medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2018-97-10-972-975medlit-1004Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL INVESTIGATIONSВлияние интоксикации ацетатом свинца самцов белых крыс на функционирование нервной системы их потомстваThe influence of the lead intoxication of male albino rats on the functioning of the nervous system of their offspringhttps://orcid.org/0000-0003-1052-4601СоседоваЛариса МихайловнаSosedovaLarisa M.

Доктор мед. наук, проф., зав. лаб. биомоделирования и трансляционной медицины ФГБНУ ВСИМЭИ, проф. каф. экологии и безопасности деятельности человека Ангарского государственного технического университета.

e-mail: sosedlar@mail.ru

MD, Ph.D., DSci., Professor, Head of Laboratory of biomodeling and translational medicine of the East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation.

e-mail: sosedlar@mail.ru

sosedlar@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2803-4048КапустинаЕ. А.KapustinaE. A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8165-8052ВокинаВ. А.VokinaV. A.noemail@neicon.ruФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»; ФГБОУ ВО «Ангарский государственный технический университет»Angarsk State Technical UniversityФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research2018221020209710972975Copyright © Соседова Л.М., Капустина Е.А., Вокина В.А., 20202020Соседова Л.М., Капустина Е.А., Вокина В.А.Sosedova L.M., Kapustina E.A., Vokina V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/1004Введение

Введение. Свинец назван одним из приоритетных факторов среды обитания, высоко опасных для здоровья человека. В работе представлены результаты по изучению влияния ацетата свинца на двигательную активность потомства белых крыс, полученных от самцов с экспозицией ацетатом свинца, и эффекты генотоксичности.

Материал и методы

Материал и методы. Ацетат свинца крысы-самцы получали с питьевой водой в течение семи недель ежедневно из расчёта на одно животное — 60 мг/кг по свинцу. Полученное после спаривания с интактными самками потомство первого поколения (самцы) тестировали в «открытом поле» и определяли наличие ДНК-комет в половых клетках семенников и нервной ткани. Затем самцов подвергали экспозиции ацетатом свинца в той же дозе и после спаривания с интактными самками тестировали потомство второго поколения (самцов). 

Цель исследования — изучить на беспородных крысах-самцах эффекты действия ацетата свинца на поведение потомства первых двух поколений и выявить генотоксический эффект.

Результаты

Результаты. При воздействии ацетата свинца на крыс-самцов трансгенерационный эффект проявлялся у животных двух поколений в виде изменений структуры поведения: снижение двигательной и исследовательской активности в первом поколении и повышение во втором поколении. Исследование методом ДНК-комет выявило повреждения ДНК в клетках головного мозга у потомства наряду с отсутствием такового в сперматозоидах.

Обсуждение

Обсуждение. Особенностью настоящих исследований явилось установление изменений адекватного видоспецифического поведения животных первого и второго поколений после воздействия ацетата свинца не на материнский, а на отцовский организм. Генотоксический эффект у потомства может быть обусловлен эпигенетическими нарушениями при формировании новых половых клеток во время воздействия свинца. 

Заключение

Заключение. Воздействие ацетата свинца на взрослых особей-самцов белых крыс приводит к формированию нарушений двигательного и исследовательского компонента поведения, а также вызывает нарастание повреждённости ДНК в клетках головного мозга у потомства первого и второго поколений.

Introduction

Introduction. Lead is one of the priority factors of the environment, highly hazardous to human health and causing the greatest concern due to the accumulation in the environment. The paper presents the results of the studying the influence of lead on genotoxicity and motor activity of posterity of white rats obtained from males exposed to lead acetate. 

The aim of the study was to explore the effects of lead acetate action on the behavior of the offspring of the first two generations of male albino rats and to reveal the genotoxic effect.

Material and methods

Material and methods. Male albino rats received daily lead acetate with drinking water for 7 weeks (60 mg/kg). Obtained after mating with intact females first generation offspring (males) were tested in an “open field” and the presence of DNA comets in the sex cells of the testes and nervous tissue was determined. Then the males were exposed to lead acetate in the same dose and after mating with intact females, the male offspring of the second generation was tested according to a similar scheme. In all animals receiving a lead, its content in blood and testes was determined. 

