Нестабильность генома и клеточная гибель при действии фунгицида из класса фталимидов на лимфоциты человека in vitro

Введение. Исследования генотоксической активности каптана in vitro демонстрируют противоречивые результаты, свидетельствующие как о наличии, так и об отсутствии его ДНК-повреждающей активности. Типы повреждений ДНК, индуцированные каптаном, до настоящего времени окончательно не изучены.

Цель работы – исследование гено- и цитотоксических эффектов каптана с помощью метода ДНК-комет и ферментов репарации ДНК, а также анализа разных форм гибели лимфоцитов периферической крови.

Материалы и методы. Оценку генотоксических эффектов каптана проводили в условиях in vitro на лимфоцитах человека с использованием модифицированного метода ДНК-комет, в который включали стадию обработки микропрепаратов ферментами репарации ДНК (АРЕ1, Fpg, ENDO III (Nth), USER III, OGG1, hAAG1 и T4 PDG). Анализ форм гибели лимфоцитов в присутствии каптана оценивали с помощью автоматического флуоресцентного клеточного анализатора.

Результаты. Исследование динамики накопления повреждений ДНК выявило статистически значимое увеличение по сравнению с контролем уровня повреждений ДНК после инкубации лимфоцитов в течение 15–120 мин с каптаном в концентрациях 5–25 мкг/мл в отсутствие метаболической активации. Показана зависимость эффекта от концентрации пестицида и времени инкубации. Анализ спектра повреждений ДНК с помощью модифицированного метода ДНК-комет показал, что в условиях in vitro при действии каптана наряду с разрывами в молекуле ДНК регистрируются окислённые основания, АР-сайты и урацил. Экспозиция каптаном приводила к развитию цитотоксических эффектов, сопровождающихся статистически значимым снижением доли жизнеспособных клеток, ростом доли клеток в раннем и позднем апоптозе, некрозе. Наблюдаемые эффекты зависели от концентрации каптана в среде и времени экспозиции. По прошествии трёх часов инкубации после воздействия 25 мкг/мл каптана суммарная доля апоптотических клеток достигала 57%, доля некротических клеток – 6%, содержание в среде жизнеспособных лимфоцитов находилось на уровне 37%.

Ограничения исследования. Исследование ограничено оценкой цитотоксичности и генотоксичности фунгицида из класса фталимидов в условиях in vitro.

Заключение. Экспозиция каптаном в условиях in vitro приводила к образованию разрывов ДНК, окислённых оснований, АР-сайтов и дезаминированию цитозина. Преобладающим типом гибели лимфоцитов вследствие действия каптана in vitro являлся апоптоз.

Соблюдение этических стандартов. Исследование с участием добровольцев одобрено Этическим комитетом ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора (протокол № 1 от 29.09.2020 г.). Все участники дали информированное добровольное письменное согласие на участие в исследовании.

Участие авторов:
Егорова О.В. – концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, анализ результатов, написание текста;
Котнова А.П., Горенская О.В., Аверьянова Н.С. – сбор и обработка материала, редактирование;
Илюшина Н.А. – концепция и дизайн исследования, анализ результатов, написание текста.
Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех её частей.

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

Финансирование. Работа выполнена в рамках государственного задания (номер регистрации 121090800086-7).

Поступила: 07.08.2025 / Принята к печати: 15.10.2025 / Опубликована: 14.11.2025

1. Gordon E.B., Krieger R., ed. Captan and folpet. In: Hayes’ Handbook of Pesticide Toxicology. Elsevier; 2010: 1915–49.

2. Snyder R.D. Effects of Captan on DNA and DNA metabolic processes in human diploid fibroblasts. Environ. Mol. Mutagen. 1992; 20(2): 127–33. https://doi.org/10.1002/em.2850200208

3. Moo-Muñoz A.J., Azorín-Vega E.P., Ramírez-Durán N., Moreno-Pérez P.A. Evaluation of the cytotoxic and genotoxic potential of the captan-based fungicides, chlorothalonil-based fungicides and methyl thiophanate-based fungicides in human fibroblasts BJ. J. Environ. Sci. Health B. 2021; 56(10): 877–83. https://doi.org/10.1080/03601234.2021.1972721

