Изучение транскрипционной активности транспозона LINE1 при хроническом воздействии хлорида кадмия

Введение. Транспозоны представляют собой последовательности ДНК, способные перемещаться по геному. LINE1 является единственным автономным транспозоном, который все ещё активно реплицируется у человека, играя таким образом ключевую роль в эволюции и регуляции генома. Повышенная подвижность LINE1 наблюдалась в результате воздействия некоторых известных канцерогенов, таких как тяжёлые металлы, бенз(а)пирен и бисфенол А.

Цель исследования — изучение уровня экспрессии транспозонов LINE1 в почках и печени модельных животных, подвергнутых хроническому воздействию различных доз хлорида кадмия.

Материалы и методы. Для эксперимента были сформированы пять групп крыс линии Wistar (всего 72, по 7 самцов и самок в опытных группах и по 8 в контрольной группе). Опытные группы получали раствор хлорида кадмия в воде в дозировках 0,001; 0,01; 0,1 и 1 мг/кг.

Результаты. Наблюдалось дозозависимое повышение уровня транскрипции LINE1, однако статистический анализ не показал достоверного повышения уровня относительной экспрессии транспозона. При оценке дисперсий выявлены значимые отличия от контрольной группы у животных, подвергавшихся воздействию больших доз токсиканта. Показаны слабые ассоциации между уровнями относительной экспрессии генов металлотинеинов и транспозона.

Ограничения исследования. Исследование проведено на крысах, его результаты не могут быть автоматически перенесены на человека. Полученные уровни относительной экспрессии транспозонов сильно подвержены случайным колебаниям, что, вместе с небольшим размером исследованной выборки, обусловливает необходимость дальнейших исследований на большей выборке для получения более достоверных результатов.

Заключение. Полученные результаты позволяют говорить о наличии кадмий-индуцированной активации транскрипции транспозона LINE1 в органах крыс, однако результат не достиг уровня статистической значимости. При этом увеличение дисперсии в экспериментальных группах позволяет предположить, что активация зависит от множества факторов, опосредующих ответ на токсическое воздействие.

Этика. Исследование одобрено биоэтической комиссией ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека» 11.12.2023 г. № 01–12. Животные на протяжении всего исследования находились в стандартных условиях с двенадцатичасовым искусственным освещением в дневное время, относительно постоянным уровнем влажности (30–70%) и температурой воздуха плюс 20–25°С. Манипуляции со всеми животными проводились строго с соблюдением правил, изложенных в базисных нормативных документах, в том числе в «Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей» (Strasbourg, 1986) и Хельсинкской декларации о гуманном отношении к животным.

Участие авторов:
Каримов Д.Д. — концепция и дизайн исследования, проведение ПЦР, сбор и обработка материала, статистическая обработка данных, написание текста, редактирование;
Мухаммадиева Г.Ф. — выделение РНК, проведение ПЦР, сбор материала, редактирование;
Рябова Ю.В. — концепция и дизайн исследования, организация эксперимента, сбор материала;
Репина Э.Ф. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала;|Гизатуллина А.А. — проведение ПЦР, сбор материала, редактирование;
Смолянкин Д.А. — проведение экспериментов на животных, сбор материала;
Каримов Д.О. — концепция и дизайн исследования, организация эксперимента, статистическая обработка данных, редактирование.

Финансирование. Отраслевая научно-исследовательская программа Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека на 2021–2025 гг., п. 6.1.9 «Экспериментальное обоснование высокочувствительных маркёров воздействия токсичных металлов на организм и разработка мер профилактики».

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления: 29.12.2025 / Дата принятия к печати: 28.04.2026 / Дата публикации: 02.06.2026

1. Qing Y., Yang J., Zhu Y., Li Y., Zheng W., Wu M. et al. Dose-response evaluation of urinary cadmium and kidney injury biomarkers in Chinese residents and dietary limit standards. Environ. Health. 2021; 20: 75. https://doi.org/10.1186/s12940-021-00760-9

2. Balali-Mood M., Naseri K., Tahergorabi Z., Khazdair M.R., Sadeghi M. Toxic Mechanisms of Five Heavy Metals: Mercury, Lead, Chromium, Cadmium, and Arsenic. Front. Pharmacol. 2021; 12: 643972. https://doi.org/10.3389/fphar.2021.643972

3. Ruczaj A., Brzóska M.M. Environmental exposure of the general population to cadmium as a risk factor of the damage to the nervous system: A critical review of current data. J. Appl. Toxicol. 2023; 43: 66–88. https://doi.org/10.1002/jat.4322

4. Charkiewicz A.E., Omeljaniuk W.J., Nowak K., Garley M., Nikliński J. Cadmium toxicity and health effects — a brief summary. Molecules. 2023; 28(18): 6620; https://doi.org/10.3390/molecules28186620

5. Syeda T., Cannon J.R. Environmental exposures and the etiopathogenesis of Alzheimer’s disease: The potential role of BACE1 as a critical neurotoxic target. J. Biochem. Mol. Toxicol. 2021; 35: e22694. https://doi.org/10.1002/jbt.22694

