Характеристика биомаркеров токсичности окадаиковой кислоты in vivo

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Окадаиковая кислота (ОК) относится к числу токсинов морепродуктов, вызывающих диарею. В настоящее время установлены показатели токсичности ОК, определены основные молекулы-мишени её действия, её роль в качестве промотора опухолевых процессов и апоптоза. Однако в доступной литературе практически отсутствуют данные о токсикокинетике ОК и молекулярных биомаркерах её действия для теплокровных животных. Целью настоящей работы явилось определение биомаркеров токсичности ОК в экспериментах in vivo и ex vivo.

Материал и методы. Эксперимент проведен на 74 крысах самцах линии Wistar исходной массой тела 100 ± 10 г. В работе использовали препарат ОК производства фирмы «Fermentec Ltd.» (Израиль) в виде метанольного раствора. Перед проведением исследований метанол удаляли из препарата. Для получения рабочих разведений токсина аликвоты спиртового раствора ОК концентрацией 10 мг/мл разбавляли стерильным раствором 0,15 М NaCl с получением растворов концентрацией ОК 50, 100 и 150 мкг/мл. Указанные растворы вводили крысам указанных групп однократно в дозах 1 мл/кг массы тела внутрибрюшинно. Животным контрольных групп вводили раствор NaCl. Выведение животных из эксперимента осуществляли через 6, 24 и 168 ч после введения препаратов ОК путём декапитации под эфирной анестезией. Определяли массу внутренних органов, биохимические и гематологические показатели крови, активность глутатионпероксидазы, небелковых тиолов в печени, уровни цитокинов IFN-g, IL-10, IL-17A в плазме крови и в лизатах клеток печени, апоптоз клеток печени, уровень малонового диальдегида в печени.

Результаты. Проведённые исследования показали, что минимальные проявления токсического действия окадаиковой кислоты при её внутрибрюшинном введении (сдвиги в соотношении нейтрофилов и лимфоцитов, повышение активности АСТ, изменения активности глутатионпероксидазы) наблюдаются уже при дозе 50 мкг/кг м. т. С учётом коэффициента безопасности, равного трём, безопасный уровень острого воздействия ОК (ARfD) должен быть пересмотрен и составлять 0,27 мкг/кг м. т. Полученные данные свидетельствуют о необходимости проведения дополнительных оценок рисков этого токсина для здоровья потребителей и, возможно, пересмотра установленных значений безопасного содержания этого токсина в моллюсках. Впервые показана возможность использования в качестве маркеров токсического действия окадаиковой кислоты в эксперименте следующих показателей окислительного метаболизма: тиоловых соединений, активности глутатионпероксидазы, содержания малонового диальдегида в печени.

Об авторах

Ольга Викторовна Багрянцева

ФГБУН «Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи»; Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова

Автор, ответственный за переписку.
Email: bagryantseva@ion.ru
ORCID iD: 0000-0003-3174-2675

Доктор биол. наук, вед. науч. сотр. лаб. пищевой токсикологии и оценки безопасности нанотехнологий ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии».

e-mail: bagryantseva@ion.ru

Россия

И. В. Гмошинский

ФГБУН «Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-3671-6508
Россия

А. Д. Евстратова

ФГБУН «Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи»

Email: noemail@neicon.ru
Россия

Э. Н. Трушина

ФГБУН «Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи»

Email: noemail@neicon.ru
Россия

О. К. Мустафина

ФГБУН «Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи»

Email: noemail@neicon.ru
Россия

Х. С. Сото

ФГБУН «Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи»

Email: noemail@neicon.ru
Россия

Н. А. Ригер

ФГБУН «Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-7149-2485
Россия

А. А. Шумакова

ФГБУН «Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи»

Email: noemail@neicon.ru
Россия

С. А. Хотимченко

ФГБУН «Федеральный исследовательский центр питания, биотехнологии и безопасности пищи»; Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-5340-9649
Россия

