Органоспецифическая экспрессия защитных белков в условиях пылевого воздействия на организм (экспериментальное исследование)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель исследования - в эксперименте оценить органоспецифические особенности экспрессии защитных белков семейства HSP в ответ на длительное пылевое воздействие.

Материал и методы. Эксперименты проведены на 60 самцах крыс линии Вистар массой 200-250 г. Животные были разделены на группы: крысы, вдыхавшие угольно-породную пыль в затравочной пылевой камере ежедневно по 4 ч в течение 6 нед (средняя концентрация 50 мг/м3); контрольные крысы (находились в равной по объёму камере, где поддерживался тот же режим температуры и воздухообмена, но без подачи угольно-породной пыли). В цитоплазматической фракции лёгких, сердца, печени и головного мозга определяли уровни HSP72 и гем-оксигеназы-1 (HOx-1) методом Western-блот анализа.

Результаты. Длительное воздействие угольно-породной пыли на организм изменяло уровень внутриклеточных белков HSP72 и HOx-1 в лёгких, сердце, печени и мозге. В лёгких и ткани головного мозга происходило увеличение уровня как HSP72, так и HOx-1; в сердце зарегистрировано значительное увеличение уровня HOx-1, а в печени - HSP72. Эти данные свидетельствуют об органоспецифической экспрессии внутриклеточных белков при пылевом воздействии на организм. В развитии ответа на длительное вдыхание угольно-породной пыли участвуют следующие молекулярные механизмы: 1) в лёгких и головном мозге - как стрессорная (HSP72), так и гипоксическая (HOx-1) компоненты; 2) в сердце - гипоксическая компонента, проявляющаяся интенсивным синтезом HOx-1 на протяжении всего периода исследования; 3) в печени - стрессорная компонента, обусловленная значительной экспрессией HSP72, что связано с проявлением защитного действия как для самого органа, так и организма в целом.

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют об органоспецифичности клеточного ответа организма на длительное воздействие производственной пыли. Изменение уровня экспрессии HSP72 и HOx-1 характеризует степень защиты органов от повреждений, вызываемых вдыханием угольно-породной пыли, которая нарастает в ряду печень < сердце < лёгкие и головной мозг.

Об авторах

Анна Геннадьевна Жукова

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний»; Новокузнецкий институт (филиал) ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: nyura_g@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4797-7842
Доктор биол. наук, заведующая лабораторией молекулярно-генетических и экспериментальных исследований, ФГБНУ «НИИ комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний», 654041, Новокузнецк, Россия. Россия

Н. Н. Жданова

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний»

Email: noemail@neicon.ru
Россия

А. С. Казицкая

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-8292-4810
Россия

Н. Н. Михайлова

ФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний»; Новокузнецкий институт (филиал) ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный университет»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-1127-6980
Россия