6. Zuo J., Huesker K., Liu Y., Hocher J.G., Zhang X., von Baehr V. et al. Association of whole blood heavy metal concentrations with kidney function. Sci. Rep. 2025; 15: 8370. https://doi.org/10.1038/s41598-025-93548-7

7. Fueyo R., Judd J., Feschotte C., Wysocka J. Roles of transposable elements in the regulation of mammalian transcription. Nature reviews Molecular cell biology. 2022; 23(7): 481–497. https://doi.org/10.1038/s41580-022-00457-y

8. Liang Y., Qu X., Shah N.M., Wang T. Towards targeting transposable elements for cancer therapy. Nat. Rev. Cancer. 2024; 24: 123–140. https://doi.org/10.1038/s41568-023-00653-8

9. Tubio J.M.C., Li Y., Ju Y.S., Martincorena I., Cooke S.L., Tojo M. et al. Mobile DNA in cancer. Extensive transduction of nonrepetitive DNA mediated by LINE1 retrotransposition in cancer genomes. Science. 2014; 345(6196): 1251343. https://doi.org/10.1126/science.1251343

10. Scott E.C., Gardner E.J., Masood A., Chuang N.T., Vertino P.M., Devine S.E. A hot LINE1 retrotransposon evades somatic repression and initiates human colorectal cancer. Genome research. 2016; 26(6): 745–755. https://clck.ru/3TjfhJ

11. Rodriguez-Martin B., Alvarez E.G., Baez-Ortega A., Zamora J., Supek F., Demeulemeester J. et al. Pan-cancer analysis of whole genomes identifies driver rearrangements promoted by LINE-1 retrotransposition. Nature genetics. 2020; 52(3): 306–319. https://doi.org/10.1038/s41588-019-0562-0

12. McKerrow W., Wang X., Mendez-Dorantes C., Mita P., Cao S., Grivainis M., et al. LINE-1 expression in cancer correlates with p53 mutation, copy number alteration, and S phase checkpoint. Proc. Natl. Acad. Sci. 2022; 119: e2115999119. https://clck.ru/3Tjfm5

13. Sato S., Gillette M., de Santiago P.R., Kuhn E., Burgess M., Doucette K. et al. LINE-1 ORF1p as a candidate biomarker in high grade serous ovarian carcinoma. Sci. Rep. 2023; 13: 1537. https://doi.org/10.1038/s41598-023-28840-5

14. Mendez-Dorantes C., Burns K.H. LINE-1 retrotransposition and its deregulation in cancers: implications for therapeutic opportunities. Genes & development. 2023; 37(21–24): 948–967. https://doi.org/10.1101/gad.351051.123

15. Gu Z., Liu Y., Zhang Y., Cao H., Lyu J., Wang X. et al. Silencing of LINE-1 retrotransposons is a selective dependency of myeloid leukemia. Nat. Genet. 2021; 53(5): 672–682. https://doi.org/10.1038/s41588-021-00829-8

16. Kale S.P., Carmichael M.C., Harris K., Roy-Engel A.M. The LINE1 Retrotranspositional Stimulation by Particulate and Soluble Cadmium Exposure is Independent of the Generation of DNA Breaks. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2006; 3: 121–128. https://doi.org/10.3390/ijerph2006030015

17. Habibi L., Shokrgozar M.A., Motamedi M., Akrami S.M. Effect of heavy metals on silencing of engineered long interspersed element-1 retrotransposon in nondividing neuroblastoma cell line. Iran Biomed. J. 2013; 17(4): 171–8. https://doi.org/10.6091/ibj.1230.2013

18. Stribinskis V., Ramos K.S. Activation of human long interspersed nuclear element 1 retrotransposition by benzo (a) pyrene, an ubiquitous environmental carcinogen. Cancer research. 2006; 66(5): 2616–2620.

19. Miao M., Zhou X., Li Y., Zhang O., Zhou Z., Li T., Yuan W., Li R., Li D.K. LINE-1 hypomethylation in spermatozoa is associated with Bisphenol A exposure. Andrology. 2014; 2(1): 138–44. https://doi.org/10.1111/j.2047-2927.2013.00166.x

20. Livak K.J., Schmittgen T.D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method. Methods. 2001; 25(4): 402–8. https://doi.org/10.1006/meth.2001.1262

21. Гизатуллина А.А., Валова Я.В., Смолянкин Д.А., Хуснутдинова Н.Ю., Каримов Д.О., Каримов Д.Д., Мухаммадиева Г.Ф., Репина Э.Ф. Влияние хронического поступления хлорида кадмия на транскрипционную активность генов металлотионеинов и переносчиков цинка. Гигиена и санитария. 2024; 103(2): 158–164. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2024-103-2-158-164

22. Каримов Д.Д., Валова Я.В., Гизатуллина А.А., Смолянкин Д.А., Кудояров Э.Р., Каримов Д.О. Повышение активности транспозона LINE1 при токсическом воздействии гидроксида алюминия. Медицина труда и экология человека. 2024; 4: 146–154. https://doi.org/10.24412/2411-3794-2024-10409