medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2019-98-9-1011-1014medlit-409Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL INVESTIGATIONSАнализ изменения экспрессии генов Casp7 и Chek1 при токсическом поражении печени, индуцированном тетрахлорметаном, на фоне гепатопротекторовAnalysis of changes in CASP7 AND CHEK1 genes expression in liver toxic damage induced by tetrachloromethane against the background of hepatoprotectorshttps://orcid.org/0000-0002-7456-4787МухаммадиеваГузель ФанисовнаMukhammadievaGuzel F.

Кандидат биол. наук, старший научный сотрудник отдела токсикологии и генетики с экспериментальной клиникой лабораторных животных ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека», 450106, Уфа.

e-mail: ufniimt@mail.ru

MD, Ph.D., senior 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: ufniimt@mail.ru

ufniimt@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1236-8246КутлинаТ. Г.KutlinaT. G.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0039-6757КаримовД. О.KarimovD. O.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6605-9994ВаловаЯ. В.ValovaYa. V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8798-0846РепинаЭ. Ф.RepinaE. F.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5596-8180ХуснутдиноваН. Ю.KhusnutdinovaN. Yu.noemail@neicon.ruФедеральное бюджетное учреждение науки «Уфимский научно-исследовательский институт медицины труда и экологии человека»Ufa Research Institute of Occupational Health and Human Ecology20191410202098910111014Copyright © Мухаммадиева Г.Ф., Кутлина Т.Г., Каримов Д.О., Валова Я.В., Репина Э.Ф., Хуснутдинова Н.Ю., 20202020Мухаммадиева Г.Ф., Кутлина Т.Г., Каримов Д.О., Валова Я.В., Репина Э.Ф., Хуснутдинова Н.Ю.Mukhammadieva G.F., Kutlina T.G., Karimov D.O., Valova Y.V., Repina E.F., Khusnutdinova N.Y.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/409Введение

Введение. Изучено влияние гепатопротекторных средств на экспрессию генов, участвующих в регуляции апоптоза и клеточного цикла (Casp7 и Chek1) в условиях токсического действия четыреххлористого углерода (тетрахлорметан, CCl4).

Материал и методы

Материал и методы. Исследования проводили на беспородных самцах крыс (n = 70), разделённых на группы контроля, модельную с CCl4-индуцированным токсическим гепатитом и 3 опытных, в которых осуществлялось введение препаратов (гептор, мексидол и оксиметилурацил) за 1 ч до применения CCl4. Через 24 и 72 ч после введения CCl4 животных декапитировали и извлекали печень. С помощью полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией в режиме реального времени изучена экспрессия генов Casp7 и Chek1 в печени крыс.

Результаты

Результаты. Токсическое поражение печени крыс CCl4 через 24 ч приводило к повышению уровня экспрессии гена Chek1. Применение гепатопротекторных препаратов практически не изменяло экспрессию генов Casp7 и Chek1 относительно группы, получавшей только CCl4. В то же время при сравнении эффекта мексидола наблюдались значимые различия в экспрессии исследуемых генов между двумя временными точками 24 и 72 ч. Воздействие гептора выявило изменения в уровне экспрессии гена Casp7 при сравнении показателей через 24 и 72 ч после введения.

Заключение

Заключение. Введение гепатопротекторных средств животным, получавшим CCl4, не оказывало существенного влияния на транскрипционную активность генов Casp7 и Chek1.

Introduction

Introduction. The effect of hepatoprotectors on the expression of genes involved in the regulation of apoptosis and the cell cycle (Casp7 and Chek1) under the toxic effects of carbon tetrachloride (carbon tetrachloride, CCl4) was studied.

Material and methods

Material and methods. Studies were performed in male albino mongrel rats (n=70), assigned to the control group, modulated with CCl4-induced toxic hepatitis and three experimental ones in which the administration of drugs (Heptor, Mexidol and Methyluracil) was carried out 1 hour before CCl4 administration. After 24 and 72 h of CCl4 administration animals were decapitated and the liver was removed. The expression of Casp7 and Chek1 genes in rat liver was studied by real-time using polymerase chain reaction with reverse transcription.

Results

Results. Toxic damage to the liver of rats receiving CCl4 after 24 h resulted an increase in the expression of the Chek1 gene. The use of hepatoprotective drugs practically did not alter the expression of the Casp7 and Chek1 genes relative to the group that received only CCl4. At the same time, when comparing the effect of Mexidol, there were significant differences in the expression of the genes under study between two time points of 24 and 72 h. The effect of Heptor revealed changes in the expression level of the Casp7 gene when comparing the results 24 and 72 h after administration.

Conclusion

Conclusion. The administration of hepatoprotectors to animals receiving CCl4 did not significantly affect the transcriptional activity of the Casp7 and Chek1 genes.

