Toxicological ReviewToxicological ReviewТоксикологический вестник0869-7922Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman64125410.36946/0869-7922-2020-6-38-42ArticlesСтатьиANALYSIS OF MT2A AND MT3 GENE EXPRESSION IN RAT'S LIVER AND KIDNEY IN RESPONSE TO CADMIUM CHLORIDE POISONINGАНАЛИЗ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ МТ2А И МТ3 В ПЕЧЕНИ И ПОЧКАХ КРЫС В ОТВЕТ НА ОТРАВЛЕНИЕ ХЛОРИДОМ КАДМИЯZiatdinovaM. M.ЗиатдиноваМ. М.
Russian Federation

Ziatdinova Munira Munirovna

450106, Ufa

Зиатдинова Мунира Мунировна, младший научный сотрудник отдела токсикологии и генетики с экспериментальной клиникой лабораторных животных

munira.munirovna@yandex.ruYakupovaT. G.ЯкуповаТ. Г.
Russian Federation

Yakupova Tatyana Georgievna

450106, Ufa

Якупова Татьяна Георгиевна, младший научный сотрудник отдела токсикологии и генетики с экспериментальной клиникой лабораторных животных

tanya.kutlina92@mail.ruValovaYa. V.ВаловаЯ. В.
Russian Federation

Valova Yana Valer’evna

450106, Ufa

Валова Яна Валерьевна, младший научный сотрудник отдела токсикологии и генетики с экспериментальной клиникой лабораторных животных

MukhammadievaG. F.МухаммадиеваГ. Ф.
Russian Federation

Mukhammadieva Guzel Fanisovna

450106, Ufa

Мухаммадиева Гузель Фанисовна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела токсикологии и генетики с экспериментальной клиникой лабораторных животных 

ufniimt@mail.ruKarimovD. O.КаримовД. О.
Russian Federation

Karimov Denis Olegovich

450106, Ufa

Каримов Денис Олегович, кандидат медицинских наук, заведующий отдела токсикологии и генетики с экспериментальной клиникой лабораторных животных 

karimovdo@gmail.comNazarovaL. Sh.НазароваЛ Ш.
Russian Federation

Nazarova Liliya Shamilevna

450106, Ufa

Назарова Лиля Шамилевна, кандидат медицинских наук, научный сотрудник отдела токсикологии и генетики с экспериментальной клиникой лабораторных животных

lilinaz19@mail.ruSmolyankinD. A.СмолянкинД. А.
Russian Federation

Smolyankin Denis Anatol’evich

450106, Ufa

Смолянкин Денис Анатольевич, младший научный сотрудник отдела токсикологии и генетики с экспериментальной клиникой лабораторных животных

smolyankin.denis@yandex.ruUfa Research Institute of Occupational Medicine and Human EcologyФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека»050120216384204112024Copyright ©; 2021, Ziatdinova M.M., Yakupova T.G., Valova Y.V., Mukhammadieva G.F., Karimov D.O., Nazarova L.S., Smolyankin D.A.Copyright ©; 2021, Зиатдинова М.М., Якупова Т.Г., Валова Я.В., Мухаммадиева Г.Ф., Каримов Д.О., Назарова Л.Ш., Смолянкин Д.А.2021Ziatdinova M.M., Yakupova T.G., Valova Y.V., Mukhammadieva G.F., Karimov D.O., Nazarova L.S., Smolyankin D.A.Зиатдинова М.М., Якупова Т.Г., Валова Я.В., Мухаммадиева Г.Ф., Каримов Д.О., Назарова Л.Ш., Смолянкин Д.А.https://journals.eco-vector.com/0869-7922/article/view/641254

The aim of this study was to investigate the expression of metallothionein genes in the liver and kidneys of rats with acute cadmium poisoning.

Simulation of poisoning with cadmium chloride was carried out on white outbred female rats, divided into 4 groups depending on the dose of the injected toxicant. RNA samples isolated from rat liver and kidneys were used as research materials.

The multiplicity of expression of the MT3 gene in the kidneys increased at the lowest dose of CdCl2 , which was used in this experiment (0.029 mg / kg); with increasing dosage, the expression level decreased, but not lower than the control values. Analysis of the expression of the same gene in the liver showed a tendency towards a decrease in the content of transcripts with increasing dose. The frequency of expression of the MT2A gene at higher doses of CdCl2 increased both in the liver and in the kidneys.

