Toxicological ReviewToxicological ReviewТоксикологический вестник0869-7922Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman64126310.15690/vramn517Main unitОсновной блокИЗМЕНЕНИЕ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ РЕЦЕПТОРА NMDA ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НАНОЧАСТИЦ ОКСИДА МЕДИИЗМЕНЕНИЕ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ РЕЦЕПТОРА NMDA ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НАНОЧАСТИЦ ОКСИДА МЕДИhttps://orcid.org/0000-0002-4109-9268СитниковИванСитниковИван Андреевич
Russian Federation
ivan11011994@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7029-3406ШаиховаДарьяШаиховаДарья Рамильевнаdarya.boo@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8794-7288АмроминаАннаАмроминаАнна Михайловнаamrominaam@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1743-7642СутунковаМаринаСутунковаМарина Петровнаsutunkova@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2677-0479РябоваЮлияРябоваЮлия Владимировнаryabova@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9384-8550ТажигуловаАнастасияТажигуловаАнастасия Валерьевнаvasilyevaav@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8902-0416РузаковВадимРузаковВадим Олеговичruzakov@ymrc.ruФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора, 620014, г. Екатеринбург, Российская ФедерацияФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора, г. Екатеринбург05012021604112024Copyright ©; 2021, Ситников И., Шаихова Д., Амромина А., Сутункова М., Рябова Ю., Тажигулова А., Рузаков В.Copyright ©; 2021, Ситников И.А., Шаихова Д.Р., Амромина А.М., Сутункова М.П., Рябова Ю.В., Тажигулова А.В., Рузаков В.О.2021Ситников И., Шаихова Д., Амромина А., Сутункова М., Рябова Ю., Тажигулова А., Рузаков В.Ситников И.А., Шаихова Д.Р., Амромина А.М., Сутункова М.П., Рябова Ю.В., Тажигулова А.В., Рузаков В.О.https://journals.eco-vector.com/0869-7922/article/view/641263

Введение. Медь играет важную роль в метаболизме мозга, однако частицы меди нанометрового диапазона могут проявлять нейротоксические свойства и вызывать нарушения работы клеток мозга.

Материал и методы. В течение 6 недель 3 раза в неделю внутрибрюшинно животным вводили суспензию НЧ оксида меди. Определение экспрессии генов GRIN1, GRIN2a и GRIN2b, кодирующих белки GluN1, GluN2a и GluN2b, соответственно проводилось методом ПЦР в реальном времени с зондами.

Результаты. Определено статистически достоверное снижение уровня экспрессии генов, кодирующих белки рецептора NMDA, при воздействии наночастиц CuO 0,5 мг/мл (ΔCt (GRIN1) = 0,813; ΔCt (GRIN2A) = 3,477; ΔCt (GRIN2B) = 1,37) в сравнении с контрольной группой (ΔCt (GRIN1) = 6,301; ΔCt (GRIN2A) = 7,823; ΔCt (GRIN2B) = 4,747).

Заключение. Оценка уровня экспрессии генов рецептора NMDA может быть использована в качестве генетического маркера для определения токсического действия наночастиц оксида меди, однако необходимы дальнейшие исследования, включающие проведение поведенческих тестов, которые позволили бы подтвердить наличие клинических проявлений нейродегенеративных растройств.

Введение. Медь играет важную роль в метаболизме мозга, однако частицы меди нанометрового диапазона могут проявлять нейротоксические свойства и вызывать нарушения работы клеток мозга.

Материал и методы. В течение 6 недель 3 раза в неделю внутрибрюшинно животным вводили суспензию НЧ оксида меди. Определение экспрессии генов GRIN1, GRIN2a и GRIN2b, кодирующих белки GluN1, GluN2a и GluN2b, соответственно проводилось методом ПЦР в реальном времени с зондами.

Результаты. Определено статистически достоверное снижение уровня экспрессии генов, кодирующих белки рецептора NMDA, при воздействии наночастиц CuO 0,5 мг/мл (ΔCt (GRIN1) = 0,813; ΔCt (GRIN2A) = 3,477; ΔCt (GRIN2B) = 1,37) в сравнении с контрольной группой (ΔCt (GRIN1) = 6,301; ΔCt (GRIN2A) = 7,823; ΔCt (GRIN2B) = 4,747).

