Pb-Cd in Maternal Blood and Affecting Factors

Abstract

The exposure to Pb-Cd during pregnancy has negative effects on both the mother and the baby. Karabuk province, which is the center of the iron and steel industry, is a region with a high risk of Pb-Cd exposure. This study was designed to determine the levels of lead and cadmium in maternal blood samples and the factors influencing them. After the ethical committee approval from Karabük Training and Research Hospital Ethical Committee, descriptive and analytical analyses were started on the blood samples collected from 100 pregnant women in their third trimester with the childbirth between 01.09.2018-01.09.2019 in Karabük Training and Research Hospital Obstetrics and Gynecology Clinic. The study, conducted in a descriptive and analytical manner, utilized a 32-question survey form prepared by the researchers and venous blood samples collected simultaneously. For the Pb-Cd analysis, a 3 ml venous blood sample was obtained from pregnant women using a sterile syringe into hemogram tubes with purple caps containing Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). The collected samples were preserved in a -20°C refrigerator immediately after labeling and were kept until they were taken for analysis. Maternal blood samples were analyzed using the Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) Graphite System method. According to the analysis results, the mean maternal blood Pb levels of pregnant women with an average age of 28.3±5.37 were found to be 0.89±0.22 μg/dl, and Cd levels were 0.26±0.07 μg/dl. Maternal blood Pb-Cd levels were compared each other according to five parameters which are socio-demographic aspect, obstetrical variables, location characteristics, dietary history, and cosmetic use. Based on these parameters any statistically significant results were obtained. However, blood lead levels were significantly different in pregnant women who smoked (p=0.001) and were exposed to secondhand smoke (p<0.05) compared to non-smokers and those not exposed to secondhand smoke. On the other hand, there was no significant difference in blood Cd levels with respect to exposure to secondhand smoke (p>0.05). Since exposure to Pb-Cd is not a short-term exposure, but rather long-term exposure to low concentrations in daily life, and because their half-lives are long-term. These results obtained from this study can shed light on future studies which aimed to determine the effect of long- term exposure of heavy metals on pregnant women and infants.

Keywords

• Cadmium
• Heavy Metal
• Lead
• Maternal Blood

Supporting Institution

Karabuk university

Project Number

KBÜBAP-18-YL-178

Ethical Statement

The study obtained ethical approval from the non-ınterventional ethics committee of Karabuk University (Approval Number: 4/7, Date: 04.07.2018).

Thanks

This study was supported by the Karabuk University Scientific Research Projects Coordination Unit under the project code "KBÜBAP-18-YL-178". We would like to express our gratitude to the Karabuk University Scientific Research Projects Coordination Unit and the healthcare professionals working at the Karabuk Training and Research Hospital who provided assistance during the project.

Maternal Kanda Kurşun-Kadmiyum ve Etkileyen Faktörler

Abstract

Gebelik döneminde Pb-Cd’ye maruziyet anne ve bebek üzerinde olumsuz etkiler oluşturur. Demir çelik endüstrisinin merkezi olan Karabük ili, Pb-Cd maruziyeti bakımından oldukça riskli bir bölgedir. Bu çalışma maternal kanda Pb-Cd düzeylerini ve etkileyen faktörleri belirlemek amacıyla yapılmıştır. Etik kurul izinleri alındıktan sonra, 01.09.2018-01.09.2019 tarihleri arasında, Karabük Eğitim ve Araştırma Hastanesi Kadın Hastalıkları ve Doğum Polikliniği’ne doğum veya kontrol/izlem yapmak üzere gelen üçüncü trimesterdeki gebeler (n=100) araştırmanın örneklemini oluşturmuştur. Tanımlayıcı ve analitik tipte gerçekleştirilen çalışmanın veri toplama araçları olarak, araştırmacılar tarafından hazırlanan 32 soruluk bir anket formu ve eş zamanlı alınan venöz kan kullanılmıştır. Pb-Cd analizi için gebeden, Etilen Diamin Tetraasetik Asit (EDTA) içeren mor kapaklı hemogram tüplerine, steril enjektör aracılığıyla 3 ml’lik venöz kan örneği alınmıştır. Alınan numuneler etiketlendikten hemen sonra -20°C soğutucuda analize gidene kadar muhafaza edilmiştir. Maternal kan numuneleri, AAS (Atomik Absorbsiyon Spektroskopisi) Grafit Sistem yöntemi kullanılarak analiz edilmiştir. Analiz sonuçlarına göre, yaş ortalamaları 28,3±5,37 olan gebelerin maternal kan Pb düzeyleri ortalama 0,89±0,22 μg.dl-1, Cd düzeyleri ise 0,26±0,07 μg.dl-1 olarak bulunmuştur. Maternal kan Pb-Cd düzeyleri; gebelerin sosyo-demografik, doğurganlık özellikleri, beslenme, kozmetik kullanımı ve lokasyon değişkenleri ile karşılaştırıldığında istatistiksel olarak anlamlı bir sonuç elde edilmemiştir. Ancak sigara içen (p=0.001) ve sigara dumanına maruz kalan gebelerde (p<0.05) kan Pb düzeyleri, sigara içmeyenlere ve sigara dumanına maruz kalmayanlara oranla anlamlı farklılık göstermiştir. Diğer taraftan, kan Cd düzeyleri ile sigara dumanına maruz kalma açısından anlamlı bir farklılık bulunmamıştır (p>0.05). Pb-Cd'ye maruz kalma kısa süreli bir maruziyet olmadığından, günlük yaşamda düşük konsantrasyonlara uzun süreli maruz kalma ve yarı ömrü de uzun vadeli olmasından dolayı, yürütülen bu çalışmanın sonuçları özellikle ağır metallere uzun süre maruz kalan gebeler ve bebekler üzerindeki etkilerini belirlemek amacıyla yapılacak olan çalışmalara ışık tutabilir.

