Выявление омик-маркеров негативных эффектов, ассоциированных с аэрогенным комбинированным воздействием соединений алюминия и фтора

Файл статьи: 
Иконка PDF health-risk-analysis-2022-1-13.pdf
УДК: 
616.092
DOI: 
10.21668/health.risk/2022.1.13
Авторы: 

М.А. Землянова1,2,3, Н.В. Зайцева1, Ю.В. Кольдибекова1, А.Н. Пережогин4, М.С. Степанков1, Н.И. Булатова1

Организация: 

1Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения, Россия, 6140045, г. Пермь, ул. Монастырская, 82
2Пермский государственный национальный исследовательский университет, Россия, 614990, г. Пермь, ул. Букирева, 15
3Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Россия, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29
4Иркутский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский противочумный институт Сибири и Дальнего Востока, Россия, 664047, г. Иркутск, ул. Трилиссера, 78

Аннотация: 

В настоящее время актуальным является изучение одновременного комбинированного воздействия химических веществ на развитие негативных эффектов со стороны здоровья населения. Поиск молекулярных индикаторных показателей негативных эффектов, измененный уровень экспрессии которых позволяет определить особенности молекулярно-клеточных механизмов патогенеза ряда неинфекционных заболеваний при воздействии смеси химических веществ, приобретает особую значимость.

Выявлены тождественные (идентичные) омик-маркеры негативных эффектов при экспериментальной и реальной аэрогенной комбинированной экспозиции одновременно соединений алюминия и фтора и осуществлен их сравни-тельный анализ. Обоснование молекулярных маркеров донозологических изменений выполнено последовательной реализацией алгоритма, включающего: выявление измененных белков и пептидов в профиле плазмы крови, идентичных при экспериментальной и реальной экспозиции; установление и количественную оценку причинно-следственных связей между тождественными белками и пептидами с концентрацией в моче алюминия и фторид-иона.

Результаты исследований показали, что длительная аэрогенная комбинированная экспозиция соединений алюминия и фтора на уровне низких средних суточных доз (0,0005 и 0,002 мг/(кгдень) соответственно) обусловливает повышенные концентрации в моче экспонированных детей алюминия (в 2,8 раза) и фторид-иона (в 1,8 раза), что верифицируется результатами экспериментальных исследований комбинированного воздействия изучаемых химических веществ. Обоснованы тождественные омик-маркеры  J-цепь иммуноглобулина (ген JCHAIN) и Кельч-подобный белок 4 (ген KLHL4) при одновременном воздействии соединений алюминия и фтора как при экспериментальной, так и при реальной комбинированной аэрогенной экспозиции. Доказана причинно-следственная связь между уровнем тождественных белков и концентрацией алюминия и фторид-иона в моче при одновременном воздействии веществ в смеси. Идентифицированные белковые маркеры плазмы крови позволяют прогнозировать негативные эффекты в виде развития дефицита иммуноглобулинов A и M с последующим нарушением гуморального иммунитета при экспрессии J-цепи иммуноглобулина; становления склеротических и воспалительных изменений сосудистой стенки – при экспрессии Кельч-подобного белка 4. Прогнозируемые негативные эффекты можно оценить как результат простого суммарного (аддитивного) токсического действия алюминия и фтора при их одновременной комбинированной аэрогенной экспозиции.

