Окислительное карбонилирование белков ткани печени под воздействием пестицида на основе глифосата в субхроническом эксперименте

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. В настоящее время изучаются патогенетические механизмы действия на организм широко применяемых гербицидов на основе изопропиламинной соли (глифосата) и ведется поиск маркеров состояния здоровья, изменяющихся под воздействием этих веществ. В качестве маркеров окислительного стресса, вызванного гербицидным составом глифосата, могут использоваться карбонильные производные белков.

Целью данного исследования явилась оценка выраженности окислительного карбонилирования белков ткани печени под воздействием пестицида на основе глифосата в субхроническом эксперименте.

Материал и методы. Материалом для исследования явились субклеточные фракции гомогенатов ткани печени, полученные от 90 крыс Вистар, которым в течение 3 мес перорально вводили растворы глифосата в дозах 100 и 280 мг/кг. Выраженность окислительного карбонилирования белков определяли по методу R.L. Levine в модификации Е.Е. Дубининой.

Результаты. Получены статистически значимые изменения в содержании продуктов окислительного повреждения белков в субклеточных фракциях ткани печени на различных этапах эксперимента в группах исследования по сравнению с показателями контрольной группы.

Заключение. Изменения показателей карбонилового стресса и снижение значений показателя резервно-адаптационного потенциала свидетельствуют об истощении антиоксидантной защиты в клетках печени. Статистически значимое нарастание вторичных маркеров карбонилового стресса через 1 мес от начала затравки животных по сравнению с контролем при незначительном повышении этого показателя через 3 мес может свидетельствовать о запуске адаптационных механизмов, в том числе об индуцировании процессов протеолитической утилизации окисленных протеинов или дополнительного синтеза белка.

Об авторах

Дарья Игоревна Мирошникова

ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: d.i.miroshnikova9@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5648-6669

Аспирант кафедры профильных гигиенических дисциплин с курсом гигиены, эпидемиологии и организации госсанэпидслужбы ФДПО ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России, 390026, Рязань.

