medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2023-102-6-597-600vpwgxgmedlit-3200Research ArticleПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ И ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕPREVENTIVE TOXICOLOGY AND HYGIENIC STANDARTIZATIONМорфологические изменения в паренхиме печени крыс при подострой интоксикации акриламидом и возможность их профилактической коррекцииMorphological changes in the liver parenchyma in rats under subacute acrylamide intoxication and the possibility of their preventive treatmenthttps://orcid.org/0000-0002-1856-3173БайгильдинСамат СагадатовичBaygildinSamat S.

Канд. биол. наук, мл. науч. сотр. отд. токсикологии и генетики с экспериментальной клиникой лабораторных животных ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека».

e-mail: baigildin.samat@yandex.ru

MD, PhD, junior researcher of the department of toxicology and genetics with an experimental clinic of laboratory animals, Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology, Ufa, 450106, Russian Federation.

e-mail: baigildin.samat@yandex.ru

baigildin.samat@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8798-0846РепинаЭльвира Ф.RepinaElvira F.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0039-6757КаримовДенис О.KarimovDenis O.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3510-2595БакировАхат Б.BakirovAhat B.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2995-310XГимадиеваАльфия Р.GimadievaAlfiya R.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5596-8180ХуснутдиноваНадежда Ю.KhusnutdinovaNadezhda Yu.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2435-6936ТимашеваГульнара В.TimashevaGulnara V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7309-4990АхмадеевАйдар Р.AkhmadeevAidar R.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7957-2399СмолянкинДенис А.SmolyankinDenis A.noemail@neicon.ruФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека»Ufa Research Institute of Occupational Health and Human EcologyФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека»; ФГБОУ ВО «Башкирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииUfa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology; Bashkir State Medical University of the Russian Health MinistryУфимский институт химии – обособленное структурное подразделение ФГБНУ «Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук»Ufa Institute of Chemistry2023310720231026597600Copyright © Байгильдин С.С., Репина Э.Ф., Каримов Д.О., Бакиров А.Б., Гимадиева А.Р., Хуснутдинова Н.Ю., Тимашева Г.В., Ахмадеев А.Р., Смолянкин Д.А., 20232023Байгильдин С.С., Репина Э.Ф., Каримов Д.О., Бакиров А.Б., Гимадиева А.Р., Хуснутдинова Н.Ю., Тимашева Г.В., Ахмадеев А.Р., Смолянкин Д.А.Baygildin S.S., Repina E.F., Karimov D.O., Bakirov A.B., Gimadieva A.R., Khusnutdinova N.Y., Timasheva G.V., Akhmadeev A.R., Smolyankin D.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/3200Введение

Введение. Акриламид, используемый в промышленности, образуется также в пищевых продуктах при высокотемпературной обработке. Это вещество оказывает токсическое действие на нервную, репродуктивную и другие системы организма, обладает канцерогенными и генотоксичными свойствами. Учитывая достаточно серьёзную угрозу акриламида для здоровья человека, актуальным является проведение дальнейших фундаментальных исследований для изучения механизма его действия на организм и возможности коррекции вызванных им нарушений.

Цель исследования — провести оценку морфологических изменений в печени экспериментальных животных при подостром воздействии акриламида и изучить возможность профилактической коррекции комплексными соединениями на основе оксиметилурацила.

Материалы и методы

Материалы и методы. На аутбредных крысах-самках проведены экспериментальные исследования подострого воздействия акриламида в дозе 20 мг/кг массы тела на гистологическую структуру печени. Изучена эффективность профилактического введения комплексных соединений оксиметилурацила с аскорбиновой кислотой, с сукцинатом натрия и ацетилцистеином.

Результаты

Результаты. В результате проведённых исследований установлено, что воздействие акриламида в дозе 20 мг/кг массы тела в течение 28 дней вызывает незначительные морфологические изменения в структуре печени экспериментальных крыс: обнаруживались только фокальные клеточные инфильтраты в центролобулярных зонах. В группах крыс, которым осуществлялось профилактическое введение комплексных соединений на основе оксиметилурацила, не наблюдалось образования инфильтратов и других патологических изменений.

Ограничения исследования заключаются в проведении экспериментальных исследований для изучения патоморфологических изменений в печени экспериментальных животных при воздействии одного срока (28 дней) и одной дозы акриламида — 20 мг/кг массы тела.

