medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2021-100-1-66-72medlit-1184Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL INVESTIGATIONSВлияние производных анилинопиримидинов и карбаматов на оксидативный статус крысThe influence of anilinopyrimidine and carbamate derivatives on the rat redox statushttps://orcid.org/0000-0002-9959-6507РакитскийВ. Н.RakitskiiValerii N.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1539-1633МасальцевГлеб ВикторовичMasaltsevGleb V.

Науч. сотр. отд. токсикологии и гигиены окружающей среды Института гигиены, токсикологии пестицидов и химической безопасности ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, Мытищи.

e-mail: masaltsevgv@fferisman.ru

MD, researcher of the Department of toxicology and environmental hygiene of the Institute of hygiene, toxicology of pesticides and chemical safety of the Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation.

e-mail: masaltsevgv@fferisman.ru

masaltsevgv@fferisman.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0444-1095ВещемоваТ. Е.VeshchemovaTatiana E.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0519-3257ЧхвиркияЕ. Г.ChhvirkijaElena G.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3514-5886ЛохинК. Б.LokhinKonstantin B.noemail@neicon.ruФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаFederal scientific center of hygiene named after F.F. Erisman20210802202110016672Copyright © Ракитский В.Н., Масальцев Г.В., Вещемова Т.Е., Чхвиркия Е.Г., Лохин К.Б., 20212021Ракитский В.Н., Масальцев Г.В., Вещемова Т.Е., Чхвиркия Е.Г., Лохин К.Б.Rakitskii V.N., Masaltsev G.V., Veshchemova T.E., Chhvirkija E.G., Lokhin K.B.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/1184Введение

Введение. Окислительный стресс может возникнуть в ответ на токсическое влияние пестицидов. Проведено исследование влияния двух технических продуктов пестицидов на ферменты системы антиоксидантной защиты теплокровных при хронической пищевой экспозиции.

Материалы и методы

Материалы и методы. 90 конвенциональных крыс-самцов содержали в виварии ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора на протяжении 1 года. Объекты испытания – фунгицид из класса анилинопиримидинов (соединение А) и инсектицид из класса карбаматов (соединение Б) вводили в корм животных в дозах 0; 2; 20; 120 и 240 мг/кг массы тела и 0; 2,5; 5 и 20 мг/кг массы тела соответственно. Выбранные дозы соответствовали диапазонам, указанным в отчётах Объединённого заседания ФАО/ВОЗ по остаткам пестицидов. Влияние исследуемых соединений на общий антиоксидантный статус оценивали через 3; 6; 9 и 12 мес по активности ферментов: супероксиддисмутазы (СОД), глутатионпероксидазы (ГПО), глутатионредуктазы (ГР) и каталазы (КАТ).

Результаты

Результаты. Объекты испытания вызывали статистически значимые изменения активности ферментов уже на 3-й месяц обработки по сравнению с животными сопутствующего отрицательного контроля. Через 12 мес регистрировали статистически значимый тренд повышения активности ГР (p = 0,381, p = 0,017) и ГПО (p = 0,355, p = 0,024), но не СОД и КАТ, от увеличения дозы соединения А. Соединение Б вызвало статистически значимое повышение активности СОД через 9 и 12 мес (p = 0,491, p = 0,006; p = 0,506, p = 0,003).

Заключение

Заключение. Приведённые наблюдения говорят в пользу того, что соединения А и Б могут способствовать процессу перекисного окисления липидов. При этом регистрировали окислительный всплеск в ответ на влияние соединения Б, вероятно, вызванный апоптозом Т-лимфоцитов.

Introduction

Introduction. Oxidative stress can occur as the response to the toxic effects of pesticides. A study of the effect of two generic pesticides on the enzymes of the antioxidant defense system of warm-blooded animals was carried out within the framework of chronic food exposure.

Material and Methods

Material and Methods. 90 conventional male rats were kept in the vivarium of the Federal scientific center of hygiene named after F.F. Erisman for a year. Test objects including fungicide of the anilinopyrimidines class (compound A) and insecticide from of the carbamates class (compound B) were introduced into animal feed at doses of 0; 2; 20; 120 and 240 mg/kg body weight and 0; 2.5; 5 and 20 mg/kg body weight, respectively. Doses corresponded to the ranges found in the reports by the Joint Meeting of the FAO/WHO Meeting on Pesticide Residues for the original compounds in chronic toxicity studies. The effect of the studied compounds on the general antioxidant status (the activity of enzymes: superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPO), glutathione reductase (GR) and catalase (CAT)) was assessed at 3, 6, 9, and 12 months.

