Effect of organic and inorganic forms of dietary cadmium on cadmium, zinc, copper, iron and manganese availability to rats

Summary The availability of dietary cadmium in the form of CdCl 2 was compared with the availability of cadmium naturally incorporated in the feeding yeast. The effect of feeding yeast on the availability of supplemented CdCl 2 was also assessed. Seventy‐two weaned male Wistar rats were used in a randomized complete block design with six littermates per block. Animals within the block were randomly assigned to experimental groups and one animal was assigned to a group euthanized to establish the initial trace element status in the organs. The experimental groups included: 1. control, standard diet (Cd, 0 mg/kg); 2. diet with 10% yeast of low Cd concentration (Cd, 0.3 mg/kg); 3. diet with 10% yeast of high Cd concentration (Cd, 6 mg/kg); 4. diet with 10% yeast of low Cd concentration + CdCl 2 (Cd, 6 mg/kg); 5. standard diet + CdCl 2 (Cd, 6 mg/kg). Animals had ad libitum access to water and feed for the entire duration of the experiment (8 weeks). Body weight gain and feed consumption were recorded. At the end of the experiment, animals were euthanized and the duodenum, liver, and kidney were sampled. Cadmium concentrations in the tissue samples were determined using atomic absorption spectrophotometry after dry ashing of the samples. There was an obvious increase of cadmium concentration in the organs of animals that were fed diets with elevated cadmium concentrations (experimental groups 3, 4, 5). Among these groups, no significant differences were found in cadmium concentrations in the liver and kidney. However, cadmium concentrations in the duodenum differed significantly, with the highest cadmium concentration found in animals from group 5 (CdCl 2 supplement, no yeast) which suggests a higher availability of dietary cadmium in the form of CdCl 2 compared to cadmium incorporated in the feeding yeast. While zinc and copper concentrations in the organs examined remained unaffected by the experimental treatments, dietary cadmium reduced the iron concentrations in the duodenum and liver and this effect seemed to be alleviated by the presence of yeast in the diet. Different dietary treatments also caused differences in the liver concentrations of manganese. Zusammenfassung Der Einfluß von organischem und anorganischem Diät‐Cadmium auf die Verfügbarkeit von Cadmium, Zink, Kupfer, Eisen und Mangan bei Ratten Die Verfügbarkeit von Cd aus Nahrungsmitteln, die mit CdCl 2 versetzt waren, wurde mit der Verfügbarkeit von natürlich aufgenommenem Cd aus Futtermittelhefe verglichen. Der Einfluß von Futtermittelhefe mit zugesetztem CdCl 2 wurde auch untersucht. Zweiundsiebzig entwöhnte Wistar Ratten wurden zufällig durch ein vollständiges Block‐design mit jeweils 6 Würfen pro Block ausgewählt. Tiere innerhalb eines Blocks wurden zufällig den experimentellen Gruppen zugeordnet. Ein Tier wurde getötet, um die Ausgangskonzentrationen der Spurenelemente in den Organen zu bestimmen. Die Versuchsgruppen beinhalten: 1. Kontroll – Standardfutter mit (Cd, 0,0 mg/kg), 2. Futter mit 10% Hefe mit niedriger Cd‐Konzentration Cd (Cd, 0,3 mg/kg); 3. Futter mit 10% Hefe mit hoher Cd‐Konzentration Cd (Cd, 6,0 mg/kg); 4. Futter mit 10% Hefe mit niedriger Cd‐Konzentration + CdCl 2 (cD, 6,0 MG/KG); 5. sTANDARDNAHRUNG + cDcL 2 (cD, 6,0 MG/KG). Die Tiere hatten Wärend der ganzen Experimentdauer (8 Wochen) ad libitum Zugang zum Futter und Wasser. Zum Ende der Versuchsperiode wurdendie Tiere getötet und der Zwölffingerdarm, die Leber und die Nieren entnommen. Die Cd‐Konzentration in den Gewebeproben wurde mit der Aas nach einer Trockenveraschung bestimmt. Es gab einen nennenswerten Anstieg der cd‐Konzentration in den Organen der Tiere, die mit dem futter mit Erhöhtem Cd‐Gehalt gefüttert wurden (Gruppen 3, 4, 5). Zwischen diesen Gruppen wurden keine signifikanten Unterschiede der Cd‐Konzentration in der leber und den Nieren gefunden. Dagegen unterschieden sich die Cd‐Konzentration des Zwölffingerdarms signifikant, mit dem Höchsten Gehalt in der 5. Gruppe (Cdcl 2 Zugabe ohne Hefe), was auf eine Höhere Verfügbarkeit des Gefütterten Cd in form von Cdcl 2 im Vergleich zur Cd‐Aufnahme aus futtermittelhefe Schließen LäßT. Während die Zn‐und Cu‐Konzentration in den untersuchten Organen nicht durch die Rationen Beeinflußt wurden, reduzierte das aufgenommene Cd den Fe‐Gehalt im Zwöulffingerdarm und in der Leber. Dieser Effekt wird durch die Hefe in der Diät abgeschwächt. Unterschiedliche Futtermittelbehandlungen verursachten Außerdem Unterschiedliche Mn‐Konzentration in der Leber.