4. Cohen S.M., Gordon E.B., Singh P., Arce G.T., Nyska A. Carcinogenic mode of action of folpet in mice and evaluation of its relevance to humans. Crit. Rev. Toxicol. 2010; 40(6): 531–45. https://doi.org/10.3109/10408441003742903

5. Final Report on the Safety Assessment of Captan. J. Am. Coll. Toxicol. 1989; 8(4): 643–80. https://doi.org/10.3109/10915818909010526

6. Mouchet F., Gauthier L., Mailhes C., Ferrier V., Devaux A. Comparative evaluation of genotoxicity of captan in amphibian larvae (Xenopus laevis and Pleurodeles waltl) using the comet assay and the micronucleus test. Environ. Toxicol. 2006; 21(3): 264–77. https://doi.org/10.1002/tox.20180

7. Arce G.T., Gordon E.B., Cohen S.M., Singh P. Genetic toxicology of folpet and captan. Crit. Rev. Toxicol. 2010; 40(6): 546–74. https://doi.org/10.3109/10408444.2010.481663

8. Федорова Н.Е., Березняк И.В., Бондарева Л.Г., Добрева Н.И., Егорченкова О.Е., Добрев С.Д. Каптан – проблемы определения в объектах окружающей среды и пищевой продукции. Пути решения. Химическая безопасность. 2022: 6(2): 227–42. https://doi.org/10.25514/CHS.2022.2.23015 https://elibrary.ru/aiaqjr

9. Greenburg D.L., Rusiecki J., Koutros S., Dosemeci M., Patel R., Hines C.J., et al. Cancer incidence among pesticide applicators exposed to captan in the Agricultural Health Study. Cancer Causes Control. 2008; 19(10): 1401–7. https://doi.org/10.1007/s10552-008-9187-9

10. Lebailly P., Devaux A., Pottier D., De Meo M., Andre V., Baldi I., et al. Urine mutagenicity and lymphocyte DNA damage in fruit growers occupationally exposed to the fungicide captan. Occup. Environ. Med. 2003; 60(12): 910–7. https://doi.org/10.1136/oem.60.12.910.

11. Presutti R., Harris S.A., Kachuri L., Spinelli J.J., Pahwa M., Blair A., et al. Pesticide exposures and the risk of multiple myeloma in men: An analysis of the North American Pooled Project. Int. J. Cancer. 2016; 139(8): 1703–14. https://doi.org/10.1002/ijc.30218

12. Аверьянова Н.С., Кара Л.А., Егорова О.В., Илюшина Н.А. Изучение первичных повреждений ДНК в костном мозге мышей при комбинированном действии пестицидов. Токсикологический вестник. 2021; 29(4): 14–21. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2021-29-4-14-21 https://elibrary.ru/ozitie

13. Egorova O.V., Ilyushina N.A., Rakitskii V.N. Mutagenicity evaluation of pesticide analogs using standard and 6-well miniaturized bacterial reverse mutation tests. Toxicology in Vitro. 2020; 69: 105006. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2020.105006

14. Egorova O.V., Suzina N.E., Ilyushina N.A. Salmonella mutant strains resistant to herbicides – acetohydroxyacid synthase inhibitors and their use at the Ames test. Toxicol. In Vitro. 2023; 93: 105699.

15. Царёва А.А., Игнатьев С.Д., Егорова О.В., Аверьянова Н.С., Котнова А.П., Илюшина Н.А. Влиияние пестицида из класса фталимидов на лимфоциты периферической крови человека in vitro: индукция повреждений ДНК. Токсикологический вестник. 2023; 31(6): 376–84. https://doi.org/10.47470/0869-7922-2023-31-6-376-384 https://elibrary.ru/orykxh

16. Горенская О.В., Егорова О.В., Аверьянова Н.С., Котнова А.П., Илюшина Н.А. Оценка цитотоксического и генотоксического действия ципродинила in vitro. Токсикологический вестник. 2024: 32(6): 348–56. https://doi.org/10.47470/0869-7922-2024-32-6-348-356 https://elibrary.ru/luveol

