Введение

medlit

Гигиена и санитария

Hygiene and Sanitation

0016-99002412-0650

Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman

10.47470/0016-9900-2021-100-12-1462-1466

medlit-1891

Research Article

ПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ И ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ

PREVENTIVE TOXICOLOGY AND HYGIENIC STANDARTIZATION

Особенности и закономерности изменений нейрохимических показателей на разных этапах хронической интоксикации ртутью

Features and patterns of changes in neurochemical parameters at different stages of chronic mercury intoxication

https://orcid.org/0000-0002-5608-0818

Кудаева

Ирина Валерьевна

Kudaeva

Irina V.

Доктор мед. наук, доцент, зам. директора по научной работе, зав. КДЛ, ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований».

e-mail: kudaeva_irina@mail.ru

MD, PhD, DSci., associate professor, Deputy Director for scientific work, East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research,

e-mail: kudaeva_irina@mail.ru

kudaeva_irina@mail.ru

https://orcid.org/0000-0003-2536-1550

Рукавишников

В. С.

Rukavishnikov

Viktor S.

noemail@neicon.ru

https://orcid.org/0000-0002-0013-8013

Лахман

О. Л.

Lakhman

Oleg L.

noemail@neicon.ru

ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»East-Siberian Institute of Medical and Ecological Research

2021

23122021

1001214621466

2021

Кудаева И.В., Рукавишников В.С., Лахман О.Л.

Kudaeva I.V., Rukavishnikov V.S., Lakhman O.L.

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/1891

Введение

Введение. В настоящее время остаются недостаточно изученными особенности клинической картины и патогенез формирования и прогрессирования хронической интоксикации при воздействии ртути (ХРИ).

Цель работы — изучить особенности и закономерности изменения концентрации нейротрансмиттеров и нейротрофических факторов на разных этапах ХРИ.

Материалы и методы

Материалы и методы. Проведено когортное обследование 69 стажированных работников (группа 1), экспонированных ртутью; 18 лиц в начальном периоде ХРИ (группа 2) и 55 пациентов в отдалённом периоде (группа 3). Определяли содержание нейромедиаторов и нейротрофических факторов методом иммуноферментного анализа. В статистическую обработку включали тесты Вилкоксона, Краскела–Уоллиса и Манна–Уитни.

Результаты

Результаты. Установлены более высокие уровни гистамина во 2-й группе, низкие — метанефрина в 1-й группе, а норметанефрина — в 3-й группе. Выявлено повышение концентрации нейротрофического фактора мозга (BDNF) во 2-й группе по сравнению с 1-й и 3-й группами. Содержание нейротропина-3 в 3-й группе было статистически значимо ниже, чем во 2-й.

Заключение

Заключение. Общей закономерностью для всех стадий является увеличение концентрации норадреналина и цилиарного (глиального) нейротрофического фактора (CNTF). Ртутная нейроинтоксикация на всех этапах характеризуется высоким уровнем серотонина. Отличительной особенностью для стажированных рабочих является компенсаторное увеличение уровня норметанефрина и низкий уровень BDNF и нейротрофина-3 (NT-3). Для начального периода ХРИ характерно повышение содержания гистамина, BDNF и NT-3. Отдалённый период характеризуется дисбалансом концентрации изучаемых нейромедиаторов и нейротрофических факторов.

Участие авторов

Участие авторов:

Кудаева И

Кудаева И.В. — сбор и обработка материала, статистическая обработка, написание текста; редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи;

Рукавишников В

Рукавишников В.С. — концепция и дизайн исследования;

Лахман О

Лахман О.Л. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, редактирование.

Благодарности

Благодарности. Авторы выражают глубокую благодарность врачам клиники и сотрудникам лаборатории иммунобиохимических и молекулярно-генетических исследований за длительное и плодотворное сотрудничество по теме исследования.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила

Поступила: 04.10.2021 / Принята к печати: 25.11.2021 / Опубликована: 30.12.2021

Introduction

Introduction. At present, the features of the clinical picture and pathogenesis of the formation and progression of chronic intoxication under the influence of mercury remain insufficiently studied.

Purpose

Purpose. To study the features and patterns of changes in the neurotransmitters and neurotrophic factors concentration at different stages of chronic mercury intoxication (CMI).

Materials and methods

Materials and methods. A cohort examination of 69 workers (group 1) exposed to mercury, 18 individuals in the initial period of CMI (group 2), and 55 patients in the long-term period (group 3) were carried out. The content of neurotransmitters and neurotrophic factors was determined by enzyme immunoassay. The statistical processing included Wilcoxon, Kruskal-Wallis and Mann-Whitney tests.