токсическое поражение печеничетырёххлористый углеродгепатопротекторыэкспрессия геновliver toxic damagecarbon tetrachloridehepatoprotectorsgene expressionReferencesКуценко С.А. Основы токсикологии: научно-методическое издание. СПб.: Фолиант; 2004. 570 с.Kutsenko S.A. Bases of toxicology: scientific and methodical edition. [Osnovy toksikologii: nauchno-metodicheskoe izdanie]. St. Petersburg: Foliant; 2004. 570 p. (in Russian)Антоненко О.М. Токсические поражения печени: пути фармакологической коррекции. Медицинский совет. 2013; (6): 45-51.Antonenko O.M. Hepatotoxicity: options for pharmacological correction. Meditsinskiy sovet. 2013; (6): 45–51. (in Russian)Weber L.W., Boll M., Stampfl A. Hepatotoxity and mechanism of action of haloalcanes: carbon tetrachloride as a toxicological model. Crit Ref Toxicol. 2003; 33 (2): 105-36Weber L.W., Boll M., Stampfl A. Hepatotoxity and mechanism of action of haloalcanes: carbon tetrachloride as a toxicological model. Crit Ref Toxicol. 2003; 33 (2): 105–36.Шабанов П.Д., Султанов В.С., Лебедев В.А., Бычков Е.Р., Прошин С.Н. Эффекты полипренольного препарата Ропрен при токсическом поражении печени и головного мозга у крыс: изучение функционального состояния печени, поведения и метаболизма моноаминов в мозге. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2010; 8 (3): 7-30.Shabanov P.D., Soultanov V.S., Lebedev V.A., Bychkov E.R., Proshin S.N. Effects of polyprenol drug ropren in a model of subacute hepatosis with encephalopathy in rats: study of functional state of the liver, behavior and monoamines turnover in the brain. Obzory po klinicheskoy farmakologii i lekarstvennoy terapii. 2010; 8 (3): 7–30. (in Russian)Кравченко Л.В., Трусов Н.В., Ускова М.А, Аксенов И.B., Авреньева Л.И., Гусева Г.В. и др. Характеристика острого токсического действия четырёххлористого углерода как модели окислительного стресса. Токсикологический вестник. 2009; (1): 12-7.Kravchenko L.V., Trusov N.V., Uskova M.A., Aksyonov I.B., Avrenyeva L.I., Guseva G.V. et al. Characterization of carbon tetrachloride acute toxicity as a model of oxidative stress. Toksikologicheskiy vestnik. 2009; (1): 12–7. (in Russian)Катикова О.Ю., Рузов В.И., Смирнов Л.Д. Коррекция мексидолом гепатотоксичности, вызываемой у крыс введением туберкулостатиков. Биомедицинская химия. 2004; 50 (6): 600-4.Katikova O.J., Ruzov V.I., Smirnov L.D. Correction by 2-ethyl-6-methyl-3-hydroxypyridine succinat of the gepatotoxyc, caused at rats introduction тuberculostatics. Biomeditsinskaya khimiya. 2004; 50 (6): 600–4. (in Russian)Рагулина В.А., Покровский М.В., Орлова Е.А., Конопля А.И., Авдеева Е.В. Локтионов А.Л. Антиоксидантные эффекты производных 3-гидроксипиридина в норме и при острой тетрахлорметановой гепатопатии. Кубанский научный медицинский вестник. 2010; (7): 124-7.Ragulina V.A., Pokrovsky M.V., Orlova E.A., Konoplya A.I., Avdeeva E.V. Loktionov A.L. Antioxidatic effects of derivatives 3-gidroksipiridina in norm and at the acute tetrachlormethane hepatopathies. Kubanskiy nauchnyy meditsinskiy vestnik. 2010; (7): 124–7. (in Russian)Бакиров А.Б., Мышкин В.А., Репина Э.Ф., Каримов Д.О., Гимадиева А.Р., Тимашева Г.В. и др. Преодоление гепатотоксичности стойких органических загрязнителей: роль антиоксидантов пиримидиновой структуры. Гигиена труда и медицинская экология. 2016; 52 (3): 3-18.Bakirov A.B., Myshkin V.A., Repina E.F., Karimov D.O., Gimadieva A.R., Timasheva G.V. et al. Overcoming the hepatotoxicity of persistent organic pollutants: the role of antioxidants of pyrimidine structure. Gigiena truda i meditsinskaya ekologiya. 