17. Collins A.R., Duthie S.J., Dobson V.L. Direct enzymic detection of endogenous oxidative base damage in human lymphocyte DNA. Carcinogenesis. 1993; 14(9): 1733–5. https://doi.org/10.1093/carcin/14.9.1733

18. Muruzabal D., Collins A., Azqueta A. The enzyme-modified comet assay: Past, present and future. Food Chem. Toxicol. 2021; 147: 111865. https://doi.org/10.1016/j.fct.2020.111865

19. FAO/WHO. Pesticide residues in food. Captan; 1982. Available at: https://inchem.org/documents/jmpr/jmpmono/v82pr07.htm

20. Rocchi P., Perocco P., Alberghini W., Fini A., Prodi G. Effect of pesticides on scheduled and unscheduled DNA synthesis of rat thymocytes and human lymphocytes. Arch. Toxicol. 1980; 45(2): 101–8. https://doi.org/10.1007/BF01270907

21. Eastmond D.A. Factors influencing mutagenic mode of action determinations of regulatory and advisory agencies. Mutat. Res. Rev. Mutat. Res. 2012; 751(1): 46–63. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2012.04.001

22. Couch R.C., Siegel M.R. Interaction of captan and folpet with mammalian DNA and histones. Pestic. Biochem. Physiol. 19997; 7: 531–46.

23. Dillwith J.W., Lewis R.A. Inhibition of DNA polymerase by captan. Biochim. Biophys. Acta. 1982; 696(3): 245–52. https://doi.org/10.1016/0167-4781(82)90054-9

24. Rahden-Staron I. The inhibitory effect of the fungicides captan and captafol on eukaryotic topoisomerases in vitro and lack of recombinagenic activity in the wing spot test of Drosophila melanogaster. Mutat. Res. 2002; 518(2): 205–13. https://doi.org/10.1016/s1383-5718(02)00107-9

25. Fernandez-Vidal A., Arnaud L.C., Maumus M., Chevalier M., Mirey G., Salles B., et al. Exposure to the fungicide captan induces DNA base alterations and replicative stress in mammalian cells. Environ. Mol. Mutagen. 2019; 60: 286–97. https://doi.org/10.1002/em.22268

26. Scariot F.J., Jahn L., Delamare A.P.L., Echeverrigaray S. Necrotic and apoptotic cell death induced by Captan on Saccharomyces cerevisiae. World J. Microbiol. Biotechnol. 2017; 33(8): 159. https://doi.org/10.1007/s11274-017-2325-3

27. Inoue T., Kinoshita M., Oyama K., Kamemura N., Oyama Y. Captan-induced increase in the concentrations of intracellular Ca2+ and Zn2+ and its correlation with oxidative stress in rat thymic lymphocytes. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2018; 63: 78–83. https://doi.org/10.1016/j.etap.2018.08.017

28. Suzuki T., Nojiri H., Isono H., Ochi T. Oxidative damages in isolated rat hepatocytes treated with the organochlorine fungicides captan, dichlofluanid and chlorothalonil. Toxicology. 2004; 204(2–3): 97–107. https://doi.org/10.1016/j.tox.2004.06.025

29. Reuter S., Gupta S.C., Chaturvedi M.M., Aggarwal B.B. Oxidative stress, inflammation, and cancer: how are they linked? Free Radic. Biol. Med. 2010; 49(11): 1603–16. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2010.09.006

30. Bartsch H., Nair J. Chronic inflammation and oxidative stress in the genesis and perpetuation of cancer: role of lipid peroxidation, DNA damage, and repair. Langenbecks Arch. Surg. 2006; 391(5): 499–510. https://doi.org/10.1007/s00423-006-0073-1

31. Klaunig J.E., Wang Z., Pu X., Zhou S. Oxidative stress and oxidative damage in chemical carcinogenesis. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2011; 254(2): 86–99. https://doi.org/10.1016/j.taap.2009.11.028