Заключение. Оценка уровня экспрессии генов рецептора NMDA может быть использована в качестве генетического маркера для определения токсического действия наночастиц оксида меди, однако необходимы дальнейшие исследования, включающие проведение поведенческих тестов, которые позволили бы подтвердить наличие клинических проявлений нейродегенеративных растройств.

наночастицы, оксид меди, экспрессия генов, рецепторы NMDAReferencesЛИТЕРАТУРА (пп. 6-10, 12-23 cм в References)Ulanova T.S., Antipyeva M.V., Zabirova M.I., Volkova M.V. Determination of nanoscale particles in the air of working zone at the metallurgical production. Analiz riska zdorov'yu. 2015; 1: 77–81. (in Russian).Уланова Т.С., Антипьева М.В., Забирова М.И., Волкова М.В. Определение частиц нанодиапазона в воздухе рабочей зоны металлургического производства. Анализ риска здоровью. 2015; № 1: 77–81.Gurvich V.B., Katznelson B.A., Ruzakov V.O., Privalova L.I., Bushueva T. V., Grebyonkina S. V. Biochemical effects of workers exposed to aerosols of metallurgical copper production containing nanoparticles. Proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Conference with International Participation. Ekaterinburg, 2016; 21–3. (in Russian).Гурвич В.Б., Кацнельсон Б.А., Рузаков В.О., Привалова Л.И., Бушуева Т. В., Гребёнкина С. В. Биохимические эффекты у рабочих, подвергающихся влиянию аэрозолей металлургического производства меди, содержащих наночастицы. Актуальные гигиенические аспекты нанотоксикологии: теоретические основы, идентификация опасности для здоровья и пути ее снижения: Материалы международной конференции. 20-21 октября 2016 г. Екатеринбург; 2016; 21–23.Privalova L.I., Katsnelson B.A., Loginova N.V., Gurvich V.B., Shur V.Ya., Beikin Ya.B. et al. Cytological and biochemical characteristics of bronchoalveolar lavage fluid in rats after intratracheal instillation of copper oxide nano-scale particles. Toksikologicheskii vestnik. 2014; 5: 8–13. (in Russian).Привалова Л.И., Кацнельсон Б.А., Логинова Н.В., Гурвич В.Б., Шур В.Я., Бейкин Я.Б., и др. Цитологические и биохимические особенности жидкости, получаемой при бронхоальвеолярном лаваже у крыс после интратрахеального введения наноразмерных меднооксидных частиц. Токсикологический вестник. 2014; № 5: 8–13.Khamidulina Kh.Kh., Davydova Yu.O. International approaches to the evaluation of the toxicity and hazards of nanoparticles and nanomaterials. Toksikologicheskii vestnik. 2011; 6: 53–57. (in Russian).Хамидулина Х.Х., Давыдова Ю.О. Международные подходы к оценке токсичности и опасности наночастиц и наноматериалов. Токсикологический вестник. 2011; № 6: 53–57.Filatov B.N., Bocharova L.I., Klauchek V.V., Maslennikov A.A., Pocheptsov A.Ya., Tochilkina L.P. Production and use of nanomaterials (toxicological and hygienic problems). Medline.ru. 2015; 16(1): 259–66. (in Russian).Филатов Б.Н., Бочарова Л.И., Клаучек В.В., Масленников А.А., Почепцов, А.Я., Точилкина, Л.П. Производство и применение наноматериалов (токсиколого-гигиенические проблемы). Фармакология. 2015; 16: 259–266.De Matteis V., Cascione M., Toma C.C., Pellegrino P., Rizzello L., Rinaldi R. Tailoring Cell Morphomechanical Perturbations Through Metal Oxide Nanoparticles. V. Nanoscale Res. Lett. 2019; 14(1): 109.Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., Гурвич В.Б., Макеев О.Г., Шур В.Я., Сутункова М.П., и др. Способ профилактики вредных эффектов общетоксического и генотоксического действия наночастиц оксида меди на организм. Патент РФ №2560682; 2015.Takenaka S.; Karg E.; Roth C.; Schulz H.; Ziesenis A.; Heinzmann U., et al. Pulmonary and systemic distribution of inhaled ultrafine silver particles in rats. Environ Health Perspect. 