned

2024-04-26T18:16:54Z

dc.date.available

2024-04-26T18:16:54Z

dc.date.issued

2014-06-01

dc.description - en

Health Canada conducts research on the effects of chemicals in support of its mandate to assess the health risks to Canadians of various chemicals, including in potentially more vulnerable northern populations. Arctic inhabitants are often exposed to chemical pollutants because they consume large amounts of fish and marine mammals in their traditional diets. These pollutants are difficult to break down and eliminate and have the potential to cause adverse health effects. Fetuses and newborns are especially susceptible to the health effects of these chemicals. Because humans continue to be exposed to PCBs, this study used a commercial mixture of PCBs (Aroclor 1254) to test the effects of this mixture by administering it to pregnant rats and observing the effect on the offspring who received it during fetal development and in the mother's milk. Because vitamin A (retinoids) is essential for development, the effects of the PCB mixture on vitamin A levels in the liver, kidney and blood were examined in the offspring as young, mature and old animals. Exposure to the chemical mixture altered liver vitamin A retinoid levels at all ages, but the largest effects were in the youngest animals. The effect of the PCB mixture on vitamin A was related to the effect of the chemicals on liver function and thyroid hormone levels. This study suggests that altered vitamin A status may be an important effect of exposure to chemical pollutants. These results will be considered in the context of better identifying the human health effects of exposure to PCBs and other chemical pollutants in vulnerable populations, including in the north.

dc.description.abstract - en

Polychlorinated biphenyls (PCBs) induce a broad spectrum of biochemical and toxic effects in mammals including alterations of the vital retinoid (vitamin A) system. The aim of this study was to characterize alterations of tissue retinoid levels in rat offspring and their dams following gestational and lactational exposure to the PCB mixture Aroclor 1254 (A1254) and to assess the interrelationship of these changes with other established sensitive biochemical and toxicological endpoints. Sprague-Dawley rat dams were exposed orally to 0 or 15 mg/kg body weight/day of A1254 from gestational day 1 to postnatal day (PND) 23. Livers, kidneys and serum were collected from the offspring on PNDs 35, 77 and 350. Tissue and serum retinoid levels, hepatic cytochrome P450 (CYP) enzymes and serum thyroid hormones were analyzed. A multivariate regression between A1254 treatment, hepatic retinoid levels, hepatic CYP enzymes activities, thyroid hormone levels and body/liver weights was performed using an orthogonal partial least-squares (PLS) analysis. The contribution of dioxin-like (DL) components of A1254 to the observed effects was also estimated using the toxic equivalency (TEQ) concept. In both male and female offspring short-term alterations in tissue retinoid levels occurred at PND35, i.e. decreased levels of hepatic retinol and retinoic acid (RA) metabolite 9-cis-4-oxo-13,14-dihydro-RA with concurrent increases in hepatic and renal all-trans-RA levels. Long-term changes consisted of decreased hepatic retinyl palmitate and increased renal retinol levels that were apparent until PND350. Retinoid system alterations were associated with altered CYP enzyme activities and serum thyroid hormone levels as well as body and liver weights in both offspring and dams. The estimated DL activity was within an order of magnitude of the theoretical TEQ for different endpoints, indicating significant involvement of DL congeners in the observed effects. This study shows that tissue retinoid levels are affected both short- and long-term by developmental A1254 exposure and are associated with alterations of other established endpoints of toxicological concern.