Results

Results. The test objects caused statistically significant changes in enzyme activity as early as at 3 months of the treatment, compared with animals of the concurrent negative control. For the compound A: a statistically significant dose-dependent increase in the activity of GR (Rho = 0.381, p = 0.017) and GAP (Rho = 0.355, p = 0.024), but not SOD and CAT, was recorded at 12 months. The compound B caused a statistically significant dose-dependent increase in SOD activity at 9 and 12 months (Rho = 0.491, p = 0.006; Rho = 0.506, p = 0.003)

Conclusion

Conclusion. These observations indicate that compounds A and B could promote lipid peroxidation. Oxidative burst was registered in response to the influence of the compound B, which may have been caused by apoptosis of T-lymphocytes.

пестицидыкарбаматыанилинопиримидиныоксидативный статусглутатионсупероксиддисмутазакаталазаpesticidescarbamatesanilinopyrimidinesredox statusglutathionesuperoxide dismutasecatalaseReferencesGulcin İ. Antioxidants and antioxidant methods: an updated overview. Arch. Toxicol. 2020; 94(3): 651-715. https://doi.org/10.1007/s00204-020-02689-3Gulcin İ. Antioxidants and antioxidant methods: an updated overview. Arch. Toxicol. 2020; 94(3): 651–715. https://doi.org/10.1007/s00204-020-02689-3Gemma C., Vila J., Bachstetter A., Bickford P.C. Oxidative stress and the aging brain: From theory to prevention. In: Riddle D.R., ed. Frontiers in Neuroscience. Brain Aging: Models, Methods, and Mechanisms. Boca Raton: CRC Press, Taylor & Francis Group; 2007: 353-74.Gemma C., Vila J., Bachstetter A., Bickford P.C. Oxidative stress and the aging brain: From theory to prevention. In: Riddle D.R., ed. Frontiers in Neuroscience. Brain Aging: Models, Methods, and Mechanisms. Boca Raton: CRC Press, Taylor & Francis Group; 2007: 353–74.Fukai T., Ushio-Fukai M. Superoxide dismutases: role in redox signaling, vascular function, and diseases. Antioxid. Redox. Signal. 201; 15(6): 1583-606. https://doi.org/10.1089/ars.2011.3999Fukai T., Ushio-Fukai M. Superoxide dismutases: role in redox signaling, vascular function, and diseases. Antioxid. Redox. Signal. 201; 15(6): 1583–606. https://doi.org/10.1089/ars.2011.3999Abdollahi M., Ranjbar A., Shadnia S., Nikfar S., Rezaiee A. Pesticides and oxidative stress: a review. Med. Sci. Monit. 2004; 10(6): RA141-7.Abdollahi M., Ranjbar A., Shadnia S., Nikfar S., Rezaiee A. Pesticides and oxidative stress: a review. Med. Sci. Monit. 2004; 10(6): RA141–7.Rakitskii V., Sinitskaya T., Malinovskaya N., Tsatsakis A., Tsakalof A. Metribuzin effect on antioxidant system of warm-blooded animals. Toxicol. Letters. 2016; 258(Suppl.): 256. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2016.06.1905Rakitskii V., Sinitskaya T., Malinovskaya N., Tsatsakis A., Tsakalof A. Metribuzin effect on antioxidant system of warm-blooded animals. Toxicol. Letters. 2016; 258(Suppl.): 256. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2016.06.1905Ракитский В.Н., Синицкая Т.А., Малиновская Н.Н. Изучение антиоксидантного статуса белых крыс при воздействии производных триазинов и сульфонилмочевины. Санитарный врач. 2011; (5): 031-6.Rakitskiy V.N., Sinitskaya T.A., Malinovskaya N.N. Study of the antioxidant status of white rats under the influence of triazine- and sulfonylurea derivatives. Sanitarnyy vrach. 2011; (5): 031–6. (in Russian)Масальцев Г.В., Вещемова Т.Е., Илюшина Н.А., Кара Л.А., Дмитричева О.О., Макарова М.