Results

Results. Higher levels of histamine were found in group 2, low levels of metanephrine in group 1, and normetanephrine in group 3. An increase in the BDNF concentration was revealed in group 2 compared with groups 1 and 3. The content of neurotrophin-3 in group 3 was statistically significantly lower than in group 2.

Conclusion

Conclusion. The general pattern for all stages is an increase in the norepinephrine and CNTF concentration. Mercury neurointoxication at all stages is characterized by high serotonin levels. A distinctive feature for trained workers is a compensatory increase in the normetanephrine level and a low BDNF and NT-3. For the initial period of CMI, an increase in the histamine, BDNF and NT-3 content is characteristic. The long-term period is characterized by an imbalance in the concentration of the studied neurotransmitters and neurotrophic factors.

Contribution

Contribution:

Kudaeva I

Kudaeva I.V. — collection and processing of material, statistical processing, writing text, editing.

Rukavishnikov V

Rukavishnikov V.S. — concept and design of the study.

Lakhman O

Lakhman O.L. — concept and design of the study, collection and processing of material, editing.

All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgment

Acknowledgment. The study had no sponsorship. The authors express their deep gratitude to the doctors of the clinic and the staff of the laboratory of biochemical and molecular genetic research for long-term and fruitful cooperation on the research topic.

Received

Received: October 4, 2021 / Accepted: November 25, 2021 / Published: December 30, 2021

ртутьнейроинтоксикацияBDNFCNTFNT-3катехоламины

mercuryneurointoxicationBDNFCNTFNT-3catecholamines

References1

Doering S., Bose-O’Reilly S., Berger U. Essential indicators identifying chronic inorganic mercury intoxication: Pooled analysis across multiple cross-sectional studies. PLoS One. 2016; 11(8): e0160323. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0160323

Santos-Sacramento L., Arrifano G.P., Lopes-Araújo A., Augusto-Oliveira M., Albuquerque-Santos R., Takeda P.Y., et al. Human neurotoxicity of mercury in the Amazon: A scoping review with insights and critical considerations. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2021; 208: 111686. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.111686

Carrillo-de Sauvage M.A., Flament J., Bramoulle Y., Ben Haim L., Guillermier M., Berniard A., et al. The neuroprotective agent CNTF decreases neuronal metabolites in the rat striatum: an in vivo multimodal magnetic resonance imaging study. J. Cereb. Blood Flow Metab. 2015; 35(6): 917-21. https://doi.org/10.1038/jcbfm.2015.48

Linnerbauer M., Rothhammer V. Protective functions of reactive astrocytes following central nervous system insult. Front. Immunol. 2020; 11: 573256. https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.573256

Chen S.D., Wu C.L., Hwang W.C., Yang D.I. More Insight into BDNF against Neurodegeneration: Anti-Apoptosis, Anti-Oxidation, and Suppression of Autophagy. Int. J. Mol. Sci. 2017; 18(3): 545. https://doi.org/10.3390/ijms18030545

Zhang W., Cui X., Gao Y., Sun L., Wang J., Yang Y. et al. Role of pigment epithelium-derived factor (PEDF) on arsenic-induced neuronal apoptosis. Chemosphere. 2019; 215: 925-31. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.10.100

Zhang W., Cui X., Gao Y., Sun L., Wang J., Yang Y. et al. Role of pigment epithelium-derived factor (PEDF) on arsenic-induced neuronal apoptosis. Chemosphere. 2019; 215: 925–31. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.10.100

Соседова Л.М., Кудаева И.В., Титов Е.А., Якимова Н.Л., Маснавиева Л.Б., Катаманова Е.В. Морфологические и нейрохимические эффекты в отдаленном периоде ртутной интоксикации (экспериментальные данные). Медицина труда и промышленная экология. 2009; (1): 37-42

Sosedova L.M., Kudaeva I.V., Titov E.A., Yakimova N.L., Masnavieva L.B., Katamanova E.V. Morphologic and neurochemical effects in long-term period of mercurial intoxication (experimental data). Meditsina truda i promyshlennaya ekologiya. 2009; (1): 37–42. (in Russian)

Zhou C.C., Fu H., Zhang G.Y., Ma J.W., Ni M., Li D.J., et al. Effects of low-level mercury exposure on brain-derived neurotrophic factor in preschool children. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2021; 208: 111642. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.111642

Zaw Y.H., Taneepanichskul N. Blood heavy metals and brain-derived neurotrophic factor in the first trimester of pregnancy among migrant workers. PLoS One. 2019; 14(6): e0218409. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0218409

Li A.M., Chan M.H., Leung T.F., Cheung R.C., Lam C.W., Fok T.F. Mercury intoxication presenting with tics. Arch. Dis. Child. 2000; 83(2): 174-5. https://doi.org/10.1136/adc.83.2.174

Li A.M., Chan M.H., Leung T.F., Cheung R.C., Lam C.W., Fok T.F. Mercury intoxication presenting with tics. Arch. Dis. Child. 2000; 83(2): 174–5. https://doi.org/10.1136/adc.83.2.174

Колесов В.Г., Мещерягин В.А., Лахман О.Л., Шевченко О.И. Психопатологические проявления отдаленного периода профессиональных нейроинтоксикаций. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2005; 105(1): 25-38.