e-mail: d.i.miroshnikova9@gmail.com

Россия

В. Н. Ракитский

ФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-9959-6507
Россия

М. А. Фомина

ФГАОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова» Минздрава России

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-5550-0625
Россия

В. А. Кирюшин

ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Минздрава России

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-1258-9807
Россия

Т. В. Моталова

ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Минздрава России

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-0316-5479
Россия

Список литературы

  1. Kier L.D., Kirkland D.J. Review of genotoxicity studies of glyphosate and glyphosate-based formulations. Crit. Rev. Toxicol. 2013; 43(4): 283-315. https://doi.org/10.3109/10408444.2013.770820
  2. Kier LD. Review of genotoxicity biomonitoring studies of glyphosate-based formulations. Crit. Rev. Toxicol. 2015; 45(3): 209-18. https://doi.org/18.10.3109/10408444.2015.1010194
  3. Mink P.J., Mandel J.S., Sceurman B.K., Lundin J.I. Epidemiologic studies of glyphosate and cancer: a review. Regul. Toxicol. Pharmacol. 2012; 63(3): 440-52. https://doi.org/10.1016/j.yrtph.2012.05.012
  4. Samsel A., Seneff S. Glyphosate’s suppression of cytochrome P450 enzymes and amino acid biosynthesis by the gut microbiome: pathways to modern diseases. Entropy. 2013; 15(4): 1416-63. https://doi.org/10.3390/e15041416
  5. Samsel A., Seneff S. Glyphosate, pathways to modern diseases II: celiac sprue and gluten intolerance. Interdiscip. Toxicol. 2013; 6(4): 159-84. https://doi.org/10.2478/intox-2013-0026
  6. Samsel A., Seneff S. Glyphosate, pathways to modern diseases III: manganese, neurological diseases, and associated pathologies. Surg. Neurol. Int. 2015; 6: 45. https://doi.org/10.4103/2152-7806.153876
  7. Samsel A., Seneff S. Glyphosate, pathways to modern diseases IV: cancer and related pathologies. J. Biol. Phys. Chem. 2015; 15: 121-59. https://doi.org/10.4024/11SA15R.jbpc.15.03
  8. Samsel A., Seneff S. Glyphosate pathways to modern diseases V: amino acid analogue of glycine in diverse proteins. J. Biol. Phys. Chem. 2016; 16: 9-49. https://doi.org/10.4024/03SA16A.jbpc.16.01
  9. Mesnage R., Defarge N., Spiroux de Vendômois J., Séralini G.E. Potential toxic effects of glyphosate and its commercial formulations below regulatory limits. Food Chem. Toxicol. 2015; 84: 133-53. https://doi.org/10.1016/j.fct.2015.08.012
  10. Myers J.P., Antoniou M.N., Blumberg B., Carroll L., Colborn T., Everett L.G., et al. Concerns over use of glyphosate-based herbicides and risks associated with exposures: a consensus statement. Environ. Health. 2016; 15(1): 19. https://doi.org/10.1186/s12940-016-0117-0
  11. Vandenberg L.N., Blumberg B., Antoniou M.N., Benbrook C.M., Carroll L., Colborn T., et al. Is it time to reassess current safety standards for glyphosate-based herbicides? J. Epidemiol. Community Health. 2017; 71(6): 613-8. https://doi.org/10.1136/jech-2016-208463
  12. Report No: 6511/VI/99-final. Health & Consumer Protection Directorate-General, Directorate E - Food Safety: Plant Health, Animal Health and Welfare, International Questions, E1 - Plant Health, Review Report for the Active Substance Glyphosate. European Commission; 2002.
  13. Gasnier C., Benachour N., Clair E., Travert C., Langlois F., Laurant C., et al. Dig1 protects against cell death provoked by glyphosate-based herbicides in human liver cell lines. J. Occup. Med. Toxicol.2 010; 5: 29. https://doi.org/10.1186/1745- 6673-5-29
  14. Larsen K., Najle R., Lifschitz A., Maté M.L., Lanusse C., Virkel G.L. Effects of sublethal exposure to a glyphosate-based herbicide formulation on metabolic activities of different xenobiotic-metabolizing enzymes in rats. Int. J. Toxicol. 2014; 33(4): 307-18. https://doi.org/10.1177/1091581814540481
  15. Mesnage R., Defarge N., Spiroux de Vendômois J., Séralini G.E. Major pesticides are more toxic to human cells than their declared active principles. BioMed Res. Int. 2014; 2014: 179691. https://doi.org/10.1155/2014/179691
  16. Mesnage R., Bernay B., Seralini G.E. Ethoxylated adjuvants of glyphosate-based herbicides are active principles of human cell toxicity. Toxicology. 2013; 313(2-3): 122-8. https://doi.org/10.1016/j.tox.2012.09.006
  17. Мирошникова Д.И., Кирюшин В.А., Моталова Т.В. Вопросы применения гербицидов на основе глифосата. Наука молодых (Eruditio Juvenium). 2018; 6(2): 318-25.
  18. Луцкий М.А., Куксова Т.В., Смелянец М.А., Лушникова Ю.П. Свободнорадикальное окисление липидов и белков - универсальный процесс жизнедеятельности организма. Успехи современного естествознания. 2014; (12): 24-8.
  19. Муравлева Л.Е., Молотов-Лучанский В.Б., Клюев Д.А., Бакенова Р.А., Култанов Б.Ж., Танкибаева Н.А. и др. Окислительная модификация белков: проблемы и перспективы исследования. Фундаментальные исследования. 2010; (1): 74-8.