А. и соавт. Влияние пестицидов дженериков из классов анилинопиримидинов и карбаматов на антиоксидантный статус крыс. В кн.: Материалы XI Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов Роспотребнадзора «Современные проблемы эпидемиологии, микробиологии и гигиены». Уфа; 2019: 432-5.Masal’tsev G.V., Veshchemova T.E., Ilyushina N.A., Kara L.A., Dmitricheva O.O., Makarova M.A., et al. Effect of generic pesticides from the classes of anilinopyrimidines and carbamates on the antioxidant status of rats. In: Proceedings of the XI All-Russian Scientific and Practical Conference of Young scientists and Specialists of Rospotrebnadzor «Modern problems of Epidemiology, Microbiology and Hygiene» [Materialy XI Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii molodykh uchenykh i spetsialistov Rospotrebnadzora «Sovremennye problemy epidemiologii, mikrobiologii i gigieny»]. Ufa; 2019: 432-5. (in Russian)Илюшина Н.А. Оценка эквивалентности технических продуктов пестицидов-аналогов оригинальным действующим веществам по критерию «Мутагенность». Экологическая генетика. 2019; 17(2): 101-12. https://doi.org/10.17816/ecogen172101-112Ilyushina N.A. Assessment of the equivalence of technical materials of analogous pesticides to original active substances on the basis of «mutagenicity» criterion. Ekologicheskaya genetika. 2019; 17(2): 101–12. https://doi.org/10.17816/ecogen172101-112 (in Russian)Buchenauer H., Walker F., Gisi U., Müller U. Fungicides acting on amino acids and protein synthesis. In: Krämer W., Schirmer U., Jeschke P., Witschel M., eds. Modern Crop Protection Compounds. Weinheim: Wiley-VCH; 2011; 693-714. https://doi.org/10.1002/9783527644179.ch16Buchenauer H., Walker F., Gisi U., Müller U. Fungicides acting on amino acids and protein synthesis. In: Krämer W., Schirmer U., Jeschke P., Witschel M., eds. Modern Crop Protection Compounds. Weinheim: Wiley-VCH; 2011; 693–714. https://doi.org/10.1002/9783527644179.ch16Hirooka T., Ishii H. Chemical control of plant diseases. J. Gen. Plant Pathol. 2013; 79(6): 390-401. https://doi.org/10.1007/s10327-013-0470-6Hirooka T., Ishii H. Chemical control of plant diseases. J. Gen. Plant Pathol. 2013; 79(6): 390–401. https://doi.org/10.1007/s10327-013-0470-6Справочник пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. М.: Листерра; 2019Directory of pesticides and agrochemicals permitted for use on the territory of the Russian Federation. Moscow: Listerra; 2019. (in Russian)Tiwari B., Kharwar S., Tiwari D.N. Pesticides and rice agriculture. In: Cyanobacteria. New York: Academic Press; 2019: 303-25. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814667-5.00015-5Tiwari B., Kharwar S., Tiwari D.N. Pesticides and rice agriculture. In: Cyanobacteria. New York: Academic Press; 2019: 303–25. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814667-5.00015-5Fukuto T.R. Mechanism of action of organophosphorus and carbamate insecticides. Environ. Health Perspect. 1990; 87: 245-54. https://doi.org/10.1289/ehp.9087245Fukuto T.R. Mechanism of action of organophosphorus and carbamate insecticides. Environ. Health Perspect. 1990; 87: 245–54. https://doi.org/10.1289/ehp.9087245Ramírez-Santana M., Zúñiga-Venegas L., Corral S., Roeleveld N., Groenewoud H., Van der Velden K., et al. Reduced neurobehavioral functioning in agricultural workers and rural inhabitants exposed to pesticides in northern Chile and its association with blood biomarkers inhibition. Environ. Health. 2020; 19(1): 84. https://doi.org/10.1186/s12940-020-00634-6Ramírez-Santana M., Zúñiga-Venegas L., Corral S., Roeleveld N., Groenewoud H., Van der Velden K., et al. Reduced neurobehavioral functioning in agricultural workers and rural inhabitants exposed to pesticides in northern Chile and its association with blood biomarkers inhibition. Environ. Health. 2020; 19(1): 84. https://doi.org/10.1186/s12940-020-00634-6Королюк М.А., Иванова Л.К., Майорова И.