Заключение

Заключение. Воздействие акриламида в течение 28 дней в дозе 20 мг/кг массы тела вызывает незначительные морфологические изменения в структуре печени экспериментальных крыс. Впервые изучена эффективность профилактической коррекции токсического действия акриламида комплексными соединениями оксиметилурацила с аскорбиновой кислотой, сукцинатом натрия и ацетилцистеином, показавшими определённое защитное действие на печень.

Соблюдение этических стандартов. Исследование одобрено биоэтической комиссией ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека», проведено в соответствии с Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (ETS N 123), директивой Европейского парламента и Совета Европейского союза 2010/63/EC от 22.09.2010 г. о защите животных, использующихся для научных целей.

Участие авторов

Участие авторов: Байгильдин С.С. — проведение гистологических исследований, написание текста; Репина Э.Ф. — дизайн исследования, написание текста; Каримов Д.О., Бакиров А.Б. — концепция и дизайн исследования, редактирование; Гимадиева А.Р. — синтез 5-гидрокси-6-метилурацила с аскорбиновой кислотой, сукцинатом натрия и ацетилцистеином; Хуснутдинова Н.Ю., Тимашева Г.В., Ахмадеев А.Р., Смолянкин Д.А. — сбор и обработка данных, статистический анализ.Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов

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

Финансирование

Финансирование. Работа проведена в рамках выполнения государственного задания по отраслевой научно-исследовательской программе Роспотребнадзора «Научное обоснование национальной системы обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия, управления рисками здоровью и повышения качества жизни населения России»» на 2021–2025 гг., п. 6.1.8, номер госрегистрации 121062100058-8.

Синтез комплексных соединений 5-гидрокси-6-метилурацила с аскорбиновой кислотой, сукцинатом натрия и ацетилцистеином выполнен в соответствии с планом научно-исследовательских работ УфИХ УФИЦ РАН (номер госрегистрации АААА-А19-119011790021-4).

Поступила

Поступила: 12.04.2023 / Принята к печати: 07.06.2023 / Опубликована: 30.07.2023

Introduction

Introduction. Acrylamide, used in industry, is also formed in foods during high temperature processing. Acrylamide has a toxic effect on the nervous, reproductive, and other systems of the body, due to carcinogenic and genotoxic properties. Considering sufficiently serious threat of acrylamide to human health, it is relevant to carry out further fundamental research to study the mechanism of its impact on the body and the possibility of treatment of lesions caused by it.

The aims of this study is to assess morphological changes in the liver of experimental animals under acute acrylamide intoxication and study the possibility of their preventive treatment with complex compounds based on oxymethyluracil.

Materials and methods

Materials and methods. Experimental studies on the subacute effects of acrylamide at a dose of 20 mg/kg on the histological structure of the liver were carried out on outbred female rats. The efficiency of preventive administration of complex compounds of oxymethyluracil with ascorbic acid, with sodium succinate and acetylcysteine ​​was also studied.

Results

Results. Exposure to acrylamide for 28 days at a dose of 20 mg/kg of body weight in experimental rats, has been established to cause minor morphological changes in the structure of the liver: only focal cellular infiltrates were found in the centrilobular zones. In groups of rats that received preventive treatment with complex compounds based on oxymethyluracil, no formation of infiltrates and other pathological changes was observed.

Limitations

Limitations. Limitations of the study are related to implementation of experimental studies of the pathomorphological changes in the liver of experimental animals using only one dose of acrylamide - 20 mg per kg of body weight during one limited period (28 days).

Conclusion

Conclusion. Exposure to acrylamide for 28 days at a dose of 20 mg/kg of body weight causes minor morphological changes in the structure of the liver in experimental rats. For the first time, the effectiveness of prophylactic correction of the toxic effect of acrylamide with complex compounds of oxymethyluracil with ascorbic acid, sodium succinate and acetylcysteine, which showed a certain protective effect on the liver, was studied.

Compliance with ethical standards. The study was approved by the Bioethical Commission of the Ufa Research Institute of Occupational Medicine and Human Ecology, conducted in accordance with the European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experiments or for Other Scientific Purposes (ETS N 123), Directive of the European Parliament and the Council of the Eurpean Union 2010/63/EC of 22.09.2010 on the protection of animals used for scientific purposes.

Contribution

Contribution: Baygildin S.S. — conducting histological studies, writing a text; Repina E.F. — study design, text writing; Karimov D.O., Bakirov A.B. — study concept and design, editing; Gimadieva A.R. — synthesis of 5-hydroxy-6-methyluracil with ascorbic acid, sodium succinate and acetylcysteine; Khusnutdinova N.Yu., Timasheva G.V., Akhmadeev A.R., Smolyankin D.A. — data collection and processing, statistical analysis. 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.

