Транскрипционная активность генов Casp7, Chek1 и Ripk1 в почках крыс при коррекции токсического воздействии акриламида соединениями оксиметилурацила

Введение. Акриламид широко используется в промышленности при производстве различных полимеров. Он представляет собой химическое вещество без цвета и запаха и обычно образуется в продуктах с высоким содержанием углеводов и низким содержанием белка, подвергающихся высокотемпературным обработкам, таким как жарка, запекание и переваривание. Наиболее частый путь попадания акриламида в организм человека — с пищей, но он также может попасть в кровеносную систему, контактируя с кожей. Акриламид представляет серьёзную опасность для здоровья человека в связи с его канцерогенностью и высокой токсичностью.

Цель исследования — изучение экспрессии генов Casp7, Chek1 и Ripk1 в почках лабораторных животных при коррекции токсического действия акриламида соединениями оксиметилурацила (ОМУ).

Материалы и методы. Для эксперимента использованы 30 крыс-самок массой 180–200 г. Экспериментальные животные разделены на пять групп: группа здоровых (К–), группа только акриламида (К+), группа ОМУ + аскорбиновая кислота (МГ-1), группа ОМУ + сукцинат натрия (МГ-2) и группа ОМУ + ацетилцистеин (МГ-10). В качестве токсиканта использовали акриламид. Эксперимент шёл 28 дней. В конце этого процесса животных умерщвляли и ткани их почек извлекали. Извлечённые ткани почек исследовали молекулярно-генетическим методом. Производили выделение из образцов РНК, синтез кДНК и проводили анализ ПЦР в режиме реального времени. Статистическую значимость проверяли с использованием программного обеспечения IBM SPSS Statistics.

Результаты. Кратность экспрессии гена Casp7 в группе положительного контроля была наиболее низкая по сравнению со всеми четырьмя остальными группами и различия достигли уровня статистической значимости (к=10,96; р=0,027). Минимальное значение экспрессии гена Chek1 наблюдалось также в группе, получавшей только акриламид и составила –3,92 [–5,44; –2,17] (к=11,89; р=0,018). Наиболее низкие уровни экспрессии гена Ripk1 наблюдались в группе отрицательного контроля (0,09 [–1,58; 1,27]) (к=16,19; р=0,003), попарные сравнения показали статистическую значимость при сравнении как группы положительного контроля, так и отрицательного контроля со всеми тремя группами коррекции.

Ограничения исследования. Ограничения исследования заключаются в анализе патологических изменений в организме лабораторных животных на ранних этапах острого воздействия изучаемого токсиканта. Для дальнейшего суждения о механизмах токсического влияния изучаемых веществ и возможности его профилактической коррекции необходимо проведение исследований на более длительных сроках воздействия.

Выводы. Исходя из полученных результатов можно сделать вывод о том, что, вероятно, комплексные соединения оксиметилурацила обладают большой антиоксидантной активностью.

Этика. Исследование проведено с соблюдением этических норм (заседание биоэтической комиссии ФБУН «Уфимский научно-исследовательский институт медицины труда и экологии человека» от 17.08.2023 № 1-06).

Участие авторов:
Якупова Т.Г. — сбор и обработка данных, написание текста;
Мухаммадиева Г.Ф. — написание текста;
Репина Э.Ф. — концепция и дизайн исследования;
Хуснутдинова Н.Ю. — сбор и обработка данных;
Каримов Д.О. — концепция и дизайн исследования, редактирование;
Смолянкин Д.А. — сбор и обработка данных;
Гарипова З.Р. — сбор и обработка данных.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления: 01.04.2024 / Дата принятия к печати: 26.04.2024 / Дата публикации: 20.06.2024

1. Friedman M. Chemistry, biochemistry, and safety of acrylamide. A review. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2003; 51(16): 4504–4526. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2014.03.034

2. Mottram D.S., Wedzicha B.L., Dodson A.T. Acrylamide is formed in the Maillard reaction. Nature. 2002; 419(6906): 448–449. https://doi.org/10.1038/419448a

3. Hamdy S.M., Shabaan A.M., Latif A.K.M.A., Abdel-Aziz A.M., Amin A.M. Protective effect of hesperidin and tiger nut against acrylamide toxicity in female rats. Experimental and Toxicologic Pathology. 2017; 69(8): 580–588. https://doi.org/10.1016/j.etp.2017.05.004

4. European Food Safety Authority. Opinion of the Scientific Committee on a request from EFSA related to a harmonised approach for risk assessment of substances which are both genotoxic and carcinogenic. European Food Safety Authority. 2005; 3(10): 282. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2005.282

5. Dasari S., Gonuguntla S., Yellanurkonda P., Nagarajan P., Meriga B. Sensitivity of glutathione S-transferases to high doses of acrylamide in albino wistar rats: affinity purification, biochemical characterization and expression analysis. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2019; 182: 10941–10946. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2019.109416

