Маркеры аэрогенной комбинированной экспозиции металлоксидными соединениями и трансформированного протеомного профиля плазмы крови у детей

Файл статьи: 
Иконка PDF health-risk-analysis-2023-1-13.pdf
УДК: 
57.044; 616.092
DOI: 
10.21668/health.risk/2023.1.13
Авторы: 

М.А. Землянова1,2,3, Н.В. Зайцева1,4, Ю.В. Кольдибекова1, Е.В. Пескова1, Н.И. Булатова1, М.С. Степанков1

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 проспект, 29
4Отделение медицинских наук (секция «Профилактическая медицина») Российской академии наук, Россия, 119071, г. Москва, Ленинский проспект, 14

Аннотация: 

Изучение изменений гомеостатического равновесия организма, в первую очередь на клеточно-молекулярном уровне, является актуальным направлением фундаментально-прикладных научных исследований для задач прогнозирования негативных эффектов со стороны здоровья человека в условиях воздействия химических факторов риска.
У детей обоснованы прогностически значимые маркеры трансформированного протеомного профиля плазмы крови, доказанно связанные с аэрогенной комбинированной экспозицией металлоксидными соединениями (на примере оксидов меди и никеля). Предложен инновационно-методический подход на основе протеомного профилирования плазмы крови, включающий: идентификацию тождественных белков и генов, кодирующих их экспрессию; количественную оценку параметров показателей в системе «тождественный белок – концентрация химического вещества в крови»; прогнозирование негативных эффектов по критериям молекулярно-клеточной дестабилизации гомеостаза в условиях хронической аэрогенной экспозиции химических веществ. Реализация предложенного алгоритма выполнена на примере сопоставления измененных белков и пептидов, полученных в протеомном профиле плазмы крови детей, подверженных реальной аэрогенной комбинированной экспозиции оксидами никеля и меди, и мелких грызунов при экспериментальной комбинированной и изолированной экспозиции изучаемых веществ, эквивалентной реальному уровню.
Установлено, что длительная аэрогенная комбинированная экспозиция одновременно оксидами меди и никеля обусловливает в крови экспонированных детей повышенные до 2,4 раза относительно показателей у неэкспонированных детей и референтных значений концентрации меди и никеля, обоснованные в качестве маркеров экспозиции. Результаты натурных исследований верифицированы повышенным содержанием аналогичных веществ в крови при экспериментальном моделировании эквивалентной комбинированной экспозиции на биологической модели. На основе протеомного профилирования плазмы крови в экспериментальных и натурных исследованиях обоснован тождественный протеомный маркер  APOBEC1 комплементарный фактор (ген А1CF), доказанно связанный с маркерами экспозиции (одновременно никелем и медью в крови). Снижение экспрессии данного белка в условиях сохраняющейся аэрогенной комбинированной экспозиции оксидами никеля и меди позволяет прогнозировать развитие негативного эффекта в виде модификации липопротеинов низкой плотности с дальнейшей индукцией атеросклеротических изменений сосудов, что является одним из факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний.

