Изменение экспрессии генов, вовлечённых в митохондриальный путь апоптоза, при воздействии наночастиц оксида свинца

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Введение. При различных технологиях производства свинца воздух загрязняется аэрозольными наночастицами, в том числе наночастицами оксида свинца (НЧ PbO). Свинец способен вызывать окислительный стресс, приводящий к гибели клеток. Экспериментальные исследования, посвящённые влиянию НЧ PbO на уровне транскрипции генов, расширят знания в механизмах токсичности НЧ PbO для оценки риска для здоровья населения, подверженного их воздействию.

Цель исследования – изучение экспрессии генов, вовлечённых в антиоксидантную защиту и апоптоз, при ингаляционном воздействии наночастиц свинца на крыс, в субхроническом эксперименте.

Материалы и методы. Экспозиции НЧ PbO проводились в ингаляционной установке на белых самках крыс, где опытная группа подвергалась воздействию НЧ PbO в концентрации 1,55 ± 0,06 мг/м3 4 ч в день 5 раз в неделю в течение 1 мес, а контрольная дышала чистым воздухом в аналогичной установке. РНК выделяли из фрагментов обонятельной луковицы, мозжечка, лёгкого и печени. Экспрессию генов P53, BAX, BCL-2, GSTM1, GSTP1, SOD2 определяли методом количественной ПЦР. Данные анализировали статистическим критерием Манна – Уитни.

Результаты. В обонятельной луковице экспрессия гена BCL-2 была достоверно ниже, а P53 выше в опытной группе по сравнению с контрольной. В мозжечке животных из опытной группы экспрессия гена BAX была достоверно выше, а экспрессия гена P53 ниже. Экспрессия гена BCL-2 в печени была достоверно ниже в опытной группе.

Ограничения исследования. Работа выполнена на самках крыс и не учитывает межполовые различия и рассматривает исключительно экспрессию генов, не учитывая посттрансляционные механизмы и экспрессию белков.

Заключение. Ингаляционное воздействие НЧ PbO в концентрации 1,55 ± 0,06 мг/м3 вызывает изменение экспрессии генов, связанных с митохондриальным апоптозом в головном мозге и печени, но не в лёгких лабораторных крыс.

Соблюдение этических стандартов. Заключение локального этического комитета ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора: содержание, питание, уход за животными и выведение их из эксперимента осуществляли в соответствии с общепринятыми требованиями с учётом ARRIVE guidelines. Исследования были одобрены локальным этическим комитетом ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора (протокол № 4 от 12.07.2022 г.).

Участие авторов:
Кикоть А.М. – сбор материала и обработка данных, статистическая обработка, написание текста, редактирование;
Шаихова Д.Р. – сбор материала и обработка данных, написание текста, редактирование;
Берёза И.А. – сбор материала и обработка данных, редактирование;
Минигалиева И.А., Сутункова М.П.  – концепция и дизайн исследования, редактирование;
Никогосян К.М. – сбор материала, редактирование.
Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Поступила: 18.10.2024 / Принята к печати: 19.11.2024 / Опубликована: 17.12.2024

Об авторах

Анна Михайловна Кикоть

ФБУН «Екатеринбургский медицинский–научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: kikotam@ymrc.ru

Науч. сотр. отд. молекулярной биологии и электронной микроскопии ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург, Россия

e-mail: kikotam@ymrc.ru

Дарья Рамильевна Шаихова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский–научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: darya.boo@mail.ru

Науч. сотр. отд. молекулярной биологии и электронной микроскопии ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург, Россия

e-mail: darya.boo@mail.ru

Иван Андреевич Берёза

ФБУН «Екатеринбургский медицинский–научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: berezaia@ymrc.ru

Науч. сотр. отд. молекулярной биологии и электронной микроскопии ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург, Россия

e-mail: berezaia@ymrc.ru

Ильзира Амировна Минигалиева

ФБУН «Екатеринбургский медицинский–научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: ilzira-minigalieva@yandex.ru

Доктор биол. наук, зав. отд. токсикологии и биопрофилактики ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург, Россия

e-mail: ilzira-minigalieva@yandex.ru

Карен Мерсопович Никогосян

ФБУН «Екатеринбургский медицинский–научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: nikoghosyankm@ymrc.ru