Keywords

• Ağır Metal
• Kadmiyum
• Kurşun
• Maternal Kan

Project Number

KBÜBAP-18-YL-178

References

1. Sağlam, N., & Cihangir, N. (1995). Ağır metallerin biyolojik süreçlerle biyosorbisyonu çalışmaları. Hacettepe Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi. 11(11):157-161.
2. Asri, F.Ö., Sönmez, S., & Çıtak, S. (2007). Kadmiyumun çevre ve insan sağlığı üzerine etkileri. Derim. 24(1):32-39.
3. Hu, H. (2000). Exposure to metals. Occupational and Environmental Medicine. 27:983-996.
4. Webb, D., & Gagnon, M.M. (2002). Biomarkers of exposure in fish inhabiting the Swan-Canning Estuary, Western Australia-a preliminary study. Journal of Aquatic Ecosystem Stress and Recovery. 9(4):259-269.
5. Köse, L. (2005). Sıçan Wistar albino Merkezi Sinir Sisteminde Total Lipid ve Protein Miktarı Üzerine Kadmiyum Sülfatın CdSO4 Etkisi. Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Yüksek Lisans Tezi, Samsun.
6. Pandey, G., & Madhuri, S. (2014). Heavy metals causing toxicity in animals and fishes. Research Journal of Animal, Veterinary and Fishery Sciences, 2(2):17-23.
7. Kahvecioğlu, Ö., Kartal, G., Güven, A., & Timur, S. (2003). Metallerin çevresel etkileri-I. Metalurji Dergisi. 136:47-53.
8. Omaye, S.T. (2004). Food and Nutritional Toxicology. CRC Press, New York.

