Оценка потенцирующего действия микрочастиц полистирола на токсичность акриламида и этанола в условиях комбинированной обработки культуры клеток гепатоцитов мыши MH-22a

Введение. Микрочастицы полимерных соединений распространены в окружающей среде. Одним из часто встречающихся видов микропластика являются частицы полистирола. Наиболее интересным предметом исследования представляется оценка потенцирующих свойств микропластика на проявления токсичности распространённых веществ, поступающих в организм алиментарным путём, прежде всего акриламида и этанола.

Материалы и методы. Экспериментальная работа выполнена на клеточной культуре гепатоцитов мыши MH-22a с соблюдением принципов работ с культурами клеток млекопитающих. Для исследования жизнеспособности клеток по дыхательной активности применялся МТТ-тест. Статистический анализ выполнен в программе SPSS Statistics 21.

Результаты. В статье представлены результаты экспериментального исследования дыхательной активности клеток при комбинированной обработке микрочастицами полистирола размером 300 нм в концентрации 0,025% с акриламидом и этанолом. Приведены данные предварительного эксперимента для обоснования выбранной концентрации исследуемого микропластика, демонстрирующие его низкую острую цитотоксичность. Рассчитанные значения IC50 по выживаемости клеток для акриламида и для этанола при одиночном воздействии и при комбинированном воздействии с микрочастицами полистирола в течение 24 ч имели незначимые различия.

Ограничения исследования. Исследование выполнено на клеточной культуре гепатоцитов мыши MH-22a (монослой), культивированных в соответствии с требованиями паспорта культуры и обработанных микрочастицами полистирола размером 300 нм и их смесями с акриламидом и этанолом в течение 24 ч в микропланшетном формате, что обусловлено возможностями используемой методики исследования.

Заключение. Сравнительный анализ выживаемости при воздействии токсичных веществ без добавления и в присутствии микропластика выявил отсутствие значимых различий между группами клеток, что на данный момент не позволило обнаружить потенцирующее действие микрочастиц полистирола размером 300 нм на токсичность акриламида и этанола в условиях 24-часовой комбинированной обработки.

Ключевые слова: микропластик; полистиролы; акриламид; этанол; токсическое действие; культура клеток

Соблюдение этических стандартов. Исследование выполнено в соответствии с Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (ETS № 123), директивой Европейского парламента и Совета Европейского союза 2010/63/ЕС от 22.09.2010 г. о защите животных, использующихся для научных целей, и требованиями биоэтической комиссии ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека» (протокол № 01-02 от 08.02.2024 г.).

Участие авторов:
Кудояров Э.Р. – написание текста, сбор и обработка материала;
Каримов Д.О. – концепция и дизайн исследования;
Гизатуллина А.А. – сбор и обработка материала;
Каримов Д.Д. – редактирование;
Байгильдин С.С. – сбор и обработка материала;
Якупова Т.Г. – 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. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила: 27.07.2023 / Поступила после доработки: 16.05.2024 / Принята к печати: 19.06.2024 / Опубликована: 31.07.2024

1. Unice K.M., Weeber M.P., Abramson M.M., Reid R.C.D., van Gils J.A.G., Markus A.A., et al. Characterizing export of land-based microplastics to the estuary – Part I: Application of integrated geospatial microplastic transport models to assess tire and road wear particles in the Seine watershed. Sci. Total. Environ. 2019; 646: 1639–49. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.07.368

2. Ефимова И.В., Чубаренко И.П. Фрагментация пластикового мусора в прибойной зоне моря: лабораторный эксперимент на примере пенополистирола. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Науки о Земле. 2018; 18(1): 10–3. https://doi.org/10.18500/1819-7663-2018-18-1-10-13 https://elibrary.ru/ypcdti

3. Горбунова Ю.А., Есюкова Е.Е. Выбросы макроводорослей и морских трав на российской части юго-восточного побережья Балтийского моря. Известия КГТУ. 2020; (59): 24–34. https://doi.org/10.46845/1997-3071-2020-59-24-34 https://elibrary.ru/dumkmh

4. Wright S.L., Kelly F.J. Plastic and human health: a micro issue? Environ. Sci. Technol. 2017; 51(12): 6634–47. https://doi.org/10.1021/acs.est.7b00423

5. Senathirajah K., Attwood S., Bhagwat G., Carbery M., Wilson S., Palanisami T. Estimation of the mass of microplastics ingested – A pivotal first step towards human health risk assessment. J. Hazard. Mater. 2021; 404(Pt. B): 124004. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124004

6. Cho Y., Shim W.J., Jang M., Han G.M., Hong S.H. Abundance and characteristics of microplastics in market bivalves from South Korea. Environ. Pollut. 2019; 245: 1107–16. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2018.11.091

7. Van Cauwenberghe L., Janssen C.R. Microplastics in bivalves cultured for human consumption. Environ. Pollut. 2014; 193: 65–70. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2014.06.010