dc.description.abstract-fosrctranslation - fr

Les biphényles polychlorés (PCB) induisent un large spectre d'effets biochimiques et toxiques chez les mammifères, notamment des altérations du système vital des rétinoïdes (vitamine A). Le but de cette étude était de caractériser les altérations des taux tissulaires de rétinoïdes chez les petits de rats et leurs mères suite à une exposition gestationnelle et lactationnelle au mélange de PCB Aroclor 1254 (A1254) et d'évaluer la relation entre ces changements avec d'autres paramètres biochimiques et toxicologiques sensibles établis. Des mères de rats Sprague-Dawley ont été exposées par voie orale à 0 ou 15 mg/kg de poids corporel/jour d'A1254 du premier jour de gestation au jour postnatal (JPN) 23. Les foies, les reins et le sérum ont été collectés chez la progéniture aux JPN 35, 77 et 350. Les taux de rétinoïdes tissulaires et sériques, les enzymes hépatiques du cytochrome P450 (CYP) et les hormones thyroïdiennes sériques ont été analysés. Une régression multivariée entre le traitement par A1254, les taux de rétinoïdes hépatiques, les activités des enzymes hépatiques CYP, les taux d'hormones thyroïdiennes et les poids corporel/foie a été réalisée à l'aide d'une analyse orthogonale des moindres carrés partiels (PLS). La contribution des composants de type dioxine (DL) de l'A1254 aux effets observés a également été estimée à l'aide du concept d'équivalence toxique (TEQ). Chez les descendants mâles et femelles, des altérations à court terme des taux tissulaires de rétinoïdes se sont produites au PND35, c'est-à-dire une diminution des taux de rétinol hépatique et du métabolite de l'acide rétinoïque (RA), le 9-cis-4-oxo-13,14-dihydro-RA, accompagnée d'une augmentation concomitante des taux de rétinoïdes dans les tissus. niveaux hépatiques et rénaux de tout-trans-PR. Les changements à long terme consistaient en une diminution du palmitate de rétinyle hépatique et une augmentation des taux de rétinol rénal qui étaient apparents jusqu'au PND350. Les altérations du système rétinoïde ont été associées à une altération des activités enzymatiques CYP et des taux sériques d'hormones thyroïdiennes ainsi qu'au poids corporel et hépatique chez la progéniture et les mères. L'activité DL estimée se situait dans un ordre de grandeur du TEQ théorique pour différents paramètres, indiquant une implication significative des congénères DL dans les effets observés. Cette étude montre que les niveaux de rétinoïdes tissulaires sont affectés à la fois à court et à long terme par l'exposition développementale à l'A1254 et sont associés à des modifications d'autres paramètres établis de préoccupation toxicologique.

dc.description.fosrctranslation - fr

Santé Canada mène des recherches sur les effets des produits chimiques dans le cadre de son mandat consistant à évaluer les risques pour la santé de divers produits chimiques pour les Canadiens, y compris chez les populations nordiques potentiellement plus vulnérables. Les habitants de l'Arctique sont souvent exposés à des polluants chimiques parce qu'ils consomment de grandes quantités de poissons et de mammifères marins dans leur alimentation traditionnelle. Ces polluants sont difficiles à décomposer et à éliminer et peuvent potentiellement avoir des effets néfastes sur la santé. Les fœtus et les nouveau-nés sont particulièrement sensibles aux effets de ces produits chimiques sur la santé. Étant donné que les humains continuent d'être exposés aux PCB, cette étude a utilisé un mélange commercial de PCB (Aroclor 1254) pour tester les effets de ce mélange en l'administrant à des rats gravides et en observant l'effet sur la progéniture qui l'a reçu pendant le développement fœtal et dans le lait maternel. La vitamine A (rétinoïdes) étant essentielle au développement, les effets du mélange de PCB sur les taux de vitamine A dans le foie, les reins et le sang ont été examinés chez la progéniture d'animaux jeunes, matures et âgés. L'exposition au mélange chimique a modifié les niveaux de rétinoïdes de vitamine A dans le foie à tous les âges, mais les effets les plus importants ont été observés chez les animaux les plus jeunes. L'effet du mélange de PCB sur la vitamine A était lié à l'effet des produits chimiques sur la fonction hépatique et les niveaux d'hormones thyroïdiennes. Cette étude suggère qu'une altération du statut en vitamine A pourrait être un effet important de l'exposition à des polluants chimiques. Ces résultats seront pris en compte dans le contexte d’une meilleure identification des effets sur la santé humaine de l’exposition aux BPC et à d’autres polluants chimiques chez les populations vulnérables, y compris dans le Nord.

dc.identifier.doi

https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2014.04.021

dc.identifier.uri

https://open-science.canada.ca/handle/123456789/2370

dc.language.iso

en

dc.publisher - en

Elsevier

dc.publisher - fr

Elsevier

dc.subject - en

Health

Health and safety

dc.subject - fr

Santé

Santé et sécurité

dc.subject.en - en

Health

Health and safety

dc.subject.fr - fr

Santé

Santé et sécurité

dc.title - en

Gestational and lactational exposure to the polychlorinated biphenyl mixture Aroclor 1254 modulates retinoid homeostasis in rat offspring

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Article

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