9. Şener, Ş. (2010). Çevre için jeoloji; Ağır metallerin çevresel etkileri. SDUGEO. 1(3):33-35.
10. Kanter, M., Unsal, C., Aktas, C., & Erboga, M. (2016). Neuroprotective effect of quercetin against oxidative damage and neuronal apoptosis caused by cadmium in hippocampus. Toxicology and Industrial Health, 32(3):541-550.
11. Kale, E., Sürücü H.A., Ertem, M., & Canoruç, N. (2012). Evaluation of blood lead, cadmium, chromium and total antioxidant levels of car park workers. Turkish Journal of Family Practice, 16(2):61-67.
12. Alam, G., & Jones, B.C. (2014). Toxicogenetics: in search of host susceptibility to environmental toxicants. Frontiers in genetics, 5:327.
13. Barbosa, J.F., Tanus-Santos, J.E., Gerlach, R.F., & Parsons, P.J. (2005). A critical review of biomarkers used for monitoring human exposure to lead: advantages, limitations, and future needs. Environmental Health Perspectives, 113(12):1669-1674.
14. Öztan, O., Yalçın, S., Alıyev, V., Gülay-Kurtay, D., & Söylemezoglu. T. (2009). Ankara’da yaşayanların plasental toksik metal ve iz element düzeyleri. Kadın Doğum Dergisi. 7(3):1699-1703.
15. Özkan, E., Taşlıpınar, M. Y., & Yeşilkaya, Ş. (2018). Ağır metal zehirlenmeleri. http://www.jcam.com.tr/files/KATD-1599.pdf.
16. ATSDR (2007). Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR) CERCLA Priority List of Hazardous Substances. U.S. Department of Health and Human Services. Atlanta, GA (http://www.atsdr.cdc.gov/cercla/07list.html. (29.05.2018).
17. Bal, C., Büyükşekerci, M., Alagüney, M.E., Gündüzöz, M, Hocaoğlu, A., Güngör, O.T., & Yılmaz, Ö.H. (2015). The trace element pattern in occupational lead exposed workers. The Turkish Journal of Occupational / Environmental Medicine and Safety, 1(2):12-20.
18. Vural, N. (2005). Toksikoloj. Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Yayınları No:73, Ankara, s:504-579.
19. Bozalan, M.Y. (2011). Oyuncaklardaki Kurşun Düzeyinin Atomik Absorbsiyon Spektrometre ile Tayini. Ankara Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Ankara.
20. Centro Laboratuvarları. (2019). “Kurşun Zehirlenmesi”, Lab Tests http://www.labtestsonline.org.tr/understanding/conditions/l.eadpoison/start/3.(12.11.2019).
21. İlhan, A., Dündar, C., Öz, N., & Kılınç, H. (2002). Asit Yağmurlari Ve Hava Kirliliği Değerlendirme Raporu, Teknik Rapor T.C. Çevre Ve Orman Bakanliği Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğü, Ankara S:1-361.
22. Geng, H.X., & Wang, L. (2019). Cadmium: toxic effects on placental and embryonic development. Environmental Toxicology and Pharmacology, 67:102-107.
23. Kahvecioğlu, Ö., Kartal, G., Güven, A., & Timur, S. (2004). Metallerin Çevresel Etkileri-I. İTÜ Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü. Metalurji Dergisi, 136, 47-53.
24. Özkan, G. (2009). Endüstriyel Bölge Komşuluğunda Kıyısal Kırsal Alandaki Hava Kalitesi; Muallimköy’de Partikül Madddede ve Topraktaki Ağır Metal Kirliliği. Gebze Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsüsü, Yüksek Lisans Tezi, Gebze.
25. Karaöz, B. (2014). Farelerde Kadmiyum Uygulamasının Fertilite Parametreleri Üzerine Etkisi. Ege Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, İzmir.
26. Aydoğdu, N., Kanter, M., Erbaş, H., & Kaymak, K. (2007). Kadmiyuma bağlı karaciğer hasarında taurin, melatonin ve asetilsisteinin nitrik oksit, lipid peroksidasyonu ve bazı antioksidanlar üzerindeki etkileri. Erciyes Tıp Dergisi, 29(2):89-96.
27. Kaya, E.E., Kışlalı, F.M., Sarıcı, D., & Kurban, Y. (2019). Yenidoğan bebeklerin göbek kordon kanında kurşun ve civa düzeyleri. Jinekoloji Obstetrik ve Neonatoloji Tıp Dergisi, 16(1):4-8.
28. Raikwar, M.K., Kumar, P., Singh, M., & Singh, A. (2008). Toxic effect of heavy metals in livestock health. Veterinary World, 1(1):28.
29. Okumuş, F. (2014). The reality of vaginal douche in Turkey. Florence Nightingale Hemşirelik Dergisi, 22(1):53-62.
30. Akkaş, S.Ç. (2014). Gebelik Döneminde Eşler Arası Uyum. Adnan Menderes Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Aydın.