Мл. науч. сотр. отд. токсикологии и биопрофилактики ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург, Россия

e-mail: nikoghosyankm@ymrc.ru

Марина Петровна Сутункова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский–научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: sutunkova@ymrc.ru

Доктор мед. наук, директор ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург, Россия; доцент, зав. каф. гигиены и медицины труда ФГБОУ ВО УГМУ Минздрава России

e-mail: sutunkova@ymrc.ru

Список литературы

  1. Сутункова М.П., Соловьёва С.Н., Чернышов И.Н., Клинова С.В., Гурвич В.Б., Шур В.Я. и др. Проявления подострой системной токсичности наночастиц оксида свинца при ингаляционной экспозиции крыс. Токсикологический вестник. 2020; (6): 3–13. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2020-6-3-13 https://elibrary.ru/gpvvha
  2. Lebedová J., Nováková Z., Večeřa Z., Buchtová M., Dumková J., Dočekal B., et al. Impact of acute and subchronic inhalation exposure to PbO nanoparticles on mice. Nanotoxicology. 2018; 12(4): 290–304. https://doi.org/10.1080/17435390.2018.1438679
  3. Dobrakowski M., Pawlas N., Kasperczyk A., Kozłowska A., Olewińska E., Machoń-Grecka A., et al. Oxidative DNA damage and oxidative stress in lead-exposed workers. Hum. Exp. Toxicol. 2017; 36(7): 744–54. https://doi.org/10.1177/0960327116665674
  4. Shimizu K., Horie M., Tabei Y., Kashiwada S. Proinflammatory response caused by lead nanoparticles triggered by engulfed nanoparticles. Environ. Toxicol. 2021; 36(10): 2040–50. https://doi.org/10.1002/tox.23321
  5. Balali-Mood M., Naseri K., Tahergorabi Z., Khazdair M.R., Sadeghi M. Toxic mechanisms of five heavy metals: mercury, lead, chromium, cadmium, and arsenic. Front. Pharmacol. 2021; 12: 643972. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.643972
  6. Collin M.S., Venkatraman S.K., Vijayakumar N., Kanimozhi V., Arbaaz S.M., Stacey R.S., et al. Bioaccumulation of lead (Pb) and its effects on human: a review. J. Hazard. Mater. Adv. 2022; 7: 100094. https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2022.100094
  7. Franco R., Sánchez-Olea R., Reyes-Reyes E.M., Panayiotidis M.I. Environmental toxicity, oxidative stress and apoptosis: ménage à trois. Mutat. Res. 2009; 674(1–2): 3–22. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2008.11.012
  8. Aouey B., Boukholda K., Gargouri B., Bhatia H.S., Attaai A., Kebieche M., et al. Silica nanoparticles induce hepatotoxicity by triggering oxidative damage, apoptosis, and Bax-Bcl2 signaling pathway. Biol. Trace Elem. Res. 2022; 200(4): 1688–98. https://doi.org/10.1007/s12011-021-02774-3
  9. Abbasi-Oshaghi E., Mirzaei F., Pourjafar M. NLRP3 inflammasome, oxidative stress, and apoptosis induced in the intestine and liver of rats treated with titanium dioxide nanoparticles: in vivo and in vitro study. Int. J. Nanomedicine. 2019; 14: 1919–36. https://doi.org/10.2147/IJN.S192382
  10. Zhang W., Gao J., Lu L., Bold T., Li X., Wang S., et al. Intracellular GSH/GST antioxidants system change as an earlier biomarker for toxicity evaluation of iron oxide nanoparticles. NanoImpact. 2021; 23:100338. https://doi.org/10.1016/j.impact.2021.100338
  11. Czabotar P.E., Garcia-Saez A.J. Mechanisms of BCL-2 family proteins in mitochondrial apoptosis. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2023; 24(10): 732–48. https://doi.org/10.1038/s41580-023-00629-4
  12. Ho T., Tan B.X., Lane D. How the other half lives: what p53 does when it is not being a transcription factor. Int. J. Mol. Sci. 2019; 21(1): 13. https://doi.org/10.3390/ijms21010013