Ключевые слова: 
алюминий и фторид-ион в моче, риск развития негативных эффектов, изолированное и комбинированное воздействие, протеомный профиль плазмы крови, иммунная система, сердечно-сосудистая система, J-цепь иммуноглобулина и Кельч-подобный белок 4
Выявление омик-маркеров негативных эффектов, ассоциированных с аэрогенным комбинированным воздействием соединений алюминия и фтора / М.А. Землянова, Н.В. Зайцева, Ю.В. Кольдибекова, А.Н. Пережогин, М.С. Степан-ков, Н.И. Булатова // Анализ риска здоровью. – 2022. – № 1. – С. 123–132. DOI: 10.21668/health.risk/2022.1.13
Список литературы: 
  1. Assessment of combined exposures to multiple chemicals: report of a WHO/IPCS international workshop on aggre-gate/cumulative risk assessment // World Health Organization. – 2009. – № 7. – 83 р.
  2. Considerations for Assessing the Risks of Combined Exposure to Multiple Chemicals. Series on Testing and Assess-ment // OECD. – 2018. – № 296. – 119 р.
  3. Hadley M.B., Baumgartner J., Vedanthan R. Developing a Clinical Approach to Mitigating Risks of Air Pollution and Protecting Cardiovascular Health // Circulation. – 2018. – Vol. 137, № 7. – P. 725–742. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.117.030377
  4. WHO global air quality guidelines. Particulate matter (‎PM2.5 and PM10) ‎, ozone, nitrogen dioxide, sulfur dioxide and carbon monoxide [Электронный ресурс] // World Health Organization. – 2021. – URL: https://apps.who.int/iris/bit-stream/handle/10665/345329/9789240034228-e... (дата обращения: 12.11.2021).
  5. Оценка токсичности и потенциальной опасности наночастиц оксида алюминия для здоровья человека / Н.В. Зай-цева, М.А. Землянова, М.С. Степанков, А.М. Игнатова // Экология человека. – 2018. – № 5. – С. 9–15. DOI: 10.33396/1728-0869-2018-5-9-15
  6. Донских И.В. Влияние фтора и его соединений на здоровье населения (обзор данных литературы) // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. – 2013. – Т. 91, № 3. – Ч. 2. – С. 179–185.
  7. Минтель М.В., Землянова М.А., Жданова-Заплесвичко И.Г. Некоторые аспекты совместного действия алюминия и фтора на организм человека (обзор литературы) // Экология человека. – 2018. – № 9. – С. 12–18. DOI: 10.33396/1728-0869-2018-9-12-17
  8. Методики протеомного анализа и их роль в диагностике акушерской и гинекологической патологии / Н.Г. Са-зонова, Т.А. Макаренко, Р.Я. Оловянникова, В.А. Кутяков, А.Б. Салмина // Журнал акушерства и женских болезней. – 2019. – Т. 68, № 1. – C. 69–82. DOI: 10.17816/JOWD68169-82
  9. Поиск белковых биомаркеров при атеросклерозе с помощью протеомных технологий как перспективное направление науки / Р.А. Жетишева, М.А. Ковалева, И.А. Каменихина, Л.И. Ковалев, В.Г. Наумов // Атеросклероз и дислипидемии. – 2020. – № 2. – С. 12–19. DOI: 10.34687/2219–8202.JAD.2020.02.0002
  10. Оценка интегральной токсичности факторов и объектов среды обитания с использованием альтернативных биологических тест-моделей: методология и технологии / Е.В. Дроздова, Н.В. Дудчик, С.И. Сычик, В.В. Шевляков. – Минск: Белорусский научно-исследовательский институт транспорта «Транстехника», 2017. – 216 с.
  11. Effects of aluminum, fluorine and their mixtures on the enzyme activities of jejunal mucus membrane in the perfusion of small intestine of rats in vivo / B. Xiao, D. Li, Q. Dong, Q. Li, S. Li, C. Zhan // Journal of West China University of Medical Sciences. – 1992. – Vol. 23, № 1. – Р. 79–82 (in Chinese).
  12. Strunecka A., Strunecky O., Patocka J. Fluoride plus aluminum: Useful tools in laboratory investigations, but messen-gers of false information // Physiol. Res. – 2002. – Vol. 51, № 6. – Р. 557–564.
  13. Li L. The biochemistry and physiology of metallic fluoride: action, mechanism, and implications // Crit. Rev. Oral Biol. Med. – Vol. 14, № 2. – Р. 100–114. DOI: 10.1177/154411130301400204
  14. Aluminum fluoride affects the structure and functions of cell membranes / M. Suwalsky, B. Norris, F. Villena, F. Cuevas, P. Sotomayor, P. Zatta // Food Chem. Toxicol. – 2004. – Vol. 42, № 6. – Р. 925–933. DOI: 10.1016/j.fct.2004.01.016
  15. Koshland M.E. The coming of age of the immunoglobulin J chain // Annu. Rev. Immunol.  1985. – Vol. 3. – Р. 425–453. DOI: 10.1146/annurev.iy.03.040185.002233
  16. Johansen F.E., Braathen R., Brandtzaeg P. Role of J chain in secretory immunoglobulin formation // Scand. J. Immunol. – 2000. – Vol. 52, № 3. – Р. 240–248. DOI: 10.1046/j.1365-3083.2000.00790.x
  17. Москалец О.В. Иммуноглобулин А и его селективный дефицит // Казанский медицинский журнал. – Т. 98, № 5. – С. 809–813. DOI: 10.17750/KMJ2017-809
  18. KLHL4, a novel p53 target gene, inhibits cell proliferation by activating p21WAF/CDKN1A / S.-H. Choi, S.-Y. Cho, J. Song, M.-W. Hur // Biochem. Biophys. Res. Commun. – 2020. – Vol. 530, № 3. – P. 588–596. DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.07.100
  19. Kelch-like proteins: Physiological functions and relationships with diseases / X. Shi, S. Xiang, J. Cao, H. Zhu, B. Yang, Q. He, M. Ying // Pharmacol. Res. –2019. – Vol. 148. – Р. 104404. DOI: 10.1016/j.phrs.2019.104404
  20. Солодков, А.П., Беляева Л.Е., Лазуко С.С. Стресс и артериальная гипертензия // Практикуючий лікар. – 2013. – № 3. – С. 78–80.
Получена: 
21.01.2022
Одобрена: 
04.03.2022
Принята к публикации: 
11.03.2022

Вы здесь

Главная