31. Ezmerli, N.M. (2000). Exercise in pregnancy. Prim Care Update Ob Gyns, 7:260-265.
32. Karataş, T., & Mete, S. (2012). Gebelikte bulantı kusma sorunu yaşama durumu ile sosyal destek arasındaki ilişkinin incelenmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi Hemşirelik Yüksekokulu Elektronik Dergisi, 5(2):47-52.
33. Taşkın, L.(2011). Yüksek Riskli Gebelik ve Doğum El Kitabı. IX. Baskı, Palmiye Yayıncılık, Ankara.
34. Taşkın, L.(2009). Doğum ve Kadın Sağlığı Hemşireliği, IX. Baskı, Hacettepe Üniversitesi Yayınları, Ankara.
35. Stillerman, K.P., Mattison, D.R., Giudice, L. C., & Woodruff, T. J. (2008). Environmental exposures and adverse pregnancy outcomes: A review of the science. Reproductive Sciences. 15(7):631-650.
36. Örün, E., & Yalçın, S. (2011). Kurşun, Cıva, Kadmiyum: Çocuk sağlığına etkileri ve temasın belirlenmesinde saç örneklerinin kullanımı. Ankara Üniversitesi Çevre Bilimleri Dergisi. 3(2):73-81.
37. Yağmur, B., Hakerlerler, H., & Kılınç, R. (2003). Gübreler ve insan sağlığı. Çiftçi Dergisi, (2).
38. Kippler, M., Hoque, A. W., Raqib, R., Öhrvik, H., Ekström, E. C., & Vahter, M. (2010). Accumulation of cadmium in human placenta interacts with the transport of micronutrients to the fetus. Toxicology Letters. 192(2):162-168.
39. Kippler, M., Tofail, F., Hamadani, J. D., Gardner, R. M., Grantham-McGregor, S. M., Bottai, M., & Vahter, M. (2012). Early-life cadmium exposure and child development in 5-year-old girls and boys: a cohort study in rural Bangladesh. Environmental Health Perspectives. 120(10):1462-1468.
40. Munisamy, R., Ismail, S.N.S., & Praveena, S.M. (2013). Cadmium exposure via food crops: a case study of intensive farming area. American Journal Applied Science, 10(10):1252-1262.
41. Boğa, A. (2007). Ağır metallerin özellikleri ve etki yolları. Arşiv, 16:218-230.
42. Siu, E.R., Mruk, D.D., Porto, C.S., & Cheng, C.Y. (2009). Cadmium-induced testicular injury. Toxicology and Applied Pharmacology, 238(3):240-249.
43. Baker, J.R., Edwards, R.J., Lasker, J.M., Moore, M.R., & Satarug, S. (2005). Renal and hepatic accumulation of cadmium and lead in the expression of CYP4F2 and CYP2E1. Toxicology Letters, 159(2):182-191.
44. Järup, L., & Åkesson, A. (2009). Current status of cadmium as an environmental health problem. Toxicology and Applied Pharmacology, 238(3):201-208.
45. Kesici, T., & Kocabaş, Z. (1998). Biyoistatistik. Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi, file:///C:/Users/pc1/Downloads/Biyoistatistik%20(1).pdf-297.
46. Yıldız, N. (2001). Toprak kirletici bazi ağır metallerin (Zn, Cu, Cd, Cr, Pb, Co ve Ni) belirlenmesinde kullanılan yöntemler. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi. 32(2):207-213.
47. Öktem, Ö. (2018). Gebelerde Kanda Kurşun Kadmiyum Düzeyleri ve Etkileyen Faktörlerin Belirlenmesi. Karabük Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Karabük.
48. Durska, G. (2001). Levels of lead and cadmium in pregnant women and newborns and evaluation of their impact on child development. Annales Academiae Medicae Stetinensis. 47-49.
49. Iwai-Shimada, M., Kameo, S., Nakai, K., Yaginuma-Sakurai, K., Tatsuta, N., Kurokawa, N., & Satoh, H. (2019). Exposure profile of mercury, lead, cadmium, arsenic, antimony, copper, selenium and zinc in maternal blood, cord blood and placenta: the Tohoku Study of Child Development in Japan. Environmental Health and Preventive Medicine. 24(1): 35.
50. Nakayama, S. F., Iwai-Shimada, M., Oguri, T., Isobe, T., Takeuchi, A., Kobayashi, Y., ...& Kawamoto, T. (2019). Blood mercury, lead, cadmium, manganese and selenium levels in pregnant women and their determinants: the Japan Environment and Children’s Study (JECS). Journal of exposure science & environmental epidemiology, 29(5), 633-647.
51. Motawei, S. M., Attalla, S. M., Gouda, H. E., El-Harouny, M. A., & El-Mansoury, A. M. (2013). Lead level in pregnant women suffering from pre-eclampsia in Dakahlia, Egypt. Int J Occup Environ Med (The IJOEM). 4(1):187-36.
