Comparing methods for detecting mitochondrial DNA damage using real-time polymerase chain reaction and buccal epithelial micronucleus assay to assess genetic homeostasis in humans

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

BACKGROUND: Various environmental factors that can affect the stability of the genetic material in humans, using a range of cytological and molecular genetic methods, are being studied actively.

AIM: This work aimed to identify and analyze the associations between the buccal epithelial micronucleus assay results and mitochondrial DNA damage detected using real-time polymerase chain reaction (RT-PCR).

METHODS: The study was conducted in Voronezh; 25 and 10 men and women, respectively, aged 20–24 years, were selected as participants. The buccal epithelial micronucleus assay and mitochondrial DNA damage assessment using RT-PCR were applied. In each sample, ≥2000 cells were examined to determine the number of cells with micronuclei, perinuclear vacuoles, notches, and protrusions. DNA repair and cytogenetic damage accumulation indices were calculated. The DNA was extracted using the CTAB buffer. RT-PCR employing the Encyclo polymerase and selected primers amplified two fragments (short and long) within the D-loop region of mitochondrial DNA. The number of DNA lesions was calculated based on the Ct values by applying a specific formula. Statistical analysis of the data was conducted with the Stadia software package.

RESULTS: The frequency of mitochondrial DNA damage and the occurrence of nuclear abnormalities in the buccal epithelial cells of the study groups were determined. A higher degree of variation in the parameters studied was observed in females compared to males. Correlations were established between mitochondrial DNA damage and the frequency of nuclear abnormalities. Similar patterns of change were observed in mitochondrial DNA damage frequencies and nuclear aberrations.

CONCLUSION: The common patterns of variation identified in the cytogenetic and molecular genetic indicators of genomic stability, as well as the correlations between the frequency of nuclear abnormalities in buccal epithelial cells and mitochondrial DNA damage, suggest a shared etiology of molecular and cell genetic lesions. These findings indicate the potential of utilizing these parameters to predict and refine the values of each other.

作者简介

Vladislav Kalaev

Voronezh State University

Email: z-alnair@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4247-4509
SPIN 代码: 7022-6720

MD, Dr. Sci. (Biology), Professor

俄罗斯联邦, Voronezh

Vladislav Zuevsky

Khanty-Mansiysk State Medical Academy

Email: z-alnair@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4662-9205
SPIN 代码: 7800-5955

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

俄罗斯联邦, Khanty-Mansiysk

Anna Larina

Voronezh State University

Email: z-alnair@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5389-9580
SPIN 代码: 2071-1537

assistant

俄罗斯联邦, Voronezh

Elena Kalaeva

Voronezh State University

Email: z-alnair@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3668-0816
SPIN 代码: 4851-5000

MD, Cand. Sci. (Biology), Associate Professor

俄罗斯联邦, Voronezh

Marina Nechaeva

N.N. Burdenko Voronezh State Medical University

Email: z-alnair@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4880-6751
SPIN 代码: 5108-2660

MD, Cand. Sci. (Biology)

俄罗斯联邦, Voronezh

Tatiana Zuevskaya

Sanatorium and Resort Complex "Anapskii"

编辑信件的主要联系方式.
Email: z-alnair@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9315-1320
SPIN 代码: 9759-1894

MD, Dr. Sci. (Medicine), Assistant Professor, address

俄罗斯联邦, 8 Utrishskaya St, Sukko Village, Anapa, 353408

Oksana Maltseva

Voronezh State University of Engineering Technologies

Email: z-alnair@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3815-123X
SPIN 代码: 2670-4258

