Цитогенетические эффекты в культурах лимфоцитов человека, экспонированных гербицидом паракватом
- Авторы: Кузьмина Н.С.1,2, Орджоникидзе К.Г.1,3, Лаптева Н.Ш.1, Когарко И.Н.2, Петушкова В.В.2, Абилев С.К.1, Рубанович А.В.1
-
Учреждения:
- Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук
- Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук
- Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук
- Выпуск: Том 61, № 2 (2025)
- Страницы: 12-23
- Раздел: ОБЩАЯ ГЕНЕТИКА
- URL: https://ogarev-online.ru/0016-6758/article/view/291678
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0016675825020021
- EDN: https://elibrary.ru/uwbnic
- ID: 291678
Цитировать
Аннотация
Проведены эксперименты по кратковременному (один час) тестирующему воздействию гербицида параквата – сильнейшего индуктора окислительного стресса на культивируемые клетки крови (поздняя G1-стадия первого митоза, 4 х 10–8 моль/л) девяти здоровых доноров. В 60-часовых (краткосрочных) и в 120-часовых (долгосрочных) культурах лимфоцитов, подвергшихся воздействию параквата in vitro, средние частоты аберрантных клеток составили, соответственно 4.05 ± 0.55 и 9.42 ± 1.23%, что существенно превышает соответствующие контрольные уровни: 1.16 ± 0.30 и 1.70 ± 0.50% (р = 0.008 и 0.018, соответственно). Наблюдаемые генотоксические эффекты обусловлены в первую очередь индукцией этим оксидантом простых аберраций хроматидного типа (одиночные фрагменты), уровни которых составили 3.32 ± 0.40 и 8.92 ± 1.40 на 100 клеток при кратковременном и длительном культивировании лимфоцитов, соответственно (против 1.03 ± 0.34 и 1.56 ± 0.38 на 100 клеток в соответствующем контроле). В клеточных культурах обоих типов частоты парных хромосомных фрагментов также значимо (или на уровне тенденции) превышали таковые показатели в контроле (р = 0.046 и 0.068 для 60- и 120-часовых культур, соответственно). Различий между 60- и 120-часовыми неэкспонированными культурами клеток по уровню аберрантных клеток и аберраций хромосом всех типов не выявлено. Напротив, долгосрочные культуры лимфоцитов, подвергшиеся воздействию параквата, демонстрируют значимо повышенный уровень аберрантных метафаз и одиночных хроматидных фрагментов по сравнению с краткосрочными экспонированными культурами (р = 0.001). Показано, что долгосрочные эффекты характеризовались более высокими индивидуальными значениями показателя омега Коэна (w) – от 0.157 до 0.259 по сравнению с таковыми для 60-часовых культур – от 0.057 до 0.153. Полученные данные свидетельствуют об индукции геномной нестабильности в отдаленных потомках лимфоцитов человека, подвергшихся в начале культивирования кратковременному воздействию параквата, и ее индивидуальном характере.
Об авторах
Н. С. Кузьмина
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук; Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: nin-kuzmin@yandex.ru
Россия, Москва, 119991; Москва, 119991
К. Г. Орджоникидзе
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук; Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук
Email: nin-kuzmin@yandex.ru
Россия, Москва, 119991; Москва, 119991
Н. Ш. Лаптева
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук
Email: nin-kuzmin@yandex.ru
Россия, Москва, 119991
И. Н. Когарко
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук
Email: nin-kuzmin@yandex.ru
Россия, Москва, 119991
В. В. Петушкова
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук
Email: nin-kuzmin@yandex.ru
Россия, Москва, 119991
С. К. Абилев
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук
Email: nin-kuzmin@yandex.ru
Россия, Москва, 119991
А. В. Рубанович
Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук
Email: nin-kuzmin@yandex.ru
Россия, Москва, 119991
Список литературы
- Зентов Н.К., Ланкин В.З., Меньщикова Е.Б. Окислительный стресс. Биохимические и патофизиологические аспекты. М: Наука, 2001, 343 с.
- Цейликман В.Э., Лукин А.А. Влияние окислительного стресса на организм человека // Междун. научно-исслед. журн. 2022. Т. 117. № 3–1. С. 206–211. https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.117.3.037
- Rubfiaro A.S., Tsegay P.S., Lai Y. et al. Scanning ion conductance microscopy study reveals the disruption of the integrity of the human cell membrane structure by oxidative DNA damage // ACS Appl. Bio Mater. 2021. V. 4. № 2. Р. 1632–1639. https://doi.org/10.1021/acsabm.0c01461
- Fukushima T., Tanaka K., Lim H., Moriyama M. Mechanism of cytotoxicity of paraquat // Environ. Health Prev. Med. 2002. V. 7. № 3. Р. 89–94. https://doi.org/10.1265/ehpm.2002.89
- Cochemé H.M., Murphy M.P. Complex I is the major site of mitochondrial superoxide production by paraquat // J. Biol. Chem. 2008. V. 283. № 4. Р. 1786–1798. https://doi.org/10.1074/jbc.M708597200
- Machigov E. A., Igonina E. V., Sviridova D. A. et al. The genotoxic effect of the paraquat radiomimetic on Escherichia coli bacteria // Biol. Bulletin. 2023. V. 49. № 12. Р. 2486–2494. https://doi.org/10.1134/s106235902212010x
- WHO. Methods for the Analysis of Human Chromosome Aberrations / Eds. Buckton K.E., Evans H.J. WHO. Geneva, 1973. 72 р.
