Document
Chemical and toxicological properties of Afzal, the common smokeless tobacco product in Oman
Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2016
Language
English
Subject
English abstract
Afzal is the common name for the illegal and discreetly sold smokeless tobacco product (STP) in Oman. It is commonly used by youth and teenagers. It is believed to contain many carcinogens and toxic constituents to body organs. The aims of this study are to analyze chemically a random selected Afzal sample for its harmful ingredients in accordance to the international routinely checked points in STPs and to assess the toxicity effects in the susceptible rat tissues esophagus, liver, kidney, testis & ovary treated with different doses of Afzal in adult and young groups of both genders. The chemical analyses of Afzal include the following analytes; pH level, moisture content, total and free nicotine, the carcinogenic Benzo[a]Pyrene (BaP), seven anions (nitrite (NO2), nitrate (NO3), Chloride (CI), Fluoride (F), Bromide (Br), Phosphate (PO4) and Sulphate (S04)), five heavy metals (Cadmium (Cd), Chromium (Cr), Lead (Pb), Arsenic (As) and Nickel (Ni)] and four types of the carcinogenic Tobacco-Specific Nitrosamines (TSNAs) [4-(Nnitrosomethylamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanone (NNK), N-nitrosonornicotine (NNN), N-nitrosoanatabine (NAT) and N-nitrosoanabasine (NAB)]. Those analytes were tested using the following methodologies, Federal Register of CDC-USA (for the first two analytes), Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) (for the subsequent two analytes), Ion Chromatography (IC), Inductively-Coupled plasmaMass Spectrometry (ICP-MS) and High performance Liquid Chromatographytandem mass spectrometry (HPLC/MS-MS) respectively. While, the toxicological investigations of the same sample of Afzal were performed through two treatments (4 weeks and 8 weeks) for 144 Wistar albino rats, (n=72) young (4 weeks old) and (n=72) adult (20 weeks old) of both genders weighing between 60-80 g and 150240 g respectively. The animals received aqueous extract of Afzal orally mixed in their drinking water and prepared freshly every week according to lethal dose of nicotine (LD50). They were divided into three main groups; low dose (3 mg Nicotine/kg body weight/day), high dose (6 mg Nicotine/kg body weight/day) and control (receiving distilled water instead of Afzal extract). At the treatment termination the animals were euthanized and their blood was collected for biochemical investigations and the following organs; esophagus, liver, kidney, testis and ovary were dissected out for histopathological investigations. Alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST) were assayed for the liver function; blood urea nitrogen (BUN) and creatinine (CRT) were assayed for the kidney function while levels of testosterone and estradiol were assayed for fertility impairment.
The results showed Afzal has pH of (10.46), moisture content (52%), nicotine (48.77 mg/g total and 48.59 mg/g free), NO3 (8.79 mg/g), CI (33.17 mg/g) and Cr (15.75 ug/g). In addition, Afzal contained the two dangerous forms of TSNAs (NNN=1.205 and NNK=1.015 ug/g) and their summation exceeding the regulatory limits proposed by World Health Organization (WHO) (2 ug/g). The other analytes appeared in trace amounts but, BaP was not detected. While the toxicological investigations revealed reduced liver and kidney functions expressed as a significant increase in the serum's ALT, AST, BUN and CRT levels (P<0.05) in both Afzal-treated groups (low and high doses) compared with the control. Moreover, Afzal causes fertility impairment manifested by a significant decrease in the testosterone and estradiol levels of both Afzal-treated groups compared with the control. The histopathological findings support and confirm the biochemical results and revealed the initial and serious degenerative alterations of periportal fibrosis in liver and edematous and calcified changes in renal glomerulus among Afzal-treated groups. The main reproductive damaging effects were reduction in the population with deformed organization of the germ cells and fatty and fibrous degenerations in testis and ovary. In addition, Afzal caused weight loss in the treated animals compared with the control. However, there was no structural damage of the esophagus seen in Afzal treated rats.