Список литературы

  1. Marine biotoxins. FAO food and nutrition paper 80, Food and Agriculture Organization of the United Nations.-Rome. 2004: 53-97.
  2. Assessment and management of biotoxin risks in bivalve mollusks. FAO fisheries and aquaculture technical aper 551, Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, 2011: 163-193.
  3. Alarcan J. et al. Mixtures of Lipophilic Phycotoxins: Exposure Data and Toxicological Assessment. Mar Drugs. 2018.16(2).:46; https://doi.org/10.3390/md16020046
  4. Watanabe R. et al. Quantitative Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy Based on PULCON Methodology: Application to Quantification of Invaluable Marine Toxin, Okadaic Acid. Toxins. 2016. V. 8: 294 - 9; https://doi.org/10.3390/toxins8100294
  5. Opsah J.A. et al. Identification of Dynamic Changes in Proteins Associated with the Cellular Cytoskeleton after Exposure to Okadaic Acid. Mar. Drugs. 2013.11:1763-1782; https://doi.org/10.3390/md11061763
  6. Franchini A, Malagoli D., Ottaviani E. Targets and Effects of Yessotoxin, Okadaic Acid and Palytoxin: A Differential Review. Mar. Drugs. 2010. 8:658-677; https://doi.org/10.3390/md8030658
  7. Munday R. Is Protein Phosphatase Inhibition Responsible for the Toxic Effects of Okadaic Acid in Animals? Tox.
  8. Zhang H. et al. Histone Modification Is Involved in Okadaic Acid (OA) Induced DNA Damage Response and G2-M Transition Arrest in Maize. PLoS ONE.2016. 11(5): e0155852. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0155852
  9. Valdiglesias V. et al. Okadaic Acid: More than a Diarrheic Toxin. Mar. Drugs 2013. 11: 4328-4349; https://doi.org/10.3390/md11114328
  10. Haneji T. et al. Okadaic acid activates the PKR pathway and induces apoptosis through PKR stimulation in MG63 osteoblast-like cells. International Journal Of Oncology. 2013.42.:1904-1910; https://doi.org/10.3892/ijo.2013.1911
  11. Technical paper on Toxicity Equivalency Factors for Marine Biotoxins Associated with Bivalve Molluscs. FAO and WHO, 2016. Rome.
  12. Marine biotoxins in shellfish - okadaic acid and analogues. Scientific Opinion of the Panel on Contaminants in the Food chain. The EFSA Journal (2008) 589:1-62.
  13. Приказ Министерства здравоохранения Российской Федерации № 193н от 01.04.2016 г. «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики».
  14. Разыграев А.В. Метод определения глутатионпероксидазной активности с использованием пероксида водорода и 5,5’-дитиобис(2-нитробензойной кислоты). Клинико-лабораторный консилиум. 2004. 4: 19-22.
  15. Ohkawa H., Ohishi N., Yagi K. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction. Anal. Biochem. 1979. 95(2): 351-358
  16. Распопов Р.В., Трушина Э.Н., Гмошинский И.В., Хотимченко С.А. Биодоступность наночастиц оксида железа при использовании их в питании. Результаты экспериментов на крысах. Вопросы питания. 2011.80(3): 25-30
  17. Chen C.-Y. et al. Marine Natural Product Inhibitors of Neutrophil-Associated Inflammation. Mar. Drugs. 2016.14 (141); https://doi.org/10.3390/md14080141
  18. Chu Ji et al. Decreased myosin phosphatase target subunit 1(MYPT1) phosphorylation via attenuated rho kinase and zipper-interacting kinase activities in edematous intestinal smooth muscle. Neurogastroenterol Motil. 2012. 24(3). 18 p.- 257-e109. https://doi.org/10.1111/j.1365-2982.2011.01855.x
  19. Penberthy K.K. Ex vivo modulation of the Foxo1 phosphorylation state does not lead to dysfunction of T regulatory cells. PLOS ONE. 2017.12(3). https://doi.org/10.1371. journal.pone.0173386 https://doi.org/10.1371.journal.pone.0173386
  20. Gehringer M.M. Microcystin-LR and okadaic acid-induced cellular effects: A dualistic response. FEBS Lett. 2004, 557, 1-8.
  21. Rodwell V. At al. Harpers Illustrated Biochemistry 30th Edition, 2015. ISBN-13: 9780071825344.
  22. Krzywińska E. et al. Phosphatase ABI1 and okadaic acid-sensitive phosphoprotein phosphatases inhibit salt stress-activated SnRK2.4 kinase. BMC Plant Biology. 2016. 16:136, https://doi.org/10.1186/s12870-016-0817-1
  23. Sato Y. et al. Okadaic acid-induced decrease in the magnitude and efficacy of the Ca 2+ signal in pancreatic b cells and inhibition of insulin secretion. British Journal of Pharmacology.1998. 123: 97-105; https://doi.org/10.1038/sj.bjp.0701578
  24. Walker T.R., Watson S.P. Okadaic acid inhibit stivation of phospholipase C in human platelets by mimicking the action of protein kinases A and C. Br.L. Pharmacol.1992.105:627-631; PMC1908475.
  25. Аджиев Д.Д. Исследование продуктов перекисного окисления липидов, неферментативной и ферментативной антиоксидантной системы в возрастной динамике самцов кроликов. Вестник ВОГиС, 2010, 14(4)
  26. Yi K.D., Covey D.F., Simpkins J.W. Mechanism of Okadaic Acid Induced Neuronal Death and the Effect of Estrogens. J Neurochem. 2009 108(3):732-740. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2008.05805.x
  27. Huang C.-xin, Lv B., Wang Y. Protein Phosphatase 2A Mediates Oxidative Stress Induced Apoptosis in Osteoblasts. Mediators of Inflammation. 2015, Article ID 804260, 8 pages https://doi.org/10.1155/2015/804260
  28. Казимирко В.К., Иваницкая Л.Н., Кутовой В.В., Дубкова А.Г., Силантьева Т.С. Перекисное окисление липидов: противоречия проблемы. Український ревматологічний журнал. 2014(3): 13-17
  29. Nunes M.J. Okadaic acid inhibits the trichostatin A-mediated increase of human CYP46A1 neuronal expression in a ERK1/2-Sp3-dependent pathway. Journal of Lipid Research. 2012. 53: 1910-1919; https://doi.org/10.1194/jlr.M027680
  30. Kleppe R., Herfindal L., Doskeland S.O. Cell death inducing microbial protein phosphatase inhibitors-mechanisms of action. Mar Drugs. 2015.13(10): 6505-6520; https://doi.org/10.3390/md13106505

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Багрянцева О.В., Гмошинский И.В., Евстратова А.Д., Трушина Э.Н., Мустафина О.К., Сото Х.С., Ригер Н.А., Шумакова А.А., Хотимченко С.А., 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.