Особенности метаболических изменений в печени экспериментальных животных при хроническом воздействии акриламида и на фоне его профилактической коррекции

Введение. Акриламид используется в промышленности, а также широко известен как токсичное соединение, образующееся в процессе высокотемпературного приготовления пищевых продуктов. Учитывая опасность поступления его в организм, является актуальным продолжение фундаментальных исследований по изучению механизма его токсичности и поиск эффективных способов коррекции вызванных им нарушений.

Цель исследований — изучить особенности метаболических изменений в печени крыс в условиях хронического воздействия акриламида и оценить эффективность их профилактической коррекции комплексными соединениями оксиметилурацила.

Материалы и методы. Исследования выполнены на 60 белых аутбредных крысах-самцах с массой тела 180–200 г. Акриламид вводили внутрижелудочно в дозе 5 мг/кг массы тела в течение 90 дней. Коррекцию возможных нарушений проводили за 1 ч до введения токсиканта комплексными соединениями оксиметилурацила с аскорбиновой кислотой (МГ-1), с сукцинатом натрия (МГ-2) и ацетилцистеином (МГ-10). Биохимические показатели изучены через 45 и 90 дней эксперимента.

Результаты. Проведённые исследования показали, что длительное поступление в организм акриламида в дозе 5 мг/кг массы тела приводит к метаболическим нарушениям. Установлено статистически значимое повышение активности ферментов аспартатаминотрансферазы (АСТ), аланинаминотрансферазы (АЛТ), щелочной фосфатазы (ЩФ) и супероксиддисмутазы (СОД). Статистически значимые различия по уровню активности АЛТ, ЩФ и СОД на сроке эксперимента 45 дней по сравнению с группой положительного контроля установлены в группе, получавшей препарат МГ-10. Через 90 дней в группе животных, получавших препарат МГ-2, значимо понизилась активность АЛТ и ЩФ. Введение препарата МГ-10 статистически значимо повлияло на активность АЛТ, снизив её до уровня в группе животных отрицательного контроля, получавших дистиллированную воду.

Ограничения исследования заключаются в том, что коррекцию комплексными соединениями оксиметилурацила проводили только в профилактическом режиме. Для окончательного суждения об их протекторной эффективности необходимо их введение в сопроводительном и восстановительном режимах, а также изучение других биохимических показателей при воздействии акриламида.

Заключение. Наилучший протекторный эффект на сроке 45 дней проявило комплексное соединение оксиметилурацила с ацетилцистеином, на сроке 90 дней — комплексное соединение оксиметилурацила с сукцинатом натрия.

Соблюдение этических стандартов. Исследование одобрено биоэтической комиссией ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека» (протокол от 03.04.2023 г. № 01-04), 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:
Репина Э.Ф. — концепция и дизайн исследования, написание текста;
Якупова Т.Г. — сбор и обработка данных, статистический анализ, написание текста;
Каримов Д.О., Бакиров А.Б. — концепция и дизайн исследования, редактирование;
Тимашева Г.В. — сбор и обработка данных, статистический анализ;
Шайхлисламова Э.Р. — редактирование;
Гимадиева А.Р. — синтез комплексных соединений оксиметилурацила;
Хуснутдинова Н.Ю., Байгильдин С.С., Ахмадеев А.Р. — сбор и обработка материала.
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 Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека «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, № гос. регистрации 121062100058-8. Синтез комплексных соединений оксиметилурацила выполнен в соответствии с планом научно-исследовательских работ УфИХ УФИЦ РАН (№ гос. регистрации АААА-А19-119011790021-4).

Поступила: 01.06.2023 / Принята к печати: 26.09.2023 / Опубликована: 30.10.2023

1. WHO. Cancer. IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Some Industrial Chemicals. Lyon; 1994.

2. Rong H., Gao B., Zhao Y., Sun S., Yang Z., Wang Y., et al. Advanced lignin-acrylamide water treatment agent by pulp and paper industrial sludge: synthesis, properties and application. J. Environ. Sci. (China). 2013; 25(12): 2367–77. https://doi.org/10.1016/s1001-0742(12)60326-x

3. Wuethrich A., Haddad P.R., Quirino J.P. Zero net-flow in capillary electrophoresis using acrylamide based hydrogel. Analyst. 2014; 139(15): 3722–6. https://doi.org/10.1039/c4an00557k

4. Wei T., Zhang D., Chen L. The kinetics study and reaction mechanism of acrylate grouting materials. Bulg. Chem. Commun. 2015; 47: 89–92.