Acknowledgement

Acknowledgement. The work was carried out as part of the implementation of the state task for the industry research program of Rospotrebnadzor “Scientific justification of the national system for ensuring sanitary and epidemiological well-being, managing health risks and improving the quality of life of the population of Russia” for 2021-2025. clause 6.1.8, state no. registration 121062100058-8.

The synthesis of complex compounds of 5-hydroxy-6-methyluracil with ascorbic acid, sodium succinate, and acetylcysteine was carried out in accordance with the research plan of the Ufa Institute of Chemistry of the Ural Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences (State Registration No. AAAA-A19-119011790021-4).

Received

Received: April 12, 2023 / Accepted: June 7, 2023 / Published: July 30, 2023

акриламидподострое воздействиеморфологияпеченькрысыкоррекцияоксиметилурацилкомплексные соединенияacrylamidesubacute exposuremorphologyliverratscorrectionoxymethyluracilcomplex compoundsReferencesTareke E., Rydberg P., Karlsson P., Eriksson S., Tornqvist M. Analysis of acrylamide, a carcinogen formed in heated foodstuffs. J. Agric. Food Chem. 2002; 50(17): 4998–5006. https://doi.org/10.1021/jf020302fTareke E., Rydberg P., Karlsson P., Eriksson S., Tornqvist M. Analysis of acrylamide, a carcinogen formed in heated foodstuffs. J. Agric. Food Chem. 2002; 50(17): 4998–5006. https://doi.org/10.1021/jf020302fZhao S., Zhao X., Liu Q., Jiang Y., Li Y., Feng W., et al. Protective effect of Lactobacillus plantarum ATCC8014 on acrylamide-induced oxidative damage in rats. Appl. Biol. Chem. 2020; 63: 43. https://doi.org/10.1186/s13765-020-00527-9Zhao S., Zhao X., Liu Q., Jiang Y., Li Y., Feng W., et al. Protective effect of Lactobacillus plantarum ATCC8014 on acrylamide-induced oxidative damage in rats. Appl. Biol. Chem. 2020; 63: 43. https://doi.org/10.1186/s13765-020-00527-9Naous G.E.Z., Merhi A., Abboud M.I., Mroueh M., Taleb R.I. Carcinogenic and neurotoxic risks of acrylamide consumed through caffeinated beverages among the lebanese population. Chemosphere. 2018; 208: 352–7. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.05.185Naous G.E.Z., Merhi A., Abboud M.I., Mroueh M., Taleb R.I. Carcinogenic and neurotoxic risks of acrylamide consumed through caffeinated beverages among the lebanese population. Chemosphere. 2018; 208: 352–7. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.05.185Altinoz E., Turkoz Y., Vardi N. The protective effect of N-acetylcysteine against acrylamide toxicity in liver and small and large intestine tissues. Bratislavske lekarske listy. 2015; 116(4): 252–8. https://doi.org/10.4149/bll_2015_049Altinoz E., Turkoz Y., Vardi N. The protective effect of N-acetylcysteine against acrylamide toxicity in liver and small and large intestine tissues. Bratislavske lekarske listy. 2015; 116(4): 252–8. https://doi.org/10.4149/bll_2015_049Lopachin R.M., Barber D.S. Synaptic cysteine sulfhydryl groups as targets of electrophilic neurotoxicants. Toxicol. Sci. 2006; 94(2): 240–55. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfl066Lopachin R.M., Barber D.S. Synaptic cysteine sulfhydryl groups as targets of electrophilic neurotoxicants. Toxicol. Sci. 2006; 94(2): 240–55. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfl066El-Sayyad H.I., El-Gammal H.L., Habak L.A., Abdel-Galil H.M., Fernando A., Gaur R. L., et al. Structural and ultrastructural evidence of neurotoxic effects of fried potato chips on rat postnatal development. Nutrition. 2011; 27(10): 1066–75. https://doi.org/10.1016/j.nut.2011.06.008El-Sayyad H.I., El-Gammal H.L., Habak L.A., Abdel-Galil H.M., Fernando A., Gaur R. L., et al. Structural and ultrastructural evidence of neurotoxic effects of fried potato chips on rat postnatal development. Nutrition. 