Т. Г. Сазонтова

МГУ им. М.В. Ломоносова

Email: noemail@neicon.ru
Россия

Список литературы

  1. Чеботарёв А.Г. Состояние условий труда и профессиональной заболеваемости работников горнодобывающих предприятий. Горная промышленность. 2018; (1): 92–5. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2018-1-137-92-95
  2. Олещенко А.М., Захаренков В.В., Суржиков Д.В., Панаиотти Е.А., Цай Л.В. Оценка риска заболеваемости рабочих угольных разрезов Кузбасса. Медицина труда и промышленная экология. 2006; (6): 13–6.
  3. Ворошилов Я.С., Фомин А.И. Влияние угольной пыли на профессиональную заболеваемость работников угольной отрасли. Уголь. 2019; (4): 20–4. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2019-4-20-2
  4. Perret J.L., Plush B., Lachapelle P., Hinks T.S., Walter C., Clarke P. et al. Coal mine dust lung disease in the modern era. Respirology. 2017; 22(4): 662–70. https://doi.org/10.1111/resp.13034
  5. Величковский Б.Т. Патогенетическая классификация профессиональных заболеваний органов дыхания, вызванных воздействием фиброгенной пыли. Пульмонология. 2008; (4): 93–101.
  6. Фоменко Д.В., Уланова Е.В., Громов К.Г., Казицкая А.С., Бондарев О.И. Медико-биологическое исследование влияния угольной пыли как фактора интоксикации. Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2006; (1): 278–83.
  7. Shan H., Li T., Zhang L., Yang R., Li Yu., Zhang M., et al. Heme oxygenase-1 prevents heart against myocardial infarction by attenuating ischemic injury-induced cardiomyocytes senescence. EBioMedicine. 2019; 39: 59–68. https://doi.org/10.1016/ j.ebiom.2018.11.056
  8. Pinho R.A., Bonatto F., Andrades M., Frota M.L., Ritter C., Klamt F. et al. Lung oxidative response after acute coal dust exposure. Environ Res. 2004; 96(3): 290–7. https://doi.org/10.1016/j.envres.2003.10.006
  9. Xing J.C., Chen W.H., Han W.H., Guo M.F., Rehn S., Bruch J. Changes of tumor necrosis factor, surfactant protein A, and phospholipids in bronchoalveolar lavage fluid in the development and progression of coal workers’ pneumoconiosis. Biomed Environ Sci. 2006; 19(2): 124–9.
  10. Ulker O., Yucesoy B., Demir O., Tekin I., Karakaya A. Serum and BAL cytokine and antioxidant enzyme levels at different stages of pneumoconiosis in coal workers. Hum Exp Toxicol. 2008; 27(12): 871–7. https://doi.org/10.1177/0960327108098332
  11. Pandey J.K., Agarwal D. Biomarkers: A potential prognostic tool for silicosis. Indian J Occup Environ Med. 2012; 16(3): 101–7. https://doi.org/10.4103/0019-5278.111746
  12. Жукова А.Г., Михайлова Н.Н., Сазонтова Т.Г., Жданова Н.Н., Казицкая А.С., Бугаева М.С. и соавт. Участие свободнорадикальных процессов в структурно-метаболических нарушениях ткани лёгких в динамике воздействия угольно-породной пыли и их адаптогенная коррекция. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2019; 168(10): 420–24.
  13. Захаренков В.В., Михайлова Н.Н., Жданова Н.Н., Горохова Л.Г., Жукова А.Г. Экспериментальное исследование механизмов внутриклеточной защиты кардиомиоцитов, ассоциированной с фазами развития антракосиликоза. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2019; 159(4): 418–22.
  14. Xing J.C., Chen W.H., Wang F., Han W.H., Ren H.M., Wu T.C. [Relationship between dust exposure and chronic obstructive pulmonary diseases and heat shock protein 72 and 73 in lymphocytes among coal miners]. Zhonghua Lao Dong Wei Sheng Zhi Ye Bing Za Zhi. 2006; 24(9): 540–3. (in Chinese)
  15. Wang H., Xing J., Wang F., Han W., Ren H., Wu T. et al. Expression of Hsp27 and Hsp70 in lymphocytes and plasma in healthy workers and coal miners with lung cancer. J Huazhong Univ Sci Technol Med Sci. 2010; 30(4): 415–20. https://doi.org/10.1007/s11596-010-0441-5