- Вiological Dosimetry: Chromosomal Aberration Analysis for Dose Assessment: Technical reports series № 260. Vienna: Int. Atomic Energy, 1986. 69 р.
- Jovtchev G., Gateva S., Stergios M., Kulekova S. Cytotoxic and genotoxic effects of paraquat in Hordeum vulgare and human lymphocytes in vitro // Environ. Toxicol. 2010. V. 25. № 3. P. 294–303. https://doi.org/10.1002/tox.20503
- Ribas G., Surrallés J., Carbonell E. et al. Genotoxic evaluation of the herbicide paraquat in cultured human lymphocytes // Teratog. Carcinog. Mutagen. 1997. V. 17. № 6. Р. 339–347.
- Gateva S., Kulekova S. Chromosome aberrations and apoptosis induced by Paraquat corresponding with cell cycle delay in human lymphocytes in vitro // J. Environ. Prot. Ecol. 2008. V. 9. № 3. Р. 627–633.
- Petrovská H., Dušinská M. Oxidative DNA damage in human cells induced by paraquat // Altern. Lab. Anim. 1999. V. 27. № 3. Р. 387–395. https://doi.org/10.1177/026119299902700314
- Tajai P., Fedeles B.I., Suriyo T. et al. An engineered cell line lacking OGG1 and MUTYH glycosylases implicates the accumulation of genomic 8-oxoguanine as the basis for paraquat mutagenicity // Free Radic. Biol. Med. 2018. № 116. Р. 64–72. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2017.12.035
- Zienolddiny S., Ryberg D., Haugen A. Induction of microsatellite mutations by oxidative agents in human lung cancer cell lines // Carcinogenesis. 2000. V. 21. № 8. P. 1521–1526.
- Alizadeh S., Anani-Sarab G., Amiri H., Hashemi M. Paraquat induced oxidative stress, DNA damage, and cytotoxicity in lymphocytes // Heliyon. 2022. V. 8. № 7. e09895. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e09895
- Onur B., Çavuşoğlu K., Yalçin E., Acar A. Paraquat toxicity in different cell types of Swiss albino mice // Sci. Rep. 2022. V. 12. № 1. Р. 4818. https://doi.org/10.1038/s41598-022-08961-z
- Acar А., Çavuşoğlu К., Türkmen Z. et al. The investigation of genotoxic, physiological and anatomical effects of paraquat herbicide on Allium cepa L. // Cytologia. 2015. V. 80. № 3. P. 343–351. https://doi.org/10.1508/cytologia.80.343
- Сусков И.И., Кузьмина Н.С., Сускова В.С. и др. Проблема индуцированной геномной нестабильности как основы повышенной заболеваемости у детей, подвергающихся низкоинтенсивному воздействию радиации в малых дозах // Радиац. биология. Радиоэкология. 2006. Т. 46. № 2. С. 167–177.
- Szumiel I. Ionizing radiation-induced oxidative stress, epigenetic changes and genomic instability: The pivotal role of mitochondria // Int. J. Radiat. Biol. 2015. V. 91. № 1. P. 1–12. https://doi.org/10.3109/09553002.2014.934929
- Liu X., Yang H., Liu Z. Signaling pathways involved in paraquat-induced pulmonary toxicity: Molecular mechanisms and potential therapeutic drugs // Int. Immunopharmacol. 2022. V. 113 (Pt A). https://doi.org/10.1016/j.intimp.2022.109301.
- Costantini P., Petronilli V., Colonna R., Bernardi P. On the effects of paraquat on isolated mitochondria. Evidence that paraquat causes opening of the cyclosporin A-sensitive permeability transition pore synergistically with nitric oxide // Toxicology. 1995. V. 99. № 1–2. Р. 77–88. https://doi.org/10.1016/0300-483x(94)02997-9
- Coluccino G., Muraca V.P., Corazza A., Lippe G. Cyclophilin D in mitochondrial dysfunction: A key player in neurodegeneration? // Biomolecules. 2023. V. 13. № 8. Р. 1265. https://doi.org/10.3390/biom13081265
- Milzani A., Dalledonne I., Vailati G., Colombo R. Paraquat induces actin assembly in depolymerizing conditions // FASEB J. 1997. V. 11. № 4. Р. 261–270. https://doi.org/10.1096/fasebj.11.4.9068615
- Wright G., Reichenbecher V., Green T. et al. Paraquat inhibits the processing of human manganese-dependent superoxide dismutase by SF-9 insect cell mitochondria // Exp. Cell Res. 1997. V. 234. № 1. Р. 78–84. https://doi.org/10.1006/excr.1997.3579
- Chang Z.S., Xia J.B., Wu H.Y. et al. Forkhead box O3 protects the heart against paraquat-induced aging-associated phenotypes by upregulating the expression of antioxidant enzymes // Aging Cell. 2019. V. 18. № 5. https://doi.org/10.1111/acel.12990.
Дополнительные файлы