Evidently, the chemical analyses reflect the fact that Afzal's users may develop addictiveness and organ carcinogenicity due to high nicotine content and carcinogens. Toxicologically, Afzal was found to cause potential noxious effects appeared as dose-dependent functional and structural damage to the biochemical and histological profiles of liver, kidney, testis and ovary. Therefore, urgent national regulations and tough legislations of the illegal selling of Afzal along with health education and
Description
Thesis
Member of
Resource URL
Arabic abstract
أفضل هو الإسم الشائع لمنتج التبغ الغير مدخن المباع بشكل غير قانوني في سلطنة عمان. ويستعمل هذا المنتج بشكل واسع من قبل الشباب والمراهقين، ويعتقد بإحتوائه على العديد من المواد المسرطنة والسامة الهدف من هذه الدراسة هو تحليل عينة عشوائية من مادة أفضل كيميائية وفقا للفحص الدولي الروتيني العناصر منتجات التبغ الغير مدخن، ولتقييم أثارها السمية لبعض الأنسجة بالجرذان (المريء، الكبد، الكلى، الخصي والمبايض) التي تعرضت لجرعات مختلفة التراكيزمن مادة أفضل المجموعات البالغين و الصغار من كلا الجنسين. التحاليل الكيميائية تضمنت: درجة الحموضة (pH) ، و نسبة الرطوبة، ومستوى النيكوتين الكلي والحر ، والمسرطن BaP (أحد مركبات الهيدروكربونات الحلقية) ، وسبعة أيونات سالبة [النيتريت NO، النترات ,NO ، الكلوريد CT ، الفلوریدF، البروميد Br ، الفوسفات وPO ، الكبريتات SO] ، وخمسة معادن ثقيلة [ الكادميوم ، الكروم ، الرصاص ، الزرنيخ ، النيكل)، وأربعة أنواع شائعة من أمينات التبغ النتيروجينية [(4. (ن، نيتروسوميثايل أمينو) -1- (3- بايريدايل) -1- بيوتانون (NNK)، ن۔ نیتروسوئورنيكوئين (NNN) ، ن- نيتروسوأنا تائين (NAT) ، ون۔ نیتروسواناباسين (NAB)]. وهذه العناصر تم تحليلها بإستخدام الطرق الأتية على التوالي: طريقة السجل الفيدرالي لمركز السيطرة على الأمراض بأمريكا اللعنصرين الأول والثاني) ، تقنية الغاز بالتخطيط اللونی وبمقياس طیفی الكتلة اللعنصرين الثالث والرابع) ، تقنية التخطيط اللوئى للأيونات ، تقنية الحث المقترن بالبلازما الطيف الكتلی ، تقنية الأداء العالى للتخطيط اللوني السائل بالمقياس الترادفي الطيقي للكتلة. بينما التحاليل السمية لنفس العينة من مادة أفضل تمت عن طريق تجربتين امتدت لفترة 4-8 أسابيع لعدد 144 جرذ من نوع ويستر الأمهق (72 جرذ صغار السن بعمر 4 أسابيع) و (72 جرذ بالغ السن بعمر 20 أسبوع) من كلا الجنسين وتبلغ أوزانهم من ( 80 - 60 و 150-240 جم على التوالي، الحيوانات تلقت الخلاصة السائلة المادة أفضل عن طريق الفم ممزوجة مع مياه الشرب ومعدة أسبوعيا وفقا لجرعة النيكوتين القاتلة (LD50). وتم تقسيم الحيوانات الثلاث مجموعات رئيسية الجرعة المنخفضة (3 ملجم نيكوئين/كلجم من وزن الجسم يوم) ، الجرعة المرتفعة (6 ملجم نيكوتين /كلجم من وزن الجسم يوم)، والمجموعة الضابطة (وتتلقى الماء المقطر مع ماء الشرب بدلا من خلاصة مادة أفضل)، بنهاية فترة العلاج تم قتل الحيوانات رحيمية وأخذ عينات من الدم والمريء والكبد والكلى والخصي والمبايض لعمل تحاليل الكيمياء الحيوية وفحص الأنسجة التطور المرض، وتم فحص أنزيمات ألانين أمينو ترانسفيريس (ALT) والأسبارتيت أمينو ترانسفيريس (AST) لوظائف الكبد ، وفحص نيتروجين اليوريا بالدم (BUN) و الكرياتينين (CRT) لوظائف الكلى ، بينما تم فحص مستويات التوستوستيرون والإستراديول لضعف الخصوبة أظهرت نتائج التحليل الكيميائي إحتواء مادة أفضل على مستويات مرتفعة من درجة الحموضة ( 1046) ، ونسبة الرطوبة (52%)، النيكوتين (الكلي48 . 77 ملجم جم ، والحر 48 . 59 ملجم/جم)NO ( 8.. 79 ملجم /جمCT ( 33 . 17 ملجم إجم) ، و Cr ( 15 . 75 ميكروجم /جم). بالإضافة لإحتواء مادة أفضل على النوعين الأكثر خطورة من النتيروز أمينات المختصة بالتبغ ( NNN= 1 205 و NNK=015, 1 ميكروجم /جم) ومجموعهما تجاوز الحدود التنظيمية المقترحة بواسطة منظمة الصحة العالمية (WHO) (2 ميكروجم /جم)، والعناصر المحللة الأخرى ظهرت بكميات ضئيلة في مادة أفضل ولكن بنزو (أ) بايرين لم يظهر في مادة أفضل. بينما كشفت النتائج السمية لمادة أفضل تدني وظائف الكبد والكلى ظهرتعلى شكل إرتفاع كبير بمصل الدم لمستويات كل من: انزيمات الكبد ( ALT و AST و BUN و الكرياتينين CRT (الإحتمالية < 0 . 05) في كلا المجموعتين المعالجنين بافضل (الجرعة المنخفضة والمرتفعة مقارنة بالمجموعة الضابطة علاوة على ذلك تسييت مادة أفضل بضعف الخصوبة والتي ظهرت على شكل إنخفاض كبير في مستويات التيستوستيرون والإستراديول في كلا المجموعتين المعالجتين بأفضل مقارنة بمجموعة التحكم دعمت معطيات التحاليل النسيجية المرضية نتائج التحاليل الكيمياحيوية وأوضحت ظهور تغيرات إنحلال أولية وخطيرة على شكل تليف محيط بالوريد البابي للكبد وتجمعات سوائل وتكلس في الكبيبة الكلوية للمجموعات المعالجة بمادة أفضل وأهم التأثيرات التناسلية المتضررة هي نقص عدد وتشوه بالتنظيم في الخلايا الجرثومية التناسلية و تحلل دهني وليفي في كل من الخصي والمبايض. إضافة إلى ذلك فقد تسببت مادة أفضل بنقص وزن الجسم للمجموعات المعالجة مقارنة بمجموعة التحكم. ومع ذلك لم يظهر أي ضرر ترکيبي للمريء للفئران المعالجة بمادة أفضل.
Category
Theses and Dissertations