Морфологические изменения в паренхиме печени крыс при подострой интоксикации акриламидом и возможность их профилактической коррекции

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

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

1. Tareke 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/jf020302f

2. Zhao 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/s13765-020-00527-9

3. Naous 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.2018.05.185

4. Altinoz 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_049

5. Lopachin 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/kfl066

6. El-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.2011.06.008

7. Pingot D., Pyrzanowski K., Michałowicz J., Bukowska B. Toxicity of acrylamide and its metabolite – glicydamide. Med. Pr. 2013; 64(2): 259–71. (in Polish)

8. 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.2013.08.007

9. Wei 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.2014.03.007

10. Duan 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/srep11562

11. Aras 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.0172026

12. Yilmaz 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/10.1177/0960327116686818

13. Li 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.2016.09.035

14. Gedik 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.2017.08.139

15. Ghorbel 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/10.1177/0748233717696613

16. Erfan 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.24587

17. Chen 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.2012.10.025

18. Kim 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/s12012-014-9294-7

19. 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.

20. 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.2015.12.006

21. Репина 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/ycvmyu