52. Yazbeck, C., Thiebaugeorges, O., Moreau, T., Goua, V., Debotte, G., Sahuquillo, J., ...& Huel, G. (2009). Maternal blood lead levels and the risk of pregnancy-induced hypertension: the EDEN cohort study. Environmental health perspectives, 117(10), 1526-1530.
53. Soomro, M. H., Baiz, N., Huel, G., Yazbeck, C., Botton, J., Heude, B., ...& EDEN mother-child cohort study group. (2019). Exposure to heavy metals during pregnancy related to gestational diabetes mellitus in diabetes-free mothers. Science of the total environment, 656, 870-876.
54. Oguri, T., Ebara, T., Nakayama, S. F., Sugiura-Ogasawara, M., & Kamijima, M. (2019). Association between maternal blood cadmium and lead concentrations and gestational diabetes mellitus in the Japan Environment and Children’s Study. International archives of occupational and environmental health, 92(2), 209-217.
55. Al-Jawadi, A. A., Al-Mola, Z. W., & Al-Jomard, R. A. (2009). Determinants of maternal and umbilical blood lead levels: a cross-sectional study. Mosul, Iraq. BMC Research Notes, 2(1), 47.
56. Menai, M., Heude, B., Slama, R., Forhan, A, Sahuquillo, J., Charles, M. A., & Yazbeck, C. (2012). Association between maternal blood cadmium during pregnancy and birth weight and the risk of fetal growth restriction: The EDEN mother–child cohort study. Reproductive Toxicology. 34(4):622-627.
57. Falcón, M., Vinas, P., Osuna, E., & Luna, A. (2002). Environmental exposures to lead and cadmium measured in human placenta. Archives of Environmental Health: An International Journal, 57(6):598-602.
58. Röllin, H.B., Rudge, C.V., Thomassen, Y., Mathee, A., & Odland, J.Ø. (2009). Levels of toxic and essential metals in maternal and umbilical cord blood from selected areas of South Africa-results of a pilot study. Journal of Environmental Monitoring, 11(3):618-627.
59. Kim, S., Xu, X., Zhang, Y., Zheng, X., Liu, R., Dietrich, K., & Chen A. (2019). Metal concentrations in pregnant women and neonates from informal electronic waste recycling. Journal Of Exposure Science & Environmental Epidemiology, 29(3), 406-415.
60. Zhang, Y. L., Zhao, Y. C., Wang, J. X., Zhu, H. D., Liu, Q. F., Fan, Y. G., & Liu, A. P. (2004). Effect of environmental exposure to cadmium on pregnancy outcome and fetal growth: a study on healthy pregnant women in China. Journal of Environmental Science and Health, Part A. 39(9):2507-2515.
61. Sun, H., Chen, W., Wang, D., Jin, Y., Chen, X., & Xu, Y. (2014). The effects of prenatal exposure to low-level cadmium, lead and selenium on birth outcomes. Chemosphere, 108:33-39.
62. Huang. K., Li, H., Zhang, B., Zheng, T., Li, Y., Zhou, A., & Jiang, M. (2017). Prenatal cadmium exposure and preterm low birth weight in China. Journal of Exposure Science and Environmental Epidemiology, 27(5):491-496.
63. Omeljaniuk, W. J., Socha, K., Soroczynska, J., Charkiewicz, A. E., Laudanski, T., Kulikowski, M., ...& Borawska, M. H. (2018). Cadmium and lead in women who miscarried. Clin. Lab, 64, 59-67.
64. Osorio-Yáñez, C., Gelaye, B., Enquobahrie, D. A., Qiu, C., & Williams, M. A. (2018). Dietary intake and urinary metals among pregnant women in the Pacific Northwest. Environmental Pollution, 236, 680-688.
65. Åkesson, A., Berglund, M., Schütz, A., Bjellerup, P., Bremme, K., & Vahter, M. (2002). Cadmium exposure in pregnancy and lactation in relation to iron status. American Journal of Public Health, 92(2):284-287.
66. Al-Saleh, I., Shinwari, N., Mashhour, A., Mohamed, G.E.D., & Rabah, A. (2011). Heavy metals (lead, cadmium and mercury) in maternal, cord blood and placenta of healthy women. International Journal of Hygiene and Environmental Health, 214(2):79-101.
67. Zhu, Y., Li, Z., Pang, Y., Huo, W., Li, N., Li, Z., ...& Wang, B. (2018). Association between chronic exposure to tobacco smoke and accumulation of toxic metals in hair among pregnant women. Biological trace element research. 185(2), 302-310.
68. Tavakkoli, L., & Khanjani, N. (2016). Environmental and occupational exposure to cadmium in Iran: a systematic review. Reviews on environmental health, 31(4), 457-463.