Г., Токарева В.А. Метод определения активности каталазы. Лабораторное дело. 1988; (4): 44-7.Korolyuk M.A., Ivanova L.K., Mayorova I.G., Tokareva V.A. Method for determination of catalase activity. Laboratornoe delo. 1988; (4): 44–7 (in Russian)Халафян А.А. STATISTICA 6. Статистический анализ данных. М.: Бином-Пресс; 2007.Khalafyan A.A. STATISTICA 6. Statistical Data Analysis [STATISTICA 6. Statisticheskiy analiz dannykh]. Moscow: Binom-Press; 2007. (in Russian)Catalá A. A synopsis of the process of lipid peroxidation since the discovery of the essential fatty acids. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2010; 399(3): 318-23. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2010.07.087Catalá A. A synopsis of the process of lipid peroxidation since the discovery of the essential fatty acids. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2010; 399(3): 318–23. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2010.07.087Lubos E., Loscalzo J., Handy D.E. Glutathione peroxidase-1 in health and disease: from molecular mechanisms to therapeutic opportunities. Antioxid. Redox Signal. 2011; 15(7): 1957-97. https://doi.org/10.1089/ars.2010.3586Lubos E., Loscalzo J., Handy D.E. Glutathione peroxidase-1 in health and disease: from molecular mechanisms to therapeutic opportunities. Antioxid. Redox Signal. 2011; 15(7): 1957–97. https://doi.org/10.1089/ars.2010.3586Roušar T., Parik P., Kucera O., Bartoš M., Cervinková Z. Glutathione reductase is inhibited by acetaminophen-glutathione conjugate in vitro. Physiol. Res. 2010; 59(2): 225-32.Roušar T., Parik P., Kucera O., Bartoš M., Cervinková Z. Glutathione reductase is inhibited by acetaminophen-glutathione conjugate in vitro. Physiol. Res. 2010; 59(2): 225–32.Imlay J.A. Pathways of oxidative damage. Annu. Rev. Micro. 2003; 57: 395-418. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.57.030502.090938Imlay J.A. Pathways of oxidative damage. Annu. Rev. Micro. 2003; 57: 395–418. https://doi.org/10.1146/annurev.micro.57.030502.090938Stuart L.M., Ezekowitz R.A. Phagocytosis: elegant complexity. Immunity. 2005; 22(5): 539-50. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2005.05.002Stuart L.M., Ezekowitz R.A. Phagocytosis: elegant complexity. Immunity. 2005; 22(5): 539–50. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2005.05.002Dhouib I.B., Annabi A., Jallouli M., Marzouki S., Gharbi N., Elfazaa S., et al. Carbamates pesticides induced immunotoxicity and carcinogenicity in human: A review. J. Appl. Biomed. 2016; 14(2): 85-90. https://doi.org/10.1016/j.jab.2016.01.001Dhouib I.B., Annabi A., Jallouli M., Marzouki S., Gharbi N., Elfazaa S., et al. Carbamates pesticides induced immunotoxicity and carcinogenicity in human: A review. J. Appl. Biomed. 2016; 14(2): 85–90. https://doi.org/10.1016/j.jab.2016.01.001Li Q., Kobayashi M., Kawada T. Carbamate pesticide-induced apoptosis in human T-lymphocytes. Int. J. Environ. Res. Public. Health. 2015; 12(4): 3633-45. https://doi.org/10.3390/ijerph120403633Li Q., Kobayashi M., Kawada T. Carbamate pesticide-induced apoptosis in human T-lymphocytes. Int. J. Environ. Res. Public. Health. 2015; 12(4): 3633–45. https://doi.org/10.3390/ijerph120403633Vidyasagar J., Karunakar N., Reddy M.S., Rajnarayana K., Surender T., Krishna D.R. Oxidative stress and antioxidant status in acute organophosphorous insecticide poisoning. Ind. J. Pharmacol. 2004; 36(2): 76-9.Vidyasagar J., Karunakar N., Reddy M.S., Rajnarayana K., Surender T., Krishna D.R. Oxidative stress and antioxidant status in acute organophosphorous insecticide poisoning. Ind. J. Pharmacol. 2004; 36(2): 76–9.

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