5. Lenze C.J., Peksa C.A., Sun W. Intact and broken cellulose nanocrystals as model nanoparticles to promote dewatering and fine-particle retention during papermaking. Cellulose. 2016; 23(6): 3951.

6. 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

7. Keramat J., Lebail A., Rost C., Jafari M. Acrylamide in baking products: a review article. Food Bioprocess Tec. 2011; (4): 530–43. https://doi.org/10.1007/s11947-010-0495-1

8. Carere A. Genotoxicity and carcinogenicity of acrylamide: a critical review. Ann. Ist. Super Sanita. 2006; 42(2): 144–55.

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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

13. 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): e0172026. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0172026

14. 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

15. Gedik S., Erdemli M.E., Gul M., Yigitcan B., Gozukara Bag H., 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

16. 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(Pt. B): 563–70. https://doi.org/10.1016/j.fct.2016.09.035

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

18. Репина Э.Ф., Каримов Д.О. Опыт изучение 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://elibrary.ru/ycvmyu

19. Репина Э.Ф., Гимадиева А.Р., Мышкин В.А., Бакиров А.Б., Тимашева Г.В., Хуснутдинова Н.Ю. и др. Антигипоксическая активность нового комплексного соединения оксиметилурацила с сукцинатом натрия. Токсикологический вестник. 2017; (2): 40–2. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2017-2-40-42 https://elibrary.ru/yrmnxp

20. Репина Э.Ф., Мышкин В.А., Каримов Д.О., Тимашева Г.В., Хуснутдинова Н.Ю., Смолянкин Д.А. и др. Антигипоксическая активность комплексного соединения оксиметилурацила с аскорбиновой кислотой. Токсикологический вестник. 2018; (4): 20–3. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2018-4-20-23 https://elibrary.ru/xygvqt

21. Репина Э.Ф., Бакиров А.Б., Гимадиева А.Р., Каримов Д.О., Кудояров Э.Р., Тимашева Г.В. и др. Оценка антигипоксических свойств комплексного соединения оксиметилурацила с ацетилцистеином на модели гистотоксической гипоксии. Гигиена и санитария. 2022; 101(9): 1098–102. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-9-1098-1102 https://elibrary.ru/zkhvyc

22. FAO/WHO Joint FAO/WHO expert committee on food additives. WHO Press; 2005.

23. Мышкин В.А., Бакиров А.Б., Репина Э.Ф. Применение производных 6-метилурацила для повышения устойчивости организма в экстремальных условиях. В кн.: Современная эколого-антропологическая методология изучения и решения проблем здоровья населения. Материалы международной межотраслевой конференции, посвящённой 25-летию чернобыльской катастрофы. Казань; 2011: 192–6.

24. Мышкин В.А., Бакиров А.Б., Гимадиева А.Р. Фармакологические подходы к разработке новой медицинской технологии повышения устойчивости к гипоксии. В кн.: Гигиенические и медико-профилактические технологии управления рисками здоровью населения в промышленно развитых регионах. Материалы научно-профессиональной конференции с международным участием. Пермь; 2010: 525–8.

25. Батагов С.Я. Ацетилцистеин в лечении инфекций нижних дыхательных путей у взрослых. Лечащий врач. 2014; (10): 68–71. https://elibrary.ru/sudvbl

26. He W., Miao F.J., Lin D.C., Schwandner R.T., Wang Z., Gao J., et al. Citric acid cycle intermediates as ligands for orphan G-protein-coupled receptors. Nature. 2004; 429(6988): 188–93. https://doi.org/10.1038/nature02488

27. Dortaj H., Yadegari M., Hosseini Sharif Abad M., Abbasi Sarcheshmeh A., Anvari M. Stereological method for assessing the effect of vitamin c administration on the reduction of acrylamide-induced neurotoxicity. Basic Clin. Neurosci. 2018; 9(1): 27–34. https://doi.org/10.29252/nirp.bcn.9.1.27

28. Лукьянчук В.Д., Радионов В.Н. Акрилаты: токсикология, терапия и профилактика отравлений (обзор литературы). Современные проблемы токсикологии. 2003; (2): 145–8.