In the present work, statistically significant dose-dependent changes in the expression multiplicity of metallothionein genes were detected 24 hours after CdCl2 administration. The revealed differences in the level of transcriptional activity of metallothionein genes require further investigation, since there are probably differences in the level of gene expression at earlier and later periods of toxicant action.

Цель работы - изучить экспрессию генов металлотионеина в печени и почках крыс при остром отравлении кадмием. Моделирование отравления хлоридом кадмия проводили на белых беспородных крысах женского пола, разделенных на 4 группы в зависимости от дозы введенного токсиканта. В качестве материалов исследования использовали образцы РНК, выделенные из печени и почек крыс. Кратность экспрессии гена МТ3 в почках повышалась при наименьшей дозе CdCl2, которая была использована в данном эксперименте (0,029 мг/кг), с увеличением дозировки уровень экспрессии снижался, но не ниже показателей контроля. Анализ экспрессии этого же гена в печени показал наличие тенденции к снижению содержания транскриптов при увеличении дозы. Кратность экспрессии гена МТ2A при более высоких дозах CdCl2 повышалась как в печени, так и в почках. В представленной работе были выявлены статистически значимые дозозависимые изменения кратности экспрессии генов металлотионеина через 24 часа после введения CdCl 2. Обнаруженные нами различия в уровне транскрипционной активности генов металлотионеина требуют дальнейшего исследования, так как вероятно, существуют различия в уровне экспрессии генов на более ранних и более поздних сроках действия токсиканта.