Results

Results. The results of the conducted research showed that under the influence of lead acetate on male rats, the transgenerational effect was manifested in animals of the first two generations in the form of changes in the structure of behavior having a different orientation — a decrease in motor and research activity in the first generation and an increase in the second generation. The DNA comet study revealed no DNA damage in sperm cells in animals exposed to lead neither in their offspring. Along with this, the results of the study of the degree of DNA damage in animal brain cells showed a significant increase in DNA damage in the first generation after the exposure to lead. 

Discussion

Discussion. The effect of lead acetate on adult male albino rats leads to the formation of disturbances in motor and research component of behavior and also causes an increase in DNA damage in brain cells in first and second generations.

свинецбелые крысыпотомстводвигательная активностьДНК-кометыleadwhite ratsthe posterity of ratsmotor activityDNA cometsReferencesBudd P., Montgomery J., Evans J., Barreiro B. Human tooth enamel as a record of the comparative lead exposure of prehistoric and modern people.Sci. Total Environ. 2000; 263: 1-10Budd P., Montgomery J., Evans J., Barreiro B. Human tooth enamel as a record of the comparative lead exposure of prehistoric and modern people.Sci. Total Environ. 2000; 263: 1-10.Корбакова А.И., Сорокина Н.С., Молодкина Н.Н., Ермоленко А.Е., Веселовская К.А. Свинец и его действие на организм (обзор литературы). Мед. труда. 2001; 5: 29-34.Korbakova A.I., Sorokina N.S., Molodkina N.N., Ermolenko A.E., Veselovskaya K. A. Lead and its effect on the body (literature review). Med. truda. 2001; 5: 29-34. (in Russian)Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ). Информационный бюллетень № 379. Сентябрь 2013 г.Vsemirnaya Organizatsiya Zdravookhraneniya (VOZ). Informatsionnyy byulleten. 379. Sentyabr’ 2013. (in Russian)Зайцева Н.В. Свинец в системе мать-новорожденный как индикатор опасности химической нагрузки в регионах экологического неблагополучия. Гигиена и санитария. 2002; 4: 45-46.Zajceva N.V. Lead in the mother-newborn system as an indicator of the danger of chemical load in the regions of ecological trouble. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2002; 4: 45-46. (in Russian)Шубина О.С., Киреева Ю.В. Влияние свинцовой интоксикации на морфофункциональное состояние системы плацента плод. Вестник ОГУ. 2008; 88 (6): 118-21.Shubina O.S., Kireeva Yu.V. Influence of lead intoxication on the morphofunctional state of the fetus placenta system. Vestnik OGU. 2008; 88 (6): 118-21. (in Russian)Kasuba V., Rozgaj R., Varnai V.M., Piasek M. Lead acetate genotoxicity in suckling rats. Toxicol. Lett. 2001; 123: 117Kasuba V., Rozgaj R., Varnai V.M., Piasek M. Lead acetate genotoxicity in suckling rats. Toxicol. Lett. 2001; 123: 117.Рыжавский Б.Я., Михайлов В.И. Фельдшеров Ю.И., Обухова Г.Г. Влияние введения свинца беременным крысам на головной мозг их потомства (отдаленные последствия). Бюллетень эксперим. биол. и медицины. 2000; 1:28-30.Ryzhavskiy, B. Ya., Mikhaylov V.I., Yu. I. Fel’dsherov, G. G. Obukhova The impact of the introduction of lead to pregnant rats on the brain of their offspring (delayed consequences). Byulleten’ ehksperim. biol. i mediciny. 2000; 1:28-30. (in Russian)Грызлова Л.В., Киреева Ю.В., Шубина О.С. Влияние свинца на потомство белых крыс. Успехи совр. естествознания. 2006; 5: 68-9.Gryzlova L.V., Kireeva Yu.V., Shubina O.S. The effect of lead on the offspring of albino rats. Uspekhi sovr. estestvoznaniya. 2006; 5: 68-9. (in Russian)Явербаум П.М. Общие вопросы токсического действия свинца. Иркутск: Иркутский гос. ун-т; 2006.Yaverbaum P.M. General questions about the toxic effects of lead. Irkutsk: Irkutsk State university; 2006. (in Russian)Белолюбская Д.С., Рыжавский Б.Я., Лебедько О.