Оценка начальных проявлений токсического процесса в условиях хронического действия малых субтоксичных доз диоксинов, загрязняющих среду

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель. Изучить состояние генома по показателям активности ретротранспозонов; по уровню транскрипции гена, кодирующего ДНК-метилтрансферазу 1 (DNMT1); повреждаемости ДНК у животных из природной популяции рыжей полёвки, обитающей в загрязнённых малыми концентрациями диоксинов окрестностях законсервированной свалки (полигона отходов производства и потребления «Саларьево», г. Москва).

Материал и методы. Активность ретротранспозонов ERV-L, B1 и L1 и уровень транскрипции гена DNMT1 оценивали методом ПЦР в реальном времени. Стабильность ДНК клеток печени и костного мозга характеризовали методом Comet Assay. Полученные характеристики состояния (устойчивости, реактивности и повреждаемости) генома в ответ на стрессовые факторы среды обитания сравнивали в группах животных из изучаемой и условно-контрольной выборок.

Результаты. В условиях длительного хронического воздействия малых доз диоксинов у полёвок из природной популяции обнаружены эффекты снижения активности ретротранспозонов подклассов B1 и L1 и увеличения уровня экспрессии гена DNMT1. Повышенный уровень повреждений ДНК (в среднем до 56% ДНК в хвосте кометы) был выявлен в гепатоцитах при дополнительном к хроническому действию малых субтоксичных доз диоксинов действии зимних факторов среды обитания.

Заключение. Подавление активности ретротранспозонов и повышение экспрессии её эпигенетического регулятора (DNMT1) можно рассматривать как адаптивную стратегию к длительному хроническому воздействию малых доз диоксинов, загрязняющих среду. Изменение реактивности и дестабилизация генома свидетельствуют о запуске начальных механизмов формирования токсического процесса. Созданная и апробированная методическая база для его изучения открывает перспективы установления порогового уровня и, как следствие, обоснования показателей для скрининговой оценки локального (территориального) риска здоровью населения путем биомониторинга.

Об авторах

Антон Русланович Лавренов

Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: overtaki@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7318-8046
SPIN-код: 4081-9972
Scopus Author ID: 56046623800
ResearcherId: F-3019-2017

к.б.н.

Россия, Москва; Москва

Кристина Георгиевна Орджоникидзе

Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук; Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: chiris.ordj@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2955-0631
SPIN-код: 1658-8379
Россия, Москва; Москва

Владимир Степанович Румак

Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова

Email: roumak@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6645-8677
SPIN-код: 4477-5112

д.м.н., профессор

Россия, Москва; Москва

Александр Иннокентьевич Ким

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Университет МГУ–ППИ в Шэньчжэне

Email: aikim57@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0398-8694
SPIN-код: 8606-4506
Scopus Author ID: 7402063241
ResearcherId: P-4899-2015

д.б.н., профессор

Россия, Москва; Шэньчжэнь, Китай

Наталия Владимировна Умнова

Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук

Email: unv2014@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1615-2194
SPIN-код: 5586-0738