2016; 52 (3): 3–18. (in Russian)Fuchs Y., Steller H. Programmed cell death in animal development and disease. Cell. 2011; 147 (4): 742-58.Fuchs Y., Steller H. Programmed cell death in animal development and disease. Cell. 2011; 147 (4): 742–58.Lamkanfi M., Kanneganti T.D. Caspase-7: a protease involved in apoptosis and inflammation. Int J Biochem Cell Biol. 2010; 42 (1): 21-4.Lamkanfi M., Kanneganti T.D. Caspase-7: a protease involved in apoptosis and inflammation. Int J Biochem Cell Biol. 2010; 42 (1): 21–4.Li F., Huang Q., Chen J., Peng Y., Roop D.R., Bedford J.S. et al. Apoptotic cells activate the «phoenix rising» pathway to promote wound healing and tissue regeneration. Sci Signal. 2010; 3 (110): ra13. https://doi.org/10.1126/scisignal.2000634Li F., Huang Q., Chen J., Peng Y., Roop D.R., Bedford J.S. et al. Apoptotic cells activate the «phoenix rising» pathway to promote wound healing and tissue regeneration. Sci Signal. 2010; 3 (110): ra13. https://doi.org/10.1126/scisignal.2000634Chandler J.M., Cohen G.M., MacFarlane M. Different subcellular distribution of caspase-3 and caspase-7 following Fas-induced apoptosis in mouse liver. J Biol Chem. 1998; 273 (18): 10815-8.Chandler J.M., Cohen G.M., MacFarlane M. Different subcellular distribution of caspase-3 and caspase-7 following Fas-induced apoptosis in mouse liver. J Biol Chem. 1998; 273 (18): 10815–8.Smith J., Tho L.M., Xu N., Gillespie D.A. The ATM-Chk2 and ATR-Chk1 pathways in DNA damage signaling and cancer. Adv Cancer Res. 2010; 108: 73-112.Smith J., Tho L.M., Xu N., Gillespie D.A. The ATM-Chk2 and ATR-Chk1 pathways in DNA damage signaling and cancer. Adv Cancer Res. 2010; 108: 73–112.Beck H., Nähse V., Larsen M.S., Groth P., Clancy T., Lees M. et al. Regulators of cyclin-dependent kinases are crucial for maintaining genome integrity in S phase. J Cell Biol. 2010; 188 (5): 629-38.Beck H., Nähse V., Larsen M.S., Groth P., Clancy T., Lees M. et al. Regulators of cyclin-dependent kinases are crucial for maintaining genome integrity in S phase. J Cell Biol. 2010; 188 (5): 629–38.Wang K., Lin B. Pathophysiological Significance of Hepatic Apoptosis. ISRN Hepatol. 2012; 2013: 740149. https://doi.org/10.1155/2013/740149Wang K., Lin B. Pathophysiological Significance of Hepatic Apoptosis. ISRN Hepatol. 2012; 2013: 740149. https://doi.org/10.1155/2013/740149Ogata S., Takeuchi M., Fujita H., Shibata K., Okumura K., Taguchi H. Apoptosis induced by nicotinamide-related compounds and quinolinic acid in HL-60 cells. Biosci Biotechnol Biochem. 2000; 64 (2): 327-32.Ogata S., Takeuchi M., Fujita H., Shibata K., Okumura K., Taguchi H. Apoptosis induced by nicotinamide-related compounds and quinolinic acid in HL-60 cells. Biosci Biotechnol Biochem. 2000; 64 (2): 327–32.Yuan J., Yankner B.A. Apoptosis in the nervous system. Nature. 2000; 407 (6805): 802-9.Yuan J., Yankner B.A. Apoptosis in the nervous system. Nature. 2000; 407 (6805): 802–9.Riedl S.J., Shi Y. Molecular mechanisms of caspase regulation during apoptosis. Nat Rev Mol Cell Biol. 2004; 5 (11): 897-907.Riedl S.J., Shi Y. Molecular mechanisms of caspase regulation during apoptosis. Nat Rev Mol Cell Biol. 2004; 5 (11): 897–907.Nicholson D.W. From bench to clinic with apoptosis-based therapeutic agents. Nature. 2000; 407 (6805): 810-6.Nicholson D.W. From bench to clinic with apoptosis-based therapeutic agents. Nature. 2000; 407 (6805): 810–6.Hayakawa Y., Chandra M., Miao W., Shirani J., Brown J.H., Dorn G.W. 2nd et al. Inhibition of cardiac myocyte apoptosis improves cardiac function and abolishes mortality in the peripartum cardiomyopathy of Galpha(q) transgenic mice. Circulation. 2003; 108 (24): 3036-41.Hayakawa Y., Chandra M., Miao W., Shirani J., Brown J.H., Dorn G.W. 2nd et al. Inhibition of cardiac myocyte apoptosis improves cardiac function and abolishes mortality in the peripartum cardiomyopathy of Galpha(q) transgenic mice. Circulation. 