  13. Aubrey B., Kelly G.L., Janic A., Herold M.J., Strasser A. How does p53 induce apoptosis and how does this relate to p53-mediated tumour suppression? Cell Death Differ. 2018; 25(1): 104–13. https://doi.org/10.1038/cdd.2017.169
  14. Assar D.H., Mokhbatly A.A., ELazab M.F.A., Ghazy E.W., Gaber A.A., Elbialy Z.I., et al. Silver nanoparticles induced testicular damage targeting NQO1 and APE1 dysregulation, apoptosis via Bax/Bcl-2 pathway, fibrosis via TGF-β/α-SMA upregulation in rats. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2023; 30(10): 26308–26. https://doi.org/10.1007/s11356-022-23876-y
  15. Кикоть А.М., Берёза И.А., Шаихова Д.Р., Рябова Ю.В., Минигалиева И.А. и др. Влияние наночастиц оксида свинца на экспрессию генов антиоксидантной системы и апоптоза в хроническом эксперименте. Медицина труда и промышленная экология. 2024; 64(5): 340–6. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2024-64-5-340-346 https://elibrary.ru/ukbaat
  16. Берёза И.А., Шаихова Д.Р., Амромина А.М., Рябова Ю.В., Минигалиева И.А., Сутункова М.П. Индукция апоптоза на молекулярно-генетическом уровне под воздействием наночастиц оксида свинца у лабораторных животных в хроническом эксперименте. Гигиена и санитария. 2024; 103(2): 152–7. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2024-103-2-152-157 https://elibrary.ru/pgujba
  17. Bláhová L., Nováková Z., Večeřa Z., Vrlíková L., Dočekal B., Dumková J., et al. The effects of nano-sized PbO on biomarkers of membrane disruption and DNA damage in a sub-chronic inhalation study on mice. Nanotoxicology. 2020; 14(2): 214–31. https://doi.org/10.1080/17435390.2019.1685696
  18. Loikkanen J., Chvalova K., Naarala J., Vähäkangas K.H., Savolainen K.M. Pb2+-induced toxicity is associated with p53-independent apoptosis and enhanced by glutamate in GT1-7 neurons. Toxicol. Lett. 2003; 144(2): 235–46. https://doi.org/10.1016/s0378-4274(03)00220-0
  19. Shafagh M., Rahmani F., Delirezh N. CuO nanoparticles induce cytotoxicity and apoptosis in human K562 cancer cell line via mitochondrial pathway, through reactive oxygen species and P53. Iran J. Basic Med. Sci. 2015; 18(10): 993–1000.
  20. Petrache Voicu S.N., Dinu D., Sima C., Hermenean A., Ardelean A., Codrici E., et al. Silica nanoparticles induce oxidative stress and autophagy but not apoptosis in the MRC-5 cell line. Int. J. Mol. Sci. 2015; 16(12): 29398–416. https://doi.org/10.3390/ijms161226171
  21. Fritsch-Decker S., An Z., Yan J., Hansjosten I., Al-Rawi M., Peravali R., et al. Silica nanoparticles provoke cell death independent of p53 and BAX in human colon cancer cells. Nanomaterials (Basel). 2019; 9(8): 1172. https://doi.org/10.3390/nano9081172
  22. Liu H., Chen C., Wang Q., Zhou C., Wang M., Li F., et al. The oxidative damage induced by lead sulfide nanoparticles in rat kidney. Mol. Cell. Toxicol. 2023; 19: 691–702. https://doi.org/10.1007/s13273-022-00296-0
  23. Li Q., Hu X., Bai Y., Alattar M., Ma D., Cao Y., et al. The oxidative damage and inflammatory response induced by lead sulfide nanoparticles in rat lung. Food Chem. Toxicol. 2013; 60: 213–7. https://doi.org/10.1016/j.fct.2013.07.046
  24. Dumková J., Smutná T., Vrlíková L., Le Coustumer P., Večeřa Z., Dočekal B., et al. Sub-chronic inhalation of lead oxide nanoparticles revealed their broad distribution and tissue-specific subcellular localization in target organs. Part. Fibre Toxicol. 2017; 14(1): 55. https://doi.org/10.1186/s12989-017-0236-y

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© , 2025


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.