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor

俄罗斯联邦, Voronezh

参考

  1. Kalaev VN, Nechaeva MS, Kalaeva EA. Micronucleus test of human buccal epithelium: monograph. Voronezh: VSU Publishing House; 2016. 136 p. (In Russ.)
  2. León-Mejía G, Rueda RA, Pérez Pérez J, et al. Analysis of the cytotoxic and genotoxic effects in a population chronically exposed to coal mining residues. Environ Sci Pollut Res Int. 2023;30(18):54095–54105. doi: 10.1007/s11356-023-26136-9 EDN: XCGNZA
  3. Sharma NK, Kamble SD, Jeyaprakash D. Bio-monitoring and occupational risk assessment in human population from nuclear research centre – using exfoliated buccal epithelial cells and peripheral blood lymphocytes. In: Current overview on disease and health research. Vol 2. 2022. P. 75–90. doi: 10.9734/bpi/codhr/v2/1600B
  4. Takeshita WM, dos Santos JN, de Andrade CR, et al. Is micronucleus test a suitable method for monitoring oral mucosa exposed to dental bleachings in smokers? Arch Toxicol. 2023;97(7):2029–2030. doi: 10.1007/s00204-022-03386-z EDN: OVJRSX
  5. Ilinskikh NN, Ilinskikh EN, Zamyatina EV, et al. Monitoring of cytogenetic instability by micronuclei assay of both immunocompetent and non-immunocompetent cells in tick-borne encephalitis patients depending on variants of glutathione-s-transferase genes in the genotype. Russian Journal of Infection and Immunity. 2019;9(3-4):600–606. doi: 10.15789/2220-7619-2019-3-4-600-606 EDN: GDBZDZ
  6. Nersesyan A, Kundi M, Fenech M, et al. Recommendations and quality criteria for micronucleus studies with humans. Mutat Res Rev Mutat Res. 2022;789:108410. doi: 10.1016/j.mrrev.2021.108410 EDN: USGPRL
  7. Krivtsova EK, Ingel FI, Akhaltseva LV. Cytomic analysis: a modern universal tool for biomedical and ecological and hygienic research (literature review). Part 1. Hygiene and Sanitation, Russian Journal. 2021;100(10):1151–1156. doi: 10.47470/0016-9900-2021-100-10-1151-1156 EDN: FDRAEF
  8. Yang JL, Bohr VA. Mitochondrial DNA damage and repair in neurodegenerative disorders. DNA Repair. 2008;7(7):1110–1120. doi: 10.1016/j.dnarep.2008.03.012
  9. Khorolskaya VG, Gureev AP, Shaforostova EA, et al. The fenofibrate effect on genotoxicity in brain and liver and on the expression of genes regulating fatty acids metabolism of mice. Biomeditsinskaya Khimiya. 2019;65(5):388–397. (In Russ.) doi: 10.18097/PBMC20196505388 EDN: AMEVRF
  10. Sycheva LP. Cytogenetic monitoring for assessment of safety of environmental health. Hygiene and Sanitation, Russian Journal. 2012;91(6):68–72. (In Russ.) EDN: PWKTNP
  11. Shaforostova EA, Tamozhnikova DG, Gureyev AP, et al. Influence of external factors on integrity of mitochondrial DNA structure. Applied and it Research in Medicine. 2017;20(4):30–33. EDN: ZVHTSJ
  12. Van Guilder HD, Vrana KE, Freeman WM. Twenty-five years of quantitative PCR for gene expression analysis. Biotechniques. 2008;44(5):619–626. doi: 10.2144/000112776
  13. Gureev AP, Shaforostova EA, Starkov AA, et al. Simplified qPCR method for detecting excessive mtDNA damage. Toxicology. 2017;382:67–74. doi: 10.1016/j.tox.2017.03.010 EDN: YVMQBF
  14. Santos JH, Meyer JH. Quantitative PCR-based measurement of nuclear and mitochondrial DNA damage and repair in mammalian cells. Methods Mol Biol. 2006;314:183–199. doi: 10.1385/1-59259-973-7:183
  15. Sikorsky JA, Primerano DA, Fenger TW. Effect of DNA damage on PCR amplification efficiency with the relative threshold cycle method. Biochem Biophys Res Commun. 2004;323(3):823–830. doi: 10.1016/j.bbrc.2004.08.168
  16. Ayala-Torres S, Chen Y, Svoboda T, et al. Analysis of gene-specific DNA damage and repair using quantitative polymerase chain reaction. Methods. 2000;22(2):135–147. doi: 10.1006/meth.2000.1054
  17. Pfaffl MW. A new mathematical model for relative quantification in Real-time RT-PCR. Nucleic Acids Res. 2001;29(9):e45. doi: 10.1093/nar/29.9.e45
  18. Kalaeva EA, Artyukhov VG, Kalaev VN. Theoretical foundations and practical application of mathematical statistics in biological research and education: textbook. Voronezh: VSU Publishing House; 2016. 284 p. (In Russ.)
  19. Tverskoy AV, Kidanova MI, Morozova EN, et al. Morphological features of the buccal mucosa in female students in various phases of the menstrual cycle in the Belgorod region. Journal of Volgograd State Medical University. 2017;1(61):114–116. doi: 10.19163/1994-9480-2017-1(61)-114-116
  20. Nakvasina MA, Artyukhov VG. Mechanisms of cell death: apoptosis, autophagy, necrosis: textbook. Voronezh: VSU Publishing House; 2019. 164 p. (In Russ.)
  21. Certificate of state registration of a computer RU 2021617674/18.05.2021. Konishcheva NA, Sadovnikova IS, Novikova AF, et al. DNADamageCalculator. Copyright holder: Voronezh State University. (In Russ.) EDN: YONGHT

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Eco-Vector, 2025

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».