Kolesov V.G., Meshcheryagin V.A., Lakhman O.L., Shevchenko O.I. Late psychopathological manifestation of professional neurointoxications. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii im. S.S. Korsakova. 2005; 105(1): 25–38. (in Russian)

Кудаева И.В., Дьякович О.А., Катаманова Е.В., Попкова О.В., Маснавиева Л.Б. Клинико-биохимическая характеристика нарушений нервной системы и риски основных общепатологических синдромов у работающих на ртутном производстве. Гигиена и санитария. 2015; 94(7): 68-72.

Kudaeva I.V., Dyakovich O.A., Katamanova E.V., Popkova O.V., Masnavieva L.B. Clinical and biochemical characteristics of disorders of the nervous system and the risks of common pathological syndromes in mercury production workers. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2015; 94(7): 68–72. (in Russian)

Monnet-Tschudi F., Zurich M.G., Boschat C., Corbaz A., Honegger P. Involvement of environmental mercury and lead in the etiology of neurodegenerative diseases. Rev. Environ. Health. 2006; 21(2): 105-17. https://doi.org/10.1515/reveh.2006.21.2.105

Moiseyenko Y.V., Sukhorukov V.I., Pyshnov G.Y., Mankovska I.M., Rozova K.V., Miroshnychenko O.A., et al. Antarctica challenges the new horizons in predictive, preventive, personalized medicine: preliminary results and attractive hypotheses for multi-disciplinary prospective studies in the Ukrainian “Akademik Vernadsky” station. EPMA J. 2016; 7(1): 11. https://doi.org/10.1186/s13167-016-0060-8

Marien M.R., Colpaert F.C., Rosenquist A.C. Noradrenergic mechanisms in neurodegenerative diseases: a theory. Brain Res. Rev. 2004; 45(1): 38-78. https://doi.org/10.1016/j.brainresrev.2004.02.002

Marien M.R., Colpaert F.C., Rosenquist A.C. Noradrenergic mechanisms in neurodegenerative diseases: a theory. Brain Res. Rev. 2004; 45(1): 38–78. https://doi.org/10.1016/j.brainresrev.2004.02.002

Ryding E., Lindström M., Träskman-Bendz L. The role of dopamine and serotonin in suicidal behaviour and aggression. Prog. Brain Res. 2008; 172: 307-15. https://doi.org/10.1016/S0079-6123(08)00915-1

Ryding E., Lindström M., Träskman-Bendz L. The role of dopamine and serotonin in suicidal behaviour and aggression. Prog. Brain Res. 2008; 172: 307–15. https://doi.org/10.1016/S0079-6123(08)00915-1

Zhang-James Y., Faraone S.V. Genetic architecture for human aggression: A study of gene-phenotype relationship in OMIM. Am J. Med. Genet B. Neuropsychiatr. Genet. 2016; 171(5): 641-9. https://doi.org/10.1002/ajmg.b.32363

Доведова Е.Л. Активность дофаминергической системы мозга при введении экзогенного ДОФА. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2008; 108(9): 73-5.

Dovedova E.L. Brain dopaminergic activity in response to exogenous DOPA. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii im. S.S. Korsakova. 2008; 108(9): 73–5.

Головко А.И. Нейротрофические факторы головного мозга. Нейрохимические и наркологические аспекты. Нейрохимия. 2008; 25(4): 261-71.

Golovko A.I. Brain neurotrophic factors. Neurochemical and narcological aspects. Neyrokhimiya. 2008; 25(4): 261–71. (in Russian)

Tatagiba M., Rosahl S., Blömer U., Gharabaghi A., Böhme M., Samii M. Neurotropin-3 and spinal ganglion neurons. J. Neurosurg. 2001; 94(1): 147-9.

Tatagiba M., Rosahl S., Blömer U., Gharabaghi A., Böhme M., Samii M. Neurotropin-3 and spinal ganglion neurons. J. Neurosurg. 2001; 94(1): 147–9.