  16. Горохова Л.Г., Бугаева М.С., Уланова Е.В., Фоменко Д.В., Кизиченко Н.В., Михайлова Н.Н. Способ затравки лабораторных животных пылью промышленного происхождения для моделирования силикоза. Патент РФ № 2546096; 2015.
  17. Архипенко Ю.В., Диденко В.В., Сазонтова Т.Г., Меерсон Ф.З. Сравнительная оценка влияния иммобилизационного стресса на динамику устойчивости к индукции перекисного окисления липидов внутренних органов и головного мозга. Доклады Академии наук СССР. 1989; 304(6): 1500–3.
  18. Михайлова Н.Н., Захаренков В.В., Бугаева М.С., Бондарев О.И., Казицкая А.С., Кизиченко Н.В. и соавт. Специфичность морфологических изменений в органах-мишенях, ассоциированных с воздействием на организм угольно-породной пыли и соединений фтора. Медицина труда и промышленная экология. 2016; (5): 11–5.
  19. Belkina L.M., Lakomkin V.L., Zhukova A.G., Kirillina T.N., Saltykova V.A., Sazontova T.G. et al. Heart resistance to oxidative stress in rats of different genetic strains. Byulleten’ eksperimental’noy biologii i meditsiny. 2004; 138(3): 219–22. https://doi.org/10.1007/s10517-005-0003-1
  20. Андреева Л.И., Бойкова А.А., Маргулис Б.А. Особенности внутриклеточного содержания и функциональная роль белков теплового шока семейства 70 кДа при стрессе и адаптации. Технологии живых систем. 2009; 6(3): 11–8.
  21. Михайлова Н.Н., Сазонтова Т.Г., Алехина Д.А., Казицкая А.С., Жданова Н.Н., Прокопьев Ю.А. и соавт. Особенности внутриклеточных защитных механизмов при действии на организм различных ксенобиотиков. Цитокины и воспаление. 2013; 12(4): 71–5.
  22. Жукова А.Г., Казицкая А.С., Сазонтова Т.Г., Михайлова Н.Н. Гипоксией индуцируемый фактор (HIF): структура, функции и генетический полиморфизм. Гигиена и санитария. 2019; 98(7): 723–8. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-7-723-728
  23. Pittala V., Vanella L., Salerno L., Romeo G., Marrazzo A., Di Giacomo C. et al. Effects of polyphenolic derivatives on heme oxygenase-system in metabolic dysfunctions. Curr Med Chem. 2018; 25(13): 1577–95. https://doi.org/10.2174/0929867324666170616110748
  24. Vona R., Gambardella L., Cittadini C., Straface E., Pietraforte D. Biomarkers of oxidative stress in metabolic syndrome and associated diseases. Oxid Med Cell Longev. 2019; 2019: 8267234. https://doi.org/10.1155/2019/8267234
  25. Евдонин А.Л., Медведева Н.В. Внеклеточный белок теплового шока 70 и его функции. Цитология. 2009; 51(2): 130–7.
  26. Cornelussen R.N., Knowlton A.A. Heme-oxygenase-1: versatile sentinel against injury. J Mol Cell Cardiol. 2002; 34(10): 1297–300. https://doi.org/10.1006/jmcc.2002.2099
  27. Melling C.W., Thorp D.B., Milne K.J., Krause M.P., Noble E.G. Exercise-mediated regulation of Hsp70 expression following aerobic exercise training. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2007; 293(6): H3692–8. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00827.2007
  28. Tsan M.F., Gao B. Heat-shock proteins and immune system. J Leukoc Biol. 2009; 85(6): 905–10. https://doi.org/10.1189/jlb.0109005
  29. Гарбуз Д.Г., Евгеньев М.Б. Эволюция генов теплового шока и характер экспрессии кодируемых ими белков у видов, обитающих в контрастных температурных условиях. Генетика. 2017; 53(1): 12–30. https://doi.org/10.7868/S0016675817010064
  30. Hfaiedh N., Allagui M.S., El Feki A., Gaubin Y., Murat J.C., Soleilhavoup J.P. et al. Effects of nickel poisoning on expression pattern of the 72/73 and 94 kDa stress proteins in rat organs and in the COS-7, HepG2, and A549 cell lines. J Biochem Mol Toxicol. 2005; 19(1): 12–8. https://doi.org/10.1002/jbt.20056

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Жукова А.Г., Жданова Н.Н., Казицкая А.С., Михайлова Н.Н., Сазонтова Т.Г., 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.