6. Ghorbel I., Elwej A., Fendri N., Mnif H., Jamoussi K., Boudawara K.T., Grati Kamoun N., Zeghal N. Olive oil abrogates acrylamide induced nephrotoxicity by modulating biochemical and histological changes in rats. Renal Failure. 2017; 39(1): 236–245. https://doi.org/10.1080/0886022X.2016.1256320

7. Bedir F., Kocatürk H., Yapanoğlu T., Gürsul C., Arslan R., Mammadov R., Çoban A., Altuner D., Suleyman H. Protective effect of taxifolin against prooxidant and proinflammatory kidney damage associated with acrylamide in rats. Biomedicine & Pharmacotherapy. 2021; 139: 111660. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2021.111660

8. Erhan E., Salcan I., Bayram R., Suleyman B., Dilber M., Yazici G.N., Coban T.A., Altuner D., Suleyman H. Protective effect of lutein against acrolein-induced ototoxicity in rats. Biomedicine & Pharmacotherapy. 2021; 137: 111281. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2021.111281

9. Elhelaly A.E., AlBasher G., Alfarraj S., Almeer R., Bahbah E.I., Fouda M.M., Bungău S.G., Aleya L., Abdel-Daim M.M. Protective effects of hesperidin and diosmin against acrylamide-induced liver, kidney, and brain oxidative damage in rats. Environmental Science and Pollution Research. 2019; 26(34): 35151–35162. https://doi.org/10.1007/s11356-019-06660-3

10. Sengul E., Gelen V., Yildirim S., Tekin S., Dag Y. The effects of selenium in acrylamide-induced nephrotoxicity in rats: roles of oxidative stress, inflammation, apoptosis, and DNA damage. Biological Trace Element Research. 2020; 199: 173–184. https://doi.org/10.1007/s12011-020-02111-0

11. Kandemir F.M., Yıldırım S., Kucukler S., Caglayan C., Darendelioğlu E., Dortbudak M.B. Protective effects of morin against acrylamide-induced hepatotoxicity and nephrotoxicity: a multi-biomarker approach. Food and Chemical Toxicology. 2020; 138: 111190. https://doi.org/10.1016/j.fct.2020.111190

12. Rajeh N.A., Al-Dhaheri N.M. Antioxidant effect of vitamin E and 5-aminosalicylic acid on acrylamide induced kidney injury in rats. Saudi Medical Journal. 2017; 38(2): 132–137. https://doi.org/10.15537/smj.2017.2.16049

13. Репина Э.Ф., Каримов Д.О., Тимашева Г.В., Байгильдин С.С., Хуснутдинова Н.Ю. и др. Коррекция повреждений печени оксиметилурацилом на ранних сроках после токсического воздействия высоких доз тетрахлорметана. Медицина труда и экология человека. 2020; 3 (23): 87–100.

14. Abdel-Daim M.M., Abd Eldaim M.A., Hassan A.G. Trigonella foenum-graecum ameliorates acrylamide-induced toxicity in rats: Roles of oxidative stress, proinflammatory cytokines, and DNA damage. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 2015; 93(3): 192–198. https://doi.org/10.1139/bcb-2014-0122

15. Erdemli M.E., Aksungur Z., Gul M., Yigitcan B., Bag H.G., Altinoz E., Turkoz Y. The effects of acrylamide and vitamin E on kidneys in pregnancy: an experimental study. Journal of Maternal-Fetal and Neonatal Medicine. 2019; 32(22): 3747–3756. https://doi.org/10.1080/14767058.2018.1471675

16. Alturfan A.A., Tozan-Beceren A., Sehirli A.O., Demiralp E., Sener G., Omurtag G.Z. Resveratrol ameliorates oxidative DNA damage and protects against acrylamide-induced oxidative stress in rats. Molecular Biology Reports. 2012; 39(4): 4589–4596. https://doi.org/10.1007/s11033-011-1249-5

17. Dickey D.T., Muldoon L.L., Doolittle N.D., Peterson D.R., Kraemer D.F., Neuwelt E.A. Effect of N-acetylcysteine route of administration on chemoprotection against cisplatin-induced toxicity in rat models. Cancer Chemotherapy and Pharmacology. 2008; 62(2): 235–241. https://doi.org/10.1007/s00280-007-0597-2

18. Yapanoğlu T., Adanur Ş., Ziypak T., Arslan A., Kunak C., Alp H., Süleyman B. The comparison of resveratrol and N-acetylcysteine on the oxidative kidney damage caused by high dose paracetamol. Latin American Journal of Pharmacy. 2015; 34(5): 973–979.

19. Morales G., Jimenez M., Garcia O., Mendoza M.R., Beristain C.I. Effect of natural extracts on the formation of acrylamide in fried potatoes. LWT-food science and technology. 2014; 58(2): 587–593. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2014.03.034

20. Rice-Evans C.A., Miller N.J., Paganga G. Structure-antioxidant activity relationships of flavonoids and phenolic acids. Free Radical Biology and Medicine. 1996; 20(7): 933–956. https://doi.org/10.1016/0891-5849(95)02227-9