8. Karami A., Golieskardi A., Keong Choo C., Larat V., Galloway T.S., Salamatinia B. The presence of microplastics in commercial salts from different countries. Sci. Rep. 2017; 7: 46173. https://doi.org/10.1038/srep46173

9. Kosuth M., Mason S.A., Wattenberg E.V. Anthropogenic contamination of tap water, beer, and sea salt. PLoS One. 2018; 13(4): e0194970. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0194970

10. Yang D., Shi H., Li L., Li J., Jabeen K., Kolandhasamy P. Microplastic pollution in table salts from China. Environ. Sci. Technol. 2015; 49(22): 13622–7. https://doi.org/10.1021/acs.est.5b03163

11. Mason S.A., Welch V.G., Neratko J. Synthetic polymer contamination in bottled water. Front. Chem. 2018; 6: 407. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00407

12. Schymanski D., Goldbeck C., Humpf H.U., Fürst P. Analysis of microplastics in water by micro-Raman spectroscopy: Release of plastic particles from different packaging into mineral water. Water Res. 2018; 129: 154–62. https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.11.011

13. Dessì C., Okoffo E.D., O’Brien J.W., Gallen M., Samanipour S., Kaserzon S., et al. Plastics contamination of store-bought rice. J. Hazard. Mater. 2021; 416: 125778. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125778

14. Oliveri Conti G., Ferrante M., Banni M., Favara C., Nicolosi I., Cristaldi A., et al. Micro- and nano-plastics in edible fruit and vegetables. The first diet risks assessment for the general population. Environ. Res. 2020; 187: 109677. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.109677

15. Wagner M., Oehlmann J. Endocrine disruptors in bottled mineral water: total estrogenic burden and migration from plastic bottles. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2009; 16(3): 278–86. https://doi.org/10.1007/s11356-009-0107-7

16. Алексеева А.В., Савостикова О.Н. Методические подходы к повышению надежности оценки факторов риска здоровью при использовании полимерных материалов в системе питьевого водоснабжения. Анализ риска здоровью. 2022; (2): 38–47. https://doi.org/10.21668/health.risk/2022.2.04 https://elibrary.ru/hsunmg

17. Гмошинский И.В., Шипелин В.А., Хотимченко С.А. Микропластики в пищевой продукции: происхождение, свойства и возможные риски. Медицина труда и экология человека. 2022; (2): 224–42. https://doi.org/10.24412/2411-3794-2022-10216

18. Lackmann C., Velki M., Šimić A., Müller A., Braun U., Ečimović S., et al. Two types of microplastics (polystyrene-HBCD and car tire abrasion) affect oxidative stress-related biomarkers in earthworm Eisenia andrei in a time-dependent manner. Environ. Int. 2022; 163: 107190. https://doi.org/10.1016/j.envint.2022.107190

19. Hwang J., Choi D., Han S., Jung S.Y., Choi J., Hong J. Potential toxicity of polystyrene microplastic particles. Sci. Rep. 2020; 10(1): 7391. https://doi.org/10.1038/s41598-020-64464-9

20. Fleury J.B., Baulin V.A. Microplastics destabilize lipid membranes by mechanical stretching. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2021; 118(31): e2104610118. https://doi.org/10.1073/pnas.2104610118

21. Shin H., Kwak M., Lee TG., Lee J.Y. Quantifying the level of nanoparticle uptake in mammalian cells using flow cytometry. Nanoscale. 2020; 12(29): 15743–51. https://doi.org/10.1039/d0nr01627f

22. Aderem A., Underhill D.M. Mechanisms of phagocytosis in macrophages. Annu. Rev. Immunol. 1999; 17: 593–623. https://doi.org/10.1146/annurev.immunol.17.1.593

23. Tabata Y., Ikada Y. Phagocytosis of polymer microspheres by macrophages. In: New Polymer Materials. Advances in Polymer Science – Issue 94. Berlin, Heidelberg; 1990: 107–41. https://doi.org/10.1007/BFb0043062

24. Гельштейн В.И. Прогрессия перевиваемых мышиных гепатом. Цитология. 1971; (23): 3–14.

25. Алексанян Ю.Т., Басмаджян М.Е., Мовсенян К.С., Манухян Л.А., Геворкян С.К. Линия перевиваемых клеток, полученная из перевиваемой мышиной гепатомы. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1972; (5): 94–5.

26. Мамаева С.Е. Атлас хромосом постоянных клеточных линий человека. М.: Научный мир; 2002.

27. Azawi S., Piaszinski K., Balachandran M., Liehr T., Rincic M. Molecular cytogenomic characterization of two murine liver cancer cell lines: MH-22A and Hepa 1-6. J. Genet. Genomes. 2021; 5(1): 1–6. https://doi.org/10.37421/2684-4567.2021.5.121