Chourbaji S., Brandwein C., Gass P. Altering BDNF expression by genetics and/or environment. Neurosci. Biobehav. Rev. 2011; 35(3): 599-611. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2010.07.003

Chourbaji S., Brandwein C., Gass P. Altering BDNF expression by genetics and/or environment. Neurosci. Biobehav. Rev. 2011; 35(3): 599–611. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2010.07.003

Zhang E., Liao P. Brain-derived neurotrophic factor. J. Neurosci. Res. 2020; 98(3): 537-48. https://doi.org/10.1002/jnr.24510

Zhang E., Liao P. Brain-derived neurotrophic factor. J. Neurosci. Res. 2020; 98(3): 537–48. https://doi.org/10.1002/jnr.24510

Gioiosa L., Iannitelli A., Aloe L. Stress, anxiety and schizophrenia and neurotrophic factors: the pioneer studies with nerve growth factor. Riv. Psichiatr. 2009; 44(2): 88-94. https://doi.org/10.1708/420.4978

Gioiosa L., Iannitelli A., Aloe L. Stress, anxiety and schizophrenia and neurotrophic factors: the pioneer studies with nerve growth factor. Riv. Psichiatr. 2009; 44(2): 88–94. https://doi.org/10.1708/420.4978

Mendell L.M., Munson J.B., Arvanian V.L. Neurotrophins and synaptic plasticity in the mammalian spinal cord. J. Physiol. 2001; 533(Pt. 1): 91-7. https://doi.org/10.1111/j.1469-7793.2001.0091b.x

Mendell L.M., Munson J.B., Arvanian V.L. Neurotrophins and synaptic plasticity in the mammalian spinal cord. J. Physiol. 2001; 533(Pt. 1): 91–7. https://doi.org/10.1111/j.1469-7793.2001.0091b.x

Arvanian V. Role of neurotrophins in spinal plasticity and locomotion. Curr. Pharm. Des. 2013; 19(24): 4509-16. https://doi.org/10.2174/13816128113199990378

Arvanian V. Role of neurotrophins in spinal plasticity and locomotion. Curr. Pharm. Des. 2013; 19(24): 4509–16. https://doi.org/10.2174/13816128113199990378

Бородинова А.А., Соложин С.В. Различия биологических функций BDNF и proBDNF в центральной нервной системе. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2016; 66(1): 3-23. https://doi.org/10.7868/S0044467716010044

Borodinova A.A., Solozhin S.V. Diversity of proBDNF and mBDNF functions in the central nervous system. Zhurnal vysshey nervnoy deyatel’nosti im. I.P. Pavlova. 2016; 66(1): 3–23. https://doi.org/10.7868/S0044467716010044 (in Russian)

Tzeng S.F., Huang H.Y. Downregulation of inducible nitric oxide synthetase by neurotrophin-3 in microglia. J. Cell Biochem. 2003; 90(2): 227-33. https://doi.org/10.1002/jcb.10658

Tzeng S.F., Huang H.Y. Downregulation of inducible nitric oxide synthetase by neurotrophin-3 in microglia. J. Cell Biochem. 2003; 90(2): 227–33. https://doi.org/10.1002/jcb.10658

Кудаева И.В., Попкова О.В. Оксид азота как возможная мишень патогенетической терапии при нейроинтоксикациях производственными факторами. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2012; (5-2): 34-8

Kudaeva I.V., Popkova O.V. Nitric oxide as a possible target of pathogenetic therapy at the neurointoxication by industrial factors. Byulleten’ Vostochno-Sibirskogo nauchnogo tsentra Sibirskogo otdeleniya Rossiyskoy akademii meditsinskikh nauk. 2012; (5–2): 34–8. (in Russian)

Gu Y.L., Gao G.Q., Ma N., Ye L.L., Zhang L.W., Gao X., et all. CNTF protects neurons from hypoxic injury through the activation of STAT3pTyr705. Int. J. Mol. Med. 2016; 38(6): 1915-21. https://doi.org/10.3892/ijmm.2016.2769

Gu Y.L., Gao G.Q., Ma N., Ye L.L., Zhang L.W., Gao X., et all. CNTF protects neurons from hypoxic injury through the activation of STAT3pTyr705. Int. J. Mol. Med. 2016; 38(6): 1915–21. https://doi.org/10.3892/ijmm.2016.2769

Sendtner M., Carroll P., Holtmann B., Hughes R.A., Thoenen H. Ciliary neurotrophic factor. J. Neurobiol. 1994; 25(11): 1436-53. https://doi.org/10.1002/neu.480251110

Sendtner M., Carroll P., Holtmann B., Hughes R.A., Thoenen H. Ciliary neurotrophic factor. J. Neurobiol. 1994; 25(11): 1436–53. https://doi.org/10.1002/neu.480251110

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