2003; 108 (24): 3036–41.Vandenabeele P., Galluzzi L., Vanden Berghe T., Kroemer G. Molecular mechanisms of necroptosis: an ordered cellular explosion. Nat Rev Mol Cell Biol. 2010; 11 (10): 700-14.Vandenabeele P., Galluzzi L., Vanden Berghe T., Kroemer G. Molecular mechanisms of necroptosis: an ordered cellular explosion. Nat Rev Mol Cell Biol. 2010; 11 (10): 700–14.Kaiser W.J., Upton J.W., Long A.B., Livingston-Rosanoff D., Daley-Bauer L.P., Hakem R. et al. RIP3 mediates the embryonic lethality of caspase-8-deficient mice. Nature. 2011; 471 (7338): 368-72.Kaiser W.J., Upton J.W., Long A.B., Livingston-Rosanoff D., Daley-Bauer L.P., Hakem R. et al. RIP3 mediates the embryonic lethality of caspase-8-deficient mice. Nature. 2011; 471 (7338): 368–72.Liedtke C., Bangen J.M., Freimuth J., Beraza N., Lambertz D., Cubero F.J. et al. Loss of caspase-8 protects mice against inflammation-related hepatocarcinogenesis but induces non-apoptotic liver injury. Gastroenterology. 2011; 141 (6): 2176-87.Liedtke C., Bangen J.M., Freimuth J., Beraza N., Lambertz D., Cubero F.J. et al. Loss of caspase-8 protects mice against inflammation-related hepatocarcinogenesis but induces non-apoptotic liver injury. Gastroenterology. 2011; 141 (6): 2176–87.Woolbright B.L., Ding W.X., Jaeschke H. Caspase inhibitors for the treatment of liver disease: friend or foe? Expert Rev Gastroenterol Hepatol. 2017; 11 (5): 397-9.Woolbright B.L., Ding W.X., Jaeschke H. Caspase inhibitors for the treatment of liver disease: friend or foe? Expert Rev Gastroenterol Hepatol. 2017; 11 (5): 397–9.Woolbright B.L., Jaeschke H. Role of the inflammasome in acetaminophen-induced liver injury and acute liver failure. J Hepatol. 2017; 66 (4): 836-848.Woolbright B.L., Jaeschke H. Role of the inflammasome in acetaminophen-induced liver injury and acute liver failure. J Hepatol. 2017; 66 (4): 836-848.Szabo G., Csak T. Inflammasomes in liver diseases. J Hepatol. 2012; 57 (3): 642-54.Szabo G., Csak T. Inflammasomes in liver diseases. J Hepatol. 2012; 57 (3): 642–54.Reinhardt H.C., Yaffe M.B. Kinases that control the cell cycle in response to DNA damage: Chk1, Chk2, and MK2. Curr Opin Cell Biol. 2009; 21 (2): 245-55.Reinhardt H.C., Yaffe M.B. Kinases that control the cell cycle in response to DNA damage: Chk1, Chk2, and MK2. Curr Opin Cell Biol. 2009; 21 (2): 245–55.Sakurikar N., Eastman A. Will targeting Chk1 have a role in the future of cancer therapy? J Clin Oncol. 2015; 33 (9): 1075-7.Sakurikar N., Eastman A. Will targeting Chk1 have a role in the future of cancer therapy? J Clin Oncol. 2015; 33 (9): 1075–7.Calvo E., Chen V.J., Marshall M., Ohnmacht U., Hynes S.M., Kumm E. et al. Preclinical analyses and phase I evaluation of LY2603618 administered in combination with pemetrexed and cisplatin in patients with advanced cancer. Invest New Drugs. 2014; 32 (5): 955-68.Calvo E., Chen V.J., Marshall M., Ohnmacht U., Hynes S.M., Kumm E. et al. Preclinical analyses and phase I evaluation of LY2603618 administered in combination with pemetrexed and cisplatin in patients with advanced cancer. Invest New Drugs. 2014; 32 (5): 955–68.Daud A.I., Ashworth M.T., Strosberg J., Goldman J.W., Mendelson D., Springett G. et al. Phase I dose-escalation trial of checkpoint kinase 1 inhibitor MK-8776 as monotherapy and in combination with gemcitabine in patients with advanced solid tumors. J Clin Oncol. 2015; 33 (9): 1060-6.Daud A.I., Ashworth M.T., Strosberg J., Goldman J.W., Mendelson D., Springett G. et al. Phase I dose-escalation trial of checkpoint kinase 1 inhibitor MK-8776 as monotherapy and in combination with gemcitabine in patients with advanced solid tumors. J Clin Oncol. 2015; 33 (9): 1060–6.

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