  20. Levine R.L., Garland D., Oliver C.N., Amici A., Climent I., Lenz A.G., et al. Determination of carbonyl content in oxidatively modified proteins. Methods Enzymol. 1990; 186: 464-78. https://doi.org/10.1016/0076-6879(90)86141-h
  21. Дубинина Е.Е., Бурмистров С.О., Ходов Д.А., Поротов Г.Е. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод её определения. Вопросы медицинской химии. 1995; 41(1): 24-6.
  22. Jones L.A., Holmes J.C., Seligman R.B. Spectrophotometric studies of some 2,4-dinitrophenylhydrazones. Anal. Chem. 1956; 28(2): 191-8.
  23. Lowry O.H., eds. Protein measurement with the folin phenol reagent. J. Biol. Chem. 1951; 193(1): 265-75.
  24. Фомина М.А., Абаленихина Ю.В., Фомина Н.В., Терентьев А.А. Способ комплексной оценки содержания продуктов окислительной модификации белков в тканях и биологических жидкостях. Патент RU № 2524667 С1; 2014.
  25. Ильичева А.С., Фомина М.А. Состояние окислительного карбонилирования белков мышечных тканей при выраженной гипергомоцистеинемии. Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2015; 23(1): 45-51.
  26. Арапова А.И. Лизосомальный цистеиновый протеолиз мышечных тканей в условиях изменения синтеза оксида азота: Автореф. … дисс. канд. мед. наук. Рязань; 2017.
  27. Абаленихина Ю.В., Фомина М.А. Окислительная модификация белков и активность катепсина Н тимоцитов крыс в условиях in vitro модулирования синтеза оксида азота (II). Казанский медицинский журнал. 2014; 95(4): 553-7.
  28. Мирошникова Д.И., Кирюшин В.А., Прохоров Н.И., Фомина М.А., Моталова Т.В., Большаков А.М. Выраженность эндогенной интоксикации и окислительного стресса в крови работников, контактирующих с производными глицина. Гигиена и санитария. 2019; 98(8): 851-6. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-8
  29. Halliwell B., Gutterridge J.M.C. Free Radicals in Biology and Medicine. Oxford Clarendon press; 1989: 188-276.
  30. Dar M.A., Sultana Mudasir, Mir A.H., Bhat M.A., Wani T.A., Haq Zulfqaru. Sub-acute oral toxicity of Roundup and ammonium nitrate with special reference to oxidative stress indices in wistar rats. Indian J. Anim. Res. 2018; 52(408): 405-8. https://doi.org/10.18805/ijar.v0iOF.7826
  31. Raina R., Verma P.K., Pankaj N.K., Vinay Kant. Ameliorative effect of á-tocopherol on cypermethrin induced oxidative stress and lipid peroxidation in Wistar rats. Int. J. Med. Sci. 2009; 1(9): 396-9.
  32. Anderson M.E., Luo J.L. Glutathione therapy, from prodrugs to genes. Semin. Liver Dis. 1998; 18(4): 415-24. https://doi.org/10.1055/s-2007-1007174
  33. Younes M., Seigers C.P. Mechanistic aspects of enhanced lipid peroxidation following glutathione depletion in vivo. Chem. Biol. Interact. 1981; 34(3): 257-66. https://doi.org/10.1016/0009-2797(81)90098-3
  34. Park D.V., Piotrowski J.K. Glutathione. Its role in detoxification of reactive oxygen species and environment chemicals. Toxicology. 1996; 4: 1-13.
  35. Luschak O.V, Kubrak O.I., Storey J.M., Luschak V.I. Low toxic herbicide induces mild oxidative stress in goldfish tissues. Chemosphere. 2009; 76(7): 932-7. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2009.04.045
  36. Liu J., Luo G. Glutathione Peroxidase. In: Whitaker J.R., Voragen A.G.J., Wong D.W.S., ed. Handbook of Food Enzymology. Volume I. New York; 2003: 413-5.
  37. Ortiz-Ordonez E., Uria-Galicia E., Ruiz-Picos R.A., Duran A.G.S., Trejo Y.H. Effect of yerbimat herbicide on lipid peroxidation, catalase activity and histological damage in gills and liver of the freshwater fish Goodea atripinnis. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 2011; 61(3): 443-52. https://doi.org/10.1007/s00244-011-9648-0
  38. Venditti P., Di Stefano L., Di Meo S. Mitochondrial metabolism of reactive oxygen species. Mitochondrion. 2013; 13(2): 71-82. https://doi.org/10.1016/j.mito.2013.01.008
  39. Quinlan C.L., Treberg J.R., Brand M.D. Mechanisms of free radical production and their relationship to the aging process. In: The Handbook of the Biology of Aging. New-York: Academic Press; 2011: 45-59. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-378638-8.00003-8
  40. Chen Q., Vazquez E.J., Moghaddas S., Hoppel C.L., Lesnefsky E.J. Production of reactive oxygen species by mitochondria. Central role of Complex III. J. Biol. Chem. 2003; 278(38): 36027-31. https://doi.org/10.1074/jbc.m304854200
  41. Murphy M.P. How mitochondria produce reactive oxygen species. Biochem. J. 2009; 417(1): 1-13. https://doi.org/10.1042/bj20081386
  42. Губский Ю.И., Балан Г.М., Губский Ю.И., Беленичев И.Ф., Левицький Е.Л., Коваленко С.И. и др. Токсикологические последствия окислительной модификации белков при различных патологических состояниях (обзор литературы). Современные проблемы токсикологии. 2005; 8(3): 20-7.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Мирошникова Д.И., Ракитский В.Н., Фомина М.А., Кирюшин В.А., Моталова Т.В., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ:  ПИ № ФС77-50668 от 13.07.2012 г.