Цитогенетические эффекты в культурах лимфоцитов человека, экспонированных гербицидом паракватом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

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.

Полный текст

Доступ закрыт

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

  1. Зентов Н.К., Ланкин В.З., Меньщикова Е.Б. Окислительный стресс. Биохимические и патофизиологические аспекты. М: Наука, 2001, 343 с.
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. WHO. Methods for the Analysis of Human Chromosome Aberrations / Eds. Buckton K.E., Evans H.J. WHO. Geneva, 1973. 72 р.
  8. Вiological Dosimetry: Chromosomal Aberration Analysis for Dose Assessment: Technical reports series № 260. Vienna: Int. Atomic Energy, 1986. 69 р.
  9. 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
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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
  13. 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
  14. 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.
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. 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.
  19. 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
  20. 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.
  21. 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
  22. 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
  23. 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
  24. 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
  25. 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

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Средние частоты аберраций хромосом в контрольных и подвергшихся воздействию параквата in vitro культурах лимфоцитов обследованных лиц.

Скачать (207KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Индивидуальная чувствительность лимфоцитов обследованных доноров к воздействию параквата in vitro. а – приведены индивидуальные значения Cohen′s w, характеризующие выраженность эффекта. Показаны численные значения значимости (р-value) каждой корреляции; б – диаграмма размаха индивидуальных значений Cohen′s w (“ящик с усами”). Показаны: медиана 25 и 75%-ные процентили (нижняя и верхняя границы “ящика” соответственно), минимальное и максимальное значения, не являющиеся выбросом – концы “усов”, а также приведено численное экстремальное значение “выброс”, выходящее за пределы 1.5 длины “ящика”.

Скачать (194KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025