Ключевые слова: 
протеомные маркеры, маркеры экспозиции, детское население, биологическая модель, экспрессия гена А1CF, прогнозирование негативных эффектов
Маркеры аэрогенной комбинированной экспозиции металлоксидными соединениями и трансформированного протеомного профиля плазмы крови у детей / М.А. Землянова, Н.В. Зайцева, Ю.В. Кольдибекова, Е.В. Пескова, Н.И. Булатова, М.С. Степанков // Анализ риска здоровью. – 2023. – № 1. – С. 137–146. DOI: 10.21668/health.risk/2023.1.13
Список литературы: 
  1. Омиксные технологии: роль и значение для развития персонализированной медицины / М.А. Пальцев, А.С. Чемезов, Н.С. Линькова, А.О. Дробинцева, В.О. Полякова, Н.Н. Белушкина, И.М. Кветной // Молекулярная меди-цина. – 2019. – № 4. – С. 3–8. DOI: 10.29296/24999490-2019-04-01
  2. Концепция факторов риска для здоровья населения / П.Ф. Кику, Д.С. Жигаев, Н.С. Шитер, К.М. Сабирова, М.А. Мезенцева // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. – 2016. – № 62. – С. 101–109. DOI: 10.12737/23260
  3. 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. – Т. 39, № 2. – С. 12–19. DOI: 10.34687/2219–8202.JAD.2020.02.0002
  4. Comparative Toxicogenomics Database (CTD): update 2021 / A.P. Davis, C.J. Grondin, R.J. Johnson, D. Sciaky, J. Wiegers, T.C. Wiegers, C.J. Mattingly // Nucleic Acids Research. – 2021. – Vol. 49, № D1. – P. D1138–D1143. DOI: 10.1093/nar/gkaa891
  5. Chemical-Induced Phenotypes at CTD Help Inform the Predisease State and Construct Adverse Outcome Pathways / A.P. Davis, T.C. Wiegers, J. Wiegers, R.J. Johnson, D. Sciaky, C.J. Grondin, C.J. Mattingly // Toxicological sciences: an official journal of the Society of Toxicology. – 2018. – Vol. 165, № 1. – P. 145–156. DOI: 10.1093/toxsci/kfy131
  6. Зайцева Н.В., Землянова М.А., Долгих О.В. Геномные, транскриптомные и протеомные технологии как со-временный инструмент диагностики нарушений здоровья, ассоциированных с воздействием факторов окружающей среды // Гигиена и санитария. – 2020. – Т. 99, № 1. – С. 6–12. DOI: 10.33029/0016-9900-2020-99-1-6-12
  7. Долгих О.В., Дианова Д.Г., Казакова О.А. Ванадий в среде обитания как фактор риска негативной модификации клеточной гибели: научный обзор // Анализ риска здоровью. – 2020.  № 4. – С. 156–169. DOI: 10.21668/health.risk/2020.4.18
  8. Cunningham R.P., Porat-Shliom N. Liver Zonation – Revisiting Old Questions With New Technologies // Frontiers in physiology. – 2021. – № 12. – P. 732929. DOI: 10.3389/fphys.2021.732929
  9. Peroxisome-Deficiency and HIF-2α Signaling Are Negative Regulators of Ketohexokinase Expression / T. Eberhart, M.J. Schönenberger, K.M. Walter, K.N. Charles, P.L. Faust, W.J. Kovacs // Frontiers in cell and developmental biology. – 2020. – № 8 (566). DOI: 10.3389/fcell.2020.00566
  10. Peroxidized Linoleic Acid, 13-HPODE, Alters Gene Expression Profile in Intestinal Epithelial Cells / N. Faizo, C.A. Narasimhulu, A. Forsman, S. Yooseph, S. Parthasarathy // Foods (Basel, Switzerland). – 2021. – Vol. 10, № 2. – P. 314. DOI: 10.3390/foods10020314
  11. Mysterious inhibitory cell regulator investigated and found likely to be secretogranin II related / J.E. Hart, I.J. Clarke, G.P. Risbridger, B. Ferneyhough, M. Vega-Hernández // Peer J. – 2017. – № 5. – P. e3833. DOI: 10.7717/peerj.3833
  12. Chen X.S. Insights into the Structures and Multimeric Status of APOBEC Proteins Involved in Viral Restriction and Other Cellular Functions // Viruses. – 2021. – Vol. 13, № 3. – P. 497. DOI: 10.3390/v13030497
  13. Transcriptome-wide sequencing reveals numerous APOBEC1 mRNA-editing targets in transcript 3' UTRs / B.R. Rosenberg, C.E. Hamilton, M.M. Mwangi, S. Dewell, F.N. Papavasiliou // Nat. Struct. Mol. Biol. – 2011. – Vol. 18, № 2. – P. 230–236. DOI: 10.1038/nsmb.1975
  14. Hypermutation induced by APOBEC-1 overexpression can be eliminated / Z. Chen, T.L. Eggerman, A.V. Bocharov, I.N. Baranova, T.G. Vishnyakova, G. Csako, A.P. Patterson // RNA (New York, N.Y.). – 2010. – Vol. 16, № 5. – P. 1040–1052. DOI: 10.1261/rna.1863010
  15. Lo C.C., Coschigano K.T. ApoB48 as an Efficient Regulator of Intestinal Lipid Transport // Front. Physiol. – 2020. – Vol. 11. – P. 796. DOI: 10.3389/fphys.2020.00796
  16. The RNA-Binding Protein A1CF Regulates Hepatic Fructose and Glycerol Metabolism via Alternative RNA Splicing / K.C. Nikolaou, H. Vatandaslar, C. Meyer, M.W. Schmid, T. Tuschl, M. Stoffel // Cell reports. – 2019. – Т. 2, № 29. – P. 283–300.e8. DOI: 10.1016/j.celrep.2019.08.100
  17. Song M.O., Li J., Freedman J.H. Physiological and toxicological transcriptome changes in HepG2 cells exposed to copper // Physiological genomics. – 2009. – Vol. 38, № 3. – P. 386–401. DOI: 10.1152/physiolgenomics.00083.2009
  18. Экспериментальная оценка токсичности наночастиц оксида никеля двух размеров в субхроническом эксперименте / М.П. Сутункова, Б.А. Кацнельсон, Л.И. Привалова, С.Н. Соловьева, В.Б. Гурвич, И.А. Минигалиева, С.В. Кли-нова, Т.В. Бушуева [и др.] // ЗНиСО. – 2018. – Т. 309, № 12. – C. 30–35.
  19. Investigation on the Association of Copper and Copper-to-Zinc-Ratio in Hair with Acute Coronary Syndrome Occurrence and Its Risk Factors / E.A. Dziedzic, A. Tuzimek, J.S. Gąsior, J. Paleczny, A. Junka, M. Kwaśny, M. Dąbrowski, P. Jankowski // Nutrients. – 2022. – Vol. 14, № 19. – P. 4107. DOI: 10.3390/nu14194107
  20. Marín-García J. Molecular Determinants of Atherosclerosis // Post-Genomic Cardiology. – 2014. – Р. 183–215. DOI: 10.1016/b978-0-12-404599-6.00006-8
  21. Сухоруков В.Н., Карагодин В.П., Орехов А.Н. Атерогенные модификации липопротеинов низкой плотности // Биомедицинская химия. – 2016. – Т. 62, № 4. – С. 391–402. DOI: 10.18097/PBMC20166204391
Получена: 
17.12.2022
Одобрена: 
14.02.2023
Принята к публикации: 
21.03.2023

Вы здесь

Главная