А., Баранова С.Н. Влияние введения свинца беременным крысам на головной мозг их потомства: отдаленные последствия. Морфология. 2007; 1: 27-30.Belolyubskaya D.S., Ryzhavskiy B.Ya., Lebed’ko O.A., Baranova S.N. Effect of lead on pregnant rats on the brain of their offspring: long-term consequences. Morfologiya. 2007; 1: 27-30. (in Russian)Sen A., Heredia N., Senut M.-C., Land S. J., Hollocher K. T., Lu X., et al. Multigenerational epigenetic inheritance in humans: DNA methylation changes associated with maternal exposure to lead can be transmitted to the grandchildren. Scientific Reports. 2015; 5: 1-10. https://doi.org/10.1038/srep14466Sen A., Heredia N., Senut M.-C., Land S.J., Hollocher K.T., Lu X., et al. Multigenerational epigenetic inheritance in humans: DNA methylation changes associated with maternal exposure to lead can be transmitted to the grandchildren. Scientific Reports. 2015; 5: 1-10. https://doi.org/10.1038/srep14466.Sen A., Land S., Dereski M. O., Ruden D. M. Early life lead exposure causes gender-specific changes in the DNA methylation profile of DNA extracted from dried blood spots. Epigenomic. 2015; 7(3):379-93. https://doi.org/10.2217/epi.15.2Sen A., Land S., Dereski M. O., Ruden D. M. Early life lead exposure causes gender-specific changes in the DNA methylation profile of DNA extracted from dried blood spots. Epigenomic. 2015; 7(3):379-93. https://doi.org/10.2217/epi.15.2Рукавишников В.С., Соседова Л.М. Совершенствование методических подходов к экспериментальным исследованиям в области медицины труда. Мед. труда и пром. экология. 2013; 3: 1-6.Rukavishnikov V.S., Sosedova L.M. Improvement of methodological approaches to experimental research in the field of occupational medicine. Med.truda i prom.ekologiya. 2013; 3: 1-6. (in Russian)Дурнев А.Д., Жанатаев А.К., Анисина Е.А., Сиднева Е.С., Никитина В.А., Оганесянц Л.А., и др. Применение метода щелочного гель-электрофореза изолированных клеток для оценки генотоксических свойств природных и синтетических соединений. Метод. Рекомендации. М.; 2006.Durnev A.D., Zhanataev A.K., Anisina E.A., et al. Primenenie metoda shchelochnogo gel’-elektroforeza izolirovannykh kletok dlya otsenki genotoksicheskikh svoistv prirodnykh i sinteticheskikh soedinenii: Мetod. rekomendatsii. Moscow; 2006. (In Russ.)Дорогова В.Б., Лисецкая Л.Г., Журба О.М. Атомно-абсорбционный анализ микроэлементов в биосредах и метрологические основы контроля аналитических работ. Методические указания. Иркутск: Изд-во ГИУВ; 1999.Dorogova, V.B., Lisetskaya L.G., Zhurba O.M. Atomic absorption analysis of trace elements in biological media and metrological basis of the control of analytical work. Methodical instructions. Irkutsk: Izd-vo GIUV; 1999. (in Russian)Кравцов А.А., Шурыгин А.Я., Шурыгина Л.В., Злищева Л.И., Абрамова Н.О., Хаспеков Л.Г. Пренатальное воздействие ацетата свинца на антиоксидантную глутатионовую систему головного мозга новорожденных крысят in vivo и на нейритный рост in vitro. Нейрохимия. 2009; 26 (3): 225-31.Kravtsov A.A., Shurygin A.Ya., Shurygina L.V., Zlishcheva L.I., Abramova N.O., Khaspekov L.G. Prenatal effects of lead acetate on the antioxidant glutathione system of the brain of newborn rats in vivo and on neurite growth in vitro. Neurochemical Journal. 2009; 26 (3): 225–31. (in Russian)Bock J., Murmu M. S., Biala Y., Weinstock M., Braun K. Prenatal stress and neonatal handling induce sex-specific changes in dendritic complexity and dendritic spine density in hippocampal subregions of prepubertal rats. Neuroscience. 2011; 193:34-43.Bock J., Murmu M. S., Biala Y., Weinstock M., Braun K. Prenatal stress and neonatal handling induce sex-specific changes in dendritic complexity and dendritic spine density in hippocampal subregions of prepubertal rats. Neuroscience. 2011; 193:34-43.Gamma T.V., Katyushina O.V., Korenyuk I.I., Khusainov D.R., Kolotilova O.I., Cheretaev I.V. Modification of rat behavior during intoxication with heavy metals. Tavricheskiy mediko-biologicheskiy vestnik. 