д.б.н., профессор

Россия, Москва

Список литературы

  1. Розанов В.Н., Трегер Ю.А. Оценка выбросов диоксинов основных источников в РФ // Экология и промышленность в России. 2011. № 2. С. 32–35.
  2. Софронов Г.А., Бочков Н.П., Умнова Н.В., и др. Эколого-генетические проявления диоксиновой патологии // Медицинский академический журнал. 2006. Т. 6, № 1. С. 163–174.
  3. Sycheva L.P., Umnova N.V., Kovalenko M.A., et al. Dioxins and cytogenetic status of villagers after 40 years of Agent Orange application in Vietnam // Chemosphere. 2016. № 144. P. 1415–1420. doi: 10.1016/j.chemosphere.2015.10.009
  4. Prokopec S.D., Houlahan K.E., Sun R.X., et al. Compendium of TCDD-mediated transcriptomic response datasets in mammalian model systems // BMC Genomics. 2017. Vol. 18, N 1. P. 78. doi: 10.1186/s12864-016-3446-z
  5. Patrizi B., Cumis M.S. TCDD toxicity mediated by epigenetic mechanisms // Int J Mol Sci. 2018. Vol. 19, N 12. P. 4101. doi: 10.3390/ijms19124101
  6. Софронов Г.А., Рембовский В.Р., Радилов А.С., Могиленкова Л.А. Современные взгляды на механизмы токсического действия диоксинов и их санитарно-гигиеническое нормирование // Медицинский академический журнал. 2019. Т. 19, № 1. С. 17–28.
  7. Агапкина Г.И., Ефименко Е.С., Бродский Е.С., и др. Полихлорированные дибензо-п-диоксины и дибензофураны в почвах г. Москвы // Вестник московского университета. Серия 17, почвоведение. 2010. Т. 65. № 3. С. 16–20. doi: 10.3103/s0147687410030038
  8. Weber R., Herold C., Hollert H., et al. Reviewing the relevance of dioxin and PCB sources for food from animal origin and the need for their inventory, control and management // Environ Sci Eur. 2018. Vol. 30. N 1. P. 42. doi: 10.1186/s12302-018-0166-9
  9. Goodier J.L. Restricting retrotransposons: a review // Mob DNA. 2016. Vol. 7. P. 16. doi: 10.1186/s13100-016-0070-z
  10. Sookdeo A., Hepp C.M., McClure M.A., Boissinot S. Revisiting the evolution of mouse LINE-1 in the genomic era // Mob DNA. 2013. Vol. 4, N 1. P. 3. doi: 10.1186/1759-8753-4-3
  11. Veniaminova N.A., Vassetzky N.S., Kramerov D.A. B1 SINEs in different rodent families // Genomics. 2007. Vol. 89, N 6. P. 678–686. doi: 10.1016/j.ygeno.2007.02.007
  12. Безель В.С., Мухачева С.В. Трофические уровни мелких млекопитающих: мультиэлементный состав и токсическая нагрузка // Поволжский экологический журнал. 2012. №1. С. 3–13.
  13. Румак В.С., Умнова Н.В., Левенкова Е.С., и др. Диоксины в среде и организме животных вблизи полигона отходов производства и потребления: к методологии риска для здоровья населения // Экология человека. 2017. Т. 24. № 10. С. 9–15. doi: 10.33396/1728-0869-2017-10-9-15
  14. Carnell A.N., Goodman J.I. The long (LINEs) and the short (SINEs) of it: altered methylation as a precursor to toxicity // Toxicol Sci. 2003. Vol. 75, N 2. P. 229–235. doi: 10.1093/toxsci/kfg138
  15. OECDilibrary [Internet]. Test No. 489: in vivo mammalian alkaline comet assay, OECD guidelines for the testing of chemicals, section 4, Paris: OECD Publishing, 2016.
  16. Gajski G., Žegura B., Ladeira C., et al. The comet assay in animal models: from bugs to whales (part 2 vertebrates) // Mutat Res Rev Mutat Res. 2019. Vol. 781. P. 130–164. doi: 10.1016/j.mrrev.2019.04.002
  17. Roumak V.S., Umnova N.V., Poznyakov S.P., An N.Q., Sofronov G.A. Disadaptive effects in humans after exposure to chemicals containing dioxin // Organohalogen compounds. 1994. Vol. 21. P. 379–381.
  18. Ecke F., Berglund A.M.M., Rodushkin I., et al. Seasonal shift of diet in bank voles explains trophic fate of anthropogenic osmium? // Sci Total Environ. 2018. Vol. 624. P. 1634–1639. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.10.056
  19. Kunisue T., Watanabe M.X., Iwata H., et al. PCDDs, PCDFs, and coplanar PCBs in wild terrestrial mammals from Japan: congener specific accumulation and hepatic sequestration // Environ Pollut. 2006. Vol. 140, N 3. P. 525–535. doi: 10.1016/j.envpol.2005.07.020
  20. Bénit L., Lallemand J.B., Casella J.F., Philippe H., Heidmann T. ERV-L elements: a family of endogenous retrovirus-like elements active throughout the evolution of mammals // J Virol. 1999. Vol. 73, N 4. P. 3301–3308. doi: 10.1128/JVI.73.4.3301-3308.1999
  21. Zhang W., Zhou S., Gao Y., et al. Alterations in DNA methyltransferases and methyl-CpG binding domain proteins during cleft palate formation as induced by 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin in mice // Mol Med Rep. 2018. Vol. 17, N 4. P. 5396–5401. doi: 10.3892/mmr.2018.8521
  22. Miousse I.R., Chalbot M.C.G., Lumen A., et al. Response of transposable elements to environmental stressors // Mutat Res Rev Mutat Res. 2015. Vol. 765. P. 19–39. doi: 10.1016/j.mrrev.2015.05.003
  23. Ma H.S., Wang E.L., Xu W.F., et al. Overexpression of DNA (Cytosine-5)-methyltransferase 1 (DNMT1) and DNA (Cytosine-5)-methyltransferase 3A (DNMT3A) is associated with aggressive behavior and hypermethylation of tumor suppressor genes in human pituitary adenomas // Med Sci Monit. 2018. Vol. 24. P. 4841–4850. doi: 10.12659/MSM.910608

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Уровни транскрипции ретротранспозонов B1 (SINE) (a) и L1 (LINE-1) (b), а также гена DNMT1 (c), рассчитанной методом ΔCt с нормализацией на бета-актин. На гистограммах отображены средние значения показателей. Планки погрешностей отражают максимальные и минимальные значения. Ch-BV — условно-контрольная линия из вивария «Черноголовка», Sv-BV — линия, отобранная с экспонированной территории. * статистически значимые различия при p <0,05.

Скачать (87KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Процентное содержание ДНК в хвосте кометы в клетках печени рыжей полёвки. Данные представлены в виде диаграммы линейных отрезков, отражающих величины медиан для исследуемых выборок животных с 25% и 75% (цветные прямоугольники) минимальными и максимальными значениями, выбросы (звезды). Sv-BV — экспонированные животные, обследованные в осенний период; Sv-BV(Spr) — экспонированные животные, обследованные в весенний период; Ch-BV — контрольная группа. * р=0,05 — статистически значимые отличия от контроля; ** р=0,002 — между экспериментальными группами (непараметрический U-критерий Манна–Уитни).

Скачать (100KB)
Метаданные

© Лавренов А.Р., Орджоникидзе К.Г., Румак В.С., Ким А.И., Умнова Н.В., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


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».