2011; 27(10): 1066–75. https://doi.org/10.1016/j.nut.2011.06.008Pingot D., Pyrzanowski K., Michałowicz J., Bukowska B. Toxicity of acrylamide and its metabolite – glicydamide. Med. Pr. 2013; 64(2): 259–71. (in Polish)Pingot D., Pyrzanowski K., Michałowicz J., Bukowska B. Toxicity of acrylamide and its metabolite – glicydamide. Med. Pr. 2013; 64(2): 259–71. (in Polish)Hułas-Stasiak M., Dobrowolski P., Tomaszewska E., Kostro K. Maternal acrylamide treatment reduces ovarian follicle number in newborn guinea pig offspring. Reprod. Toxicol. 2013; 42: 125–31. https://doi.org/10.1016/j.reprotox.2013.08.007Hułas-Stasiak M., Dobrowolski P., Tomaszewska E., Kostro K. Maternal acrylamide treatment reduces ovarian follicle number in newborn guinea pig offspring. Reprod. Toxicol. 2013; 42: 125–31. https://doi.org/10.1016/j.reprotox.2013.08.007Wei Q., Li J., Li X., Zhang L., Shi F. Reproductive toxicity in acrylamide treated female mice. Reprod. Toxicol. 2014; 46: 121–8. https://doi.org/10.1016/j.reprotox.2014.03.007Wei Q., Li J., Li X., Zhang L., Shi F. Reproductive toxicity in acrylamide treated female mice. Reprod. Toxicol. 2014; 46: 121–8. https://doi.org/10.1016/j.reprotox.2014.03.007Duan X., Wang Q.C., Chen K.L., Zhu C.C., Liu J., Sun S.C. Acrylamide toxic effects on mouse oocyte quality and fertility in vivo. Sci. Rep. 2015; 5: 11562. https://doi.org/10.1038/srep11562Duan X., Wang Q.C., Chen K.L., Zhu C.C., Liu J., Sun S.C. Acrylamide toxic effects on mouse oocyte quality and fertility in vivo. Sci. Rep. 2015; 5: 11562. https://doi.org/10.1038/srep11562Aras D., Cakar Z., Ozkavukcu S., Can A., Cinar O. In vivo acrylamide exposure may cause severe toxicity to mouse oocytes through its metabolite glycidamide. PLoS One. 2017; 12(2): 2017–26. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0172026Aras D., Cakar Z., Ozkavukcu S., Can A., Cinar O. In vivo acrylamide exposure may cause severe toxicity to mouse oocytes through its metabolite glycidamide. PLoS One. 2017; 12(2): 2017–26. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0172026Yilmaz B.O., Yildizbayrak N., Aydin Y., Erkan M. Evidence of acrylamide- and glycidamide-induced oxidative stress and apoptosis in Leydig and Sertoli cells. Hum. Exp. Toxicol. 2017; 36(12): 1225–35. https://doi.org/10.1177/0960327116686818Yilmaz B.O., Yildizbayrak N., Aydin Y., Erkan M. Evidence of acrylamide- and glycidamide-induced oxidative stress and apoptosis in Leydig and Sertoli cells. Hum. Exp. Toxicol. 2017; 36(12): 1225–35. https://doi.org/10.1177/0960327116686818Li M., Sun J., Zou F., Bai S., Jiang X., Jiao R., et al. Glycidamide inhibits progesterone production through reactive oxygen species-induced apoptosis in R2C Rat Leydig Cells. Food Chem. Toxicol. 2017; 108: 563–70. https://doi.org/10.1016/j.fct.2016.09.035Li M., Sun J., Zou F., Bai S., Jiang X., Jiao R., et al. Glycidamide inhibits progesterone production through reactive oxygen species-induced apoptosis in R2C Rat Leydig Cells. Food Chem. Toxicol. 2017; 108: 563–70. https://doi.org/10.1016/j.fct.2016.09.035Gedik S., Erdemli M.E., Gul M., Yigitcan B., Bag H.G., Aksungur Z., et al. Hepatoprotective effects of crocin on biochemical and histopathological alterations following acrylamide-induced liver injury in Wistar rats. Biomed. Pharmacother. 2017; 95: 764–70. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2017.08.139Gedik S., Erdemli M.E., Gul M., Yigitcan B., Bag H.G., Aksungur Z., et al. Hepatoprotective effects of crocin on biochemical and histopathological alterations following acrylamide-induced liver injury in Wistar rats. Biomed. Pharmacother. 2017; 95: 764–70. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2017.08.139Ghorbel I., Elwej A., Chaabene M., Boudawara O., Marrakchi R., Jamoussi K., et al. Effects of acrylamide graded doses on metallothioneins I and II induction and DNA fragmentation: biochemical and histomorphological changes in the liver of adult rats. Toxicol. Ind. Health. 2017; 33(8): 611. https://doi.org/10.1177/0748233717696613Ghorbel I., Elwej A., Chaabene M., Boudawara O., Marrakchi R., Jamoussi K., et al. Effects of acrylamide graded doses on metallothioneins I and II induction and DNA fragmentation: biochemical and histomorphological changes in the liver of adult rats. Toxicol. Ind. Health. 2017; 33(8): 611. https://doi.org/10.1177/0748233717696613Erfan O.S., Sonpol H.M.A., Abd El‐kader M. Protective effect of rapamycin against acrylamide‐induced hepatotoxicity: The associations between autophagy, apoptosis, and necroptosis. Anat. Rec. (Hoboken). 2021; 304(9): 1984–98. https://doi.org/10.1002/ar.24587Erfan O.S., Sonpol H.M.A., Abd El‐kader M. Protective effect of rapamycin against acrylamide‐induced hepatotoxicity: The associations between autophagy, apoptosis, and necroptosis. Anat. Rec. (Hoboken). 2021; 304(9): 1984–98. https://doi.org/10.1002/ar.24587Chen J.H., Yang C.H., Wang Y.S., Lee J.G., Cheng C.H., Chou C.C. Acrylamide-induced mitochondria collapse and apoptosis in human astrocytoma cells. Food Chem. Toxicol. 2013; 51: 446–52. https://doi.org/10.1016/j.fct.2012.10.025Chen J.H., Yang C.H., Wang Y.S., Lee J.G., Cheng C.H., Chou C.C. Acrylamide-induced mitochondria collapse and apoptosis in human astrocytoma cells. Food Chem. Toxicol. 2013; 51: 446–52. https://doi.org/10.1016/j.fct.2012.10.025Kim S.M., Baek J.M., Lim S.M., Kim J.Y., Kim J., Choi I., et al. Modified lipoproteins by acrylamide showed more atherogenic properties and exposure of acrylamide induces acute hyperlipidemia and fatty liver changes in zebrafish. Cardiovasc. Toxicol. 2015; 15(4): 300. https://doi.org/10.1007/s12012-014-9294-7Kim S.M., Baek J.M., Lim S.M., Kim J.Y., Kim J., Choi I., et al. Modified lipoproteins by acrylamide showed more atherogenic properties and exposure of acrylamide induces acute hyperlipidemia and fatty liver changes in zebrafish. Cardiovasc. Toxicol. 2015; 15(4): 300. https://doi.org/10.1007/s12012-014-9294-7Chen D., Liu H., Wang E., Yan H., Ye H., Yuan Y. Toxicogenomic evaluation of liver responses induced by acrylamide and glycidamide in male mouse liver. Gen. Physiol. Biophys. 2018; 37(2): 175–84. https://doi.org/10.4149/gpb_2017034.Chen D., Liu H., Wang E., Yan H., Ye H., Yuan Y. Toxicogenomic evaluation of liver responses induced by acrylamide and glycidamide in male mouse liver. Gen. Physiol. Biophys. 2018; 37(2): 175–84. https://doi.org/10.4149/gpb_2017034.Dobrovolsky V.N., Pacheco-Martinez M.M., McDaniel L.P., Pearce M.G., Ding W. In vivo genotoxicity assessment of acrylamide and glycidyl methacrylate. Food Chem. Toxicol. 2016; 87: 120–7. https://doi.org/10.1016/j.fct.2015.12.006Dobrovolsky V.N., Pacheco-Martinez M.M., McDaniel L.P., Pearce M.G., Ding W. In vivo genotoxicity assessment of acrylamide and glycidyl methacrylate. Food Chem. Toxicol. 2016; 87: 120–7. https://doi.org/10.1016/j.fct.2015.12.006Репина Э.Ф., Каримов Д.О. Опыт изучения новых комплексных соединений, обладающих антигипоксическими свойствами, и их использование для коррекции токсических повреждений печени. Медицина труда и экология человека. 2020; (4): 71–8. https://doi.org/10.24412/2411-3794-2020-10410 https://www.elibrary.ru/ycvmyuRepina E.F., Karimov D.O. Experience of studying new complex compounds with antihypoxic properties and their use for correcting toxic liver damage. Meditsina truda i ekologiya cheloveka. 2020; (4): 71–8. https://doi.org/10.24412/2411-3794-2020-10410 https://elibrary.ru/ycvmyu (in Russian)

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