2012; 15 (57): 341-44. (in Russian)Gamma T.V., Katyushina O.V., Korenyuk I.I., Khusainov D.R., Kolotilova O.I., Cheretaev I.V. Modification of rat behavior during intoxication with heavy metals.. Tavricheskiy mediko-biologicheskiy vestnik. 2012; 15 (57): 341-44. (in Russian)Гамма Т.В., Катюшина О.В., Коренюк И.И., Хусаинов Д.Р., Колотилова О.И., Черетаев И.В. Модификация поведения крыс при интоксикации организма тяжелыми металлами. Таврический медико-биологический вестник. 2012; 15 (57): 341-44.Khlushchevskaya O.A. Age features of adaptation of organism to influence of lead. Deutschland: Lap. Lambert Academic Publishing; 2014. (in Russian)Хлущевская О.А. Возрастные особенности адаптации организма к воздействию свинца. Deutschland: Lap. Lambert Academic Publishing; 2014.Khlushchevskaya O.A., Khimich G.Z. Mechanisms of neurotoxicity of lead. Vestnik Karagand. univer. 2007; 46 (2):34-9. (in Russian)Хлущевская О.А., Химич Г.З. Механизмы нейротоксичности свинца. Вестник Караганд. универ. 2007; 46 (2):34-9.Chou D.W. Glutamate neurotoxicity and diseases of the nervous system. Neuron. 1988; 1:623-34.Гнидой И.М. Состояние ПОЛ и тио-дисульфидной системы у детей при воздействии свинца в низких дозах. Токсикологический вестник. 2000; 3:27-9.Gnidoy I.M. Condition of the SEX and thior-disulfide system in children exposed to lead at low doses. Toksikologicheskiy vestnik. 2000; 3:27-9. (in Russian)Трахтенберг И.М. Влияние свинца на развитие окислительного стресса. Токсикологический вестник. 2002; 3:22-6.Trakhtenberg I.M. Influence of lead on the development of oxidative stress. Toksikologicheskiy vestnik. 2002; 3:22-6. (in Russian)Stohs S.J., Bagchi D. Oxidative mechanisms in the toxity of metal ions. Free. Radic. Biol. Med. 1995; 18(2): 321-336.Stohs S.J., Bagchi D. Oxidative mechanisms in the toxity of metal ions. Free. Radic. Biol. Med. 1995; 18(2): 321-336.Heydari A. Effects of short-term and subchronic lead poising on nitric oxide metabolites and vascular responsiveness in rat. Toxicol. lett. 2006; 166(1):88-94.Heydari A. Effects of short-term and subchronic lead poising on nitric oxide metabolites and vascular responsiveness in rat. Toxicol. lett. 2006; 166(1):88-94.Hoffman D.J., Health A. Phosphorus amendment reduces hepatic and renal oxiolative stress in mallards ingesting lead-contaminated sediments. Toxicol. environm. 2006; 11:1039-53.Hoffman D.J., Health A. Phosphorus amendment reduces hepatic and renal oxiolative stress in mallards ingesting lead-contaminated sediments. Toxicol. environm. 2006; 11:1039-53.Correa M. Effect of chronic lead administration on ethanolinduced locomotor and brain catalase activity. Alcohols. 1999; 1:43-9.Correa M. Effect of chronic lead administration on ethanolinduced locomotor and brain catalase activity. Alcohols. 1999; 1:43-9.Gillis B.S., Arbieva Z., Gavin I.M. Analysis of lead toxicity in human cells. Genomics.2012; 13: 344-55.Gillis B.S., Arbieva Z., Gavin I.M. Analysis of lead toxicity in human cells. Genomics. .2012; 13: 344–55.Díaz-Barriga F., Mejía J., Rojas Е. del Castillo. Genotoxicity induced in CD-1 by inhaled lead: differential organ response. Мutagenesis. 2002; 17(1): 55-61.Díaz-Barriga F., Mejía J., Rojas Е. del Castillo. Genotoxicity induced in CD-1 by inhaled lead: differential organ response. Мutagenesis. 2002; 17(1): 55–61.Wright R.O., Schwartz J., Wright R.J., Bollati V., Tarantini L., Park S.K. et al. Biomarkers of lead exposure and DNA methylation within retro transposons. Environment.al Health Perspectives. 2010; 118(6): 790-95.Wright R.O., Schwartz J., Wright R.J., Bollati V., Tarantini L., Park S.K. et al. Biomarkers of lead exposure and DNA methylation within retro transposons. Environment.al Health Perspectives. 2010; 118(6): 790–95.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.