cadmiummetallothioneinsgene expressionoxidative stressdose-dependent change in expressionкадмийметаллотионеиныэкспрессия геновокислительный стрессдозозависимое изменение экспрессииSukharenko E.V., Maximov V.I. Age changes in expression of glial fibrillar acid protein in rat brains under chronic exposure to cadmium. Journal of the Ulyanovsk State Agricultural Academy. 2015; 2(30): 85-93 (in Russian).Сухаренко Е.В., Максимов В.И. Возрастные изменения экспрессии глиального фибриллярного кислого белка в мозге крыс при хроническом воздействии кадмия. Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2015; 2(30): 85-93.Polykretis P., Cencetti F., Donati C., Luchinat E., Banci L. Cadmium effects on superoxide dismutase 1 in human cells revealed by NMR. Redox Biol. 2019; 21:101102. doi: 10.1016/j. redox.2019.101102.Nair A.R., Degheselle O., Smeets K., Van Kerkhove E., Cuypers A.CadmiumInduced Pathologies: Where is the oxidative balance lost (or not)? International journal of molekular sciences. 2013 Mar; 14(3): 6116–6143. doi: 10.3390/ijms14036116.Hartwig A., Asmuss M., Ehleben I., Herzer U., Kostelac D., Pelzer A., Schwerdtle T., and Bürkle A. Interference by Toxic Metal Ions with DNA Repair Processes and Cell Cycle Control: Molecular Mechanisms. Environmental Health Perspectives. 2002;110 Suppl 5:797-9. doi: 10.1289/ ehp.02110s5797.Hartwig A., Asmuss M., Ehleben I., Herzer U., Kostelac D., Pelzer A. et al. Interference by Toxic Metal Ions with DNA Repair Processes and Cell Cycle Control: Molecular Mechanisms. Environmental Health Perspectives. 2002;110 Suppl 5:797-9. doi: 10.1289/ ehp.02110s5797.Hartwig A. Zinc finger proteins as potential targets for toxic metal ions: differential effects on structure and function. Antioxid Redox Signal. 2001; 3(4):625-34. doi: 10.1089/15230860152542970.Xue-Bin Ling et al. Mammalian Metallothionein-2A and Oxidative Stress. Int J Mol Sci. 2016 Sep; 17(9): 1483. doi: 10.3390/ijms17091483.Ravindran G., Chakrabarty D., Sarkar A. Cell specific stress responses of cadmiuminduced cytotoxicity. Animal cells and systems. 2017; 21(1): 23–30. doi: 10.1080/19768354.2016.1267041.Yang H., Shu Y. Cadmium Transporters in the Kidney and Cadmium-Induced Nephrotoxicity. International journal of molekular sciences. 2015 Jan; 16(1): 1484–1494. doi: 10.3390/ ijms16011484.Krivosheev A.B., Lost E.L., Krivosheev B.N., Kupriyanova L.J., Smirnova E.L. Toxic effects of cadmium on the human body. Occupational health and industrial ecology. 2012; 6: 35-42 (in Russian).Кривошеев А.Б., Потеряева Е.Л., Кривошеев Б.Н., Куприянова Л.Я., Смирнова Е.Л. Токсическое действие кадмия на организм человека. Медицина труда и промышленная экология. 2012; 6: 35-42.Andjelkovic M., Buha Djordjevic A., Antonijevic E. et al. Toxic effect of acute cadmium and lead exposure in rat blood, liver and kidney. Int J Environ Res Public Health. 2019 Jan; 16(2): 274.doi: 10.3390/ijerph16020274.Valerio Branca J.J., Morucci G., Alessandra Pacini A. Cadmium-induced neurotoxicity: still much ado. Neural Regen Res. 2018; 13(11): 1879–1882. doi: 10.4103/1673-5374.239434.El-Tarras Ael-S., Attia H.F., Soliman M.M., El Awady M.A., Amin A.A. Neuroprotective effect of grape seed extract against cadmium toxicity in male albino rats. Int J Immunopathol Pharmacol. 2016; 29(3): 398–407. doi: 10.1177/0394632016651447.Wang H., Liu Z., Zhang W., Yuan Z., Yuan H., Liu X., Yang C., Guan W. Cadmium-induced apoptosis of Siberian tiger fibroblasts via disrupted intracellular homeostasis. Biol Res. 2016; 49(1):42. doi:10.1186/s40659-016-0103-6.Wang H., Liu Z., Zhang W., Yuan Z., Yuan H., Liu X.et al. Cadmium-induced apoptosis of Siberian tiger fibroblasts via disrupted intracellular homeostasis. Biol Res. 2016; 49(1):42. doi:10.1186/ s40659-016-0103-6.Liu D., Wang M., Tian T., Wang X.J., Kang H.F., Jin T.B., Zhang S.Q., Guan H.T., Yang P.T., Liu K., Liu X.H., Xu P., Zheng Y., Dai Z.J. Genetic polymorphisms (rs10636 and rs28366003) in metallothionein 2A increase breast cancer risk in Chinese Han population. Aging. 2017; 9(2): 547–555. doi: 10.18632/aging.101177.Liu D., Wang M., Tian T., Wang X.J., Kang H.F., Jin T.B. et al. Genetic polymorphisms (rs10636 and rs28366003) in metallothionein 2A increase breast cancer risk in Chinese Han population. Aging. 2017; 9(2): 547–555. doi: 10.18632/aging.101177.Mezynska, M., Brzóska, M.M. Environmental exposure to cadmium—a risk for health of the general population in industrialized countries and preventive strategies. Environ Sci Pollut Res 25, 3211–3232 (2018). doi.org/10.1007/ s11356-017-0827-z.Magdalena Mężyńska, Małgorzata M. Brzóska, Joanna Rogalska and Barbara Piłat-Marcinkiewicz. Extract from Aronia melanocarpa L. Berries Prevents Cadmium-Induced Oxidative Stress in the Liver: A Study in A Rat Model of Low-Level and Moderate Lifetime Human Exposure to this Toxic Metal. Nutrients. 2019 Jan; 11(1): 21. doi: 10.3390 / nu11010021.Mężyńska M., Brzóska M.M., Rogalska J., Galicka A. Extract from Aronia melanocarpa L. Berries Protects Against Cadmium-induced Lipid Peroxidation and Oxidative Damage to Proteins and DNA in the Liver: A Study using a Rat Model of Environmental Human Exposure to this Xenobiotic. Nutrients. 2019 Apr; 11(4): 758. doi: 10.3390/nu11040758Mężyńska M., Brzóska M.M., Rogalska J., Galicka A. Extract from Aronia melanocarpa L. Berries Protects Against Cadmium-induced Lipid Peroxidation and Oxidative Damage to Proteins and DNA in the Liver: A Study using a Rat Model of Environmental Human Exposure to this Xenobiotic. Nutrients. 2019 Apr; 11(4): 758. doi: 10.3390/nu11040758.