Оценка экспрессии генов апоптоза и морфологических изменений в ткани почек при воздействии акриламида и профилактической медикаментозной коррекции

Введение. Акриламид – широко известный токсикант, контакт с которым происходит как в производственных, так и в бытовых условиях. Установлено, что он обладает нефротоксичными свойствами.

Цель работы – оценить экспрессию генов Casp7, Chek1 и изменения структуры ткани почек крыс при длительном воздействии акриламида и профилактической коррекции.

Материалы и методы. В эксперименте были использованы 60 белых аутбредных крыс-самцов. 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. Экспрессию генов изучали методом ПЦР в режиме реального времени. Для статистического анализа данных использовали программное обеспечение SPSS Statistics 21.0 (IBM, USA). Проведены морфологические исследования структуры почек крыс по стандартной методике.

Результаты. Установлено, что введение акриламида в течение 3 мес в дозе 5 мг/кг массы тела вызывает структурные изменения в ткани почек крыс. При длительном воздействии акриламида наблюдается тенденция к увеличению экспрессии генов Chek1 и Casp7, что может указывать на повреждение клеток и активацию в них процессов репарации и апоптоза. Наибольшее протекторное действие на структуру почек и экспрессию гена Casp7 оказало соединение оксиметилурацила с ацетилцистеином.

Ограничения исследования заключаются в том, что морфологические изменения в ткани почек при длительном воздействии акриламида сопоставлены с экспрессией только двух генов апоптоза. Для более полного понимания патогенетических изменений при повреждающем действии акриламида на почки необходимо проведение многофакторного анализа с учётом других токсикологических и генетических показателей.

Заключение. Акриламид при длительном поступлении в организм в дозе 5 мг/кг массы тела оказывает нефротоксическое действие, что подтверждается данными морфологических исследований и тенденцией к повышению экспрессии основных генов апоптоза в ткани почек. Наилучший протекторный эффект по изучаемым показателям наблюдался при профилактическом введении комплексного соединения оксиметилурацила с ацетилцистеином.

Соблюдение этических стандартов. Исследование одобрено биоэтической комиссией ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека» (протокол заседания от 05.03.2024 г. № 01–03), 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, статистический анализ, написание текста;
Каримов Д.О. – концепция и дизайн исследования, написание текста;
Байгильдин С.С. – сбор и обработка данных, написание текста;
Шайхлисламова Э.Р. – редактирование;
Бакиров А.Б. – концепция и дизайн исследования;
Гимадиева А.Р. – синтез комплексных соединений оксиметилурацила;
Якупова Т.Г., Хуснутдинова Н.Ю., Смолянкин Д.А. – сбор и обработка данных.
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, № гос. регистрации 121062100058–8.

Поступила: 29.03.2024 / Принята к печати: 19.06.2024 / Опубликована: 31.01.2025

1. 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

2. 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

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

4. Lenze C.J., Peksa C.A., Sun W., Hoeger I.C., Salas C., Hubbe M.A. Intact and broken cellulose nanocrystals as model nanoparticles to promote dewatering and fine-particle retention during papermaking. Cellulose. 2016; 23(6): 3951. https://doi.org/10.1007/s10570-016-1077-9

5. Tareke E., Rydberg P., Karlsson P., Eriksson S., Törnqvist 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

6. Акриламид, содержащийся в пищевых продуктах, представляет потенциальную угрозу для здоровья: информационная записка ИНФОСАН. ВОЗ; 2005.

7. 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

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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

12. Erdemli M.E., Aksungur Z., Gul M., Yigitcan B., Bag H.G., Altinoz E., et al. The effects of acrylamide and vitamin E on kidneys in pregnancy: an experimental study. J. Matern. Fetal. Neonatal. Med. 2019; 32(22): 3747–56. https://doi.org/10.1080/14767058.2018.1471675

13. Tüfekci K.K., Tatar M. Oleuropein mitigates acrylamide-induced nephrotoxicity by affecting placental growth factor immunoactivity in the rat kidney. Eurasian. J. Med. 2023; 55(3): 228–33. https://doi.org/10.5152/eurasianjmed.2023.23043

14. Fennell T.R., Friedman M.A. Comparison of acrylamide metabolism in humans and rodents. Adv. Exp. Med. Biol. 2005; 561: 109–16. https://doi.org/10.1007/0-387-24980-x_9

15. Commandeur J.N., Brakenhoff J.P., De Kanter F.J., Vermeulen N.P. Nephrotoxicity of mercapturic acids of three structurally related 2,2-difluoroethylenes in the rat. Indications for different bioactivation mechanisms. Biochem. Pharmacol. 1988; 37(23): 4495–504. https://doi.org/10.1016/0006-2952(88)90665-x

16. 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. https://doi.org/10.1083/jcb.200905059

17. Cerqueira A., Santamaría D., Martínez-Pastor B., Cuadrado M., Fernández-Capetillo O., Barbacid M. Overall Cdk activity modulates the DNA damage response in mammalian cells. J. Cell Biol. 2009; 187(6): 773–80. https://doi.org/10.1083/jcb.200903033

18. Майборода А.А. Апоптоз – гены и белки. Сибирский медицинский журнал. 2013; 118(3): 130–5. https://elibrary.ru/qiwqen

19. Chae Y.S., Kim J.G., Sohn S.K., Lee S.J., Kang B.W., Moon J.H., et al. RIPK1 and CASP7 polymorphism as prognostic markers for survival in patients with colorectal cancer after complete resection. J. Cancer Res. Clin. Oncol. 2011; 137(4): 705–13. https://doi.org/10.1007/s00432-010-0929-1

20. Guicciardi M.E., Nakao Y., Gores G.J. The metabolic sensor adenosine monophosphate-activated protein kinase regulates apoptosis in nonalcoholic steatohepatitis. Hepatology. 2020; 72(3): 1139–41. https://doi.org/10.1002/hep.31294

21. Репина Э.Ф., Каримов Д.О., Бакиров А.Б., Гимадиева А.Р., Валова Я.В., Каримов Д.Д. и др. Анализ изменения экспрессии гена CASP7 в почках крыс при подостром воздействии акриламида и на фоне профилактической коррекции. Медицина труда и экология человека. 2023; (1): 130–8. https://doi.org/10.24412/2411-3794-2023-10110

22. Тарских М.М. Промышленный мономер акриламид: взаимосвязь окислительного метаболизма, гепатотоксических эффектов и механизмов развития. Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2004; 45(4): 35–40. https://elibrary.ru/opqdkb