2001; 109: 547–551.Трофимов А.Н., Ротов, А.Ю., Вениаминова, Е.А., Фомалонт К., Шварц А.П., Зубарева О.Е. Изменение поведения и экспрессии генов ионотропных рецепторов глутамата в мозге взрослых крыс после неонатальных введений бактериального липополисахарида. Российский физиологический журнал им. ИМ Сеченова. 2020; 106(3): 356–372.Sharma, HS; Sharma, A. Nanoparticles aggravate heat stress induced cognitive deficits, blood-brain barrier disruption, edema formation and brain pathology. Prog Brain Res. 2007; 162: 245–273.Linder M.C., M. Hazegh-Azam. Copper biochemistry and molecular biology. Am. J. Clin. Nutr. 1996; 63: 797–811.Stys P.K., H.T. You, G.W. Zamponi.Copper-dependent regulation of NMDA receptors by cellular prion protein: implications for neurodegenerative disorders. J. Physiol. 2012; 590: 1357–1368.Katsnel'son B.A., Privalova L.I., Gurvich V.B., Makeev O.G., Shur V.J., Sutunkova M.P. et al. Method for prevention of adverse health effects of general toxic and genotoxic action of copper oxide nanoparticles. Patent RF; N 2560682 (in Russian).Valko M., Morris H., Cronin M.T.D. Metals, toxicity and oxidative stress. Curr. Med. Chem. 2005; 12: 1161–1208.Pal A., Badyal R.K., Vasishta R.K., Attri S.V., Thapa B.R., Prasad R. Biochemical, histological, and memory impairment effects of chronic copper toxicity: a model for non-wilsonian brain copper toxicosis in wistar rat. Biol. Trace Elem. Res. 2013; 153: 257–268Hung Y.H., Bush A.I., Cherny R.A. Copper in the brain and Alzheimer's disease. J. Biol. Inorg. Chem. 2010; 15: 61–76Huang Y., Shen W., Su J., Cheng B., Li D., Liu G., Zhou W.X., Zhang Y.X. Modulating the Balance of Synaptic and Extrasynaptic NMDA Receptors Shows Positive Effects against Amyloid-beta-Induced Neurotoxicity. J Alzheimers Dis. 2017; 57: 885–897.Gielen M., Retchless B.S., Mony L., Johnson J.W., Paoletti P. Mechanism of differential control of NMDA receptor activity by NR2 subunits. Nature. 2009. 459(7247): 703–707.Hansen K.B., Yi F., Perszyk, R.E., Furukawa H., Wollmuth L.P., Gibb A.J., Traynelis S.F. Structure, function, and allosteric modulation of NMDA receptors. Journal of General Physiology. 2018; 150(8): 1081–1105.Paoletti P., C. Bellone, Zhou Q. NMDA receptor subunit diversity: impact on receptor properties, synaptic plasticity and disease. Nat. Rev. Neurosci. 2013; 14: 383–400.MacDonald J.F., Jackson M.F., Beazely M.A. Hippocampal long-term synaptic plasticity and signal amplification of NMDA receptors. Crit Rev Neurobiol. 2006; 18: 71–84.Schlief M.L., West T., Craig A.M., Holtzman D.M., Gitlin J.D. Role of the Menkes copper-transporting ATPase in NMDA receptor-mediated neuronal toxicity. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006; 103: 14919–14924.Kalia L.V., Kalia S.K., Salter M.W. NMDA receptors in clinical neurology: excitatory times ahead. Lancet Neurol. 2008; 7: 742–755.Kotermanski S.E., Johnson J.W. Mg2+ imparts NMDA receptor subtype selectivity to the Alzheimer's drug memantine. J Neurosci. 2009; 29: 2774–2779.Wang R., Reddy P.H. Role of Glutamate and NMDA Receptors in Alzheimer's Disease. J Alzheimers Dis. 2017; 57: 1041–1048.Trofimov A.N., Rotov A.Yu., Veniaminova E.A., Fomalont K., Schwarz A.P., Zubareva O.E. Behavioral alterations of adult rats evoked by neonatal LPS injections are associated with changes of ionotropic glutamate receptors gene expression in the brain. Russian Journal of Physiology (formerly I. M. Sechenov Physiological Journal). 2020; 106(3): 356–372.