Toxicological ReviewToxicological ReviewТоксикологический вестник0869-7922Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman64148110.47470/0869-7922-2023-31-1-30-36Original articlesОригинальные статьиAssessment of the effect of cell transplantation on DNA repair in rat hepatocytes exposed to carbon tetrachloride (CCl4) by DNA comet assayОценка влияния клеточной трансплантации на процессы репарации ДНК в гепатоцитах крыс после повреждения тетрахлоридом углерода (ССl4) с использованием метода ДНК-кометShabashevaLiliia V.ШабашеваЛилия Владимировна
Russian Federation

Senior Researcher, Laboratory of General Toxicology and Hygienic Regulation, Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology FMBA of Russia, 188663, Leningrad Region.

e-mail: shabash69@gmail.com

 

Старший научный сотрудник лаборатории Общей токсикологии и гигиенического регламентирования ФГУП «НИИ ГПЭЧ» ФМБА России, 188663, Ленинградская область.

e-mail: shabash69@gmail.com

shabash69@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-5754-3204ProtasovaGalina ArkadevnaПротасоваГалина Аркадьевна
Russian Federation

Кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник, ФГУП НИИ гигиены профпатологии и экологии человека ФМБА России, 188663, Санкт-Петербург, Российская Федерация.

e-mail: GalaSR@mail.ru

galasr@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8239-0345PopovVadim BorisovichПоповВадим Борисович
Russian Federation

Доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, ФГУП НИИ гигиены профпатологии и экологии человека ФМБА России, 188663, Санкт-Петербург, Российская Федерация.

e-mail: vpopovlr@mail.ru

vpopovlr@mail.ruResearch Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology FMBA of RussiaФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, профпатологии и экологии человека» Федерального медико-биологического агентства23022023311303604112024Copyright ©; 2023, Shabasheva L.V., Protasova G.A., Popov V.B.Copyright ©; 2023, Шабашева Л.В., Протасова Г.А., Попов В.Б.2023Shabasheva L.V., Protasova G.A., Popov V.B.Шабашева Л.В., Протасова Г.А., Попов В.Б.https://journals.eco-vector.com/0869-7922/article/view/641481

Introduction. The effect of carbon tetrachloride (freon-10, asordin, hladon-10) is an organochlorine compound with the chemical formula CCl4 and the subsequent transplantation of fetal liver cells (FLC) on DNA degradation and repair in rat hepatocytes by means of alkaline single-cell gel electrophoresis (DNA comet assay) was assessed.

Material and methods. Acute toxic damage to the rat liver was simulated by a single oral administration to female Wistar rats of CCl4 in an oil solution at a dose of 3000 mg/kg. As a protective agent, a suspension of FLC of E19 rat fetuses was used. Quantitative assessment of the degree of damage to the nuclear DNA of liver cells was performed by DNA comet assay on days 1, 3, 5, 7 and 16 of the experiment.

Results. Intravenous injections of fetal liver cells 6 h after exposure to CCl4 induces DNA repair processes in rat hepatocytes in 5–7 days and led to a decrease in the intensity of nuclear DNA damage. The trend toward a decrease in the number of undamaged hepatocytes continued on the 16th day of the experiment, and, therewith, the enhancement of reparative processes after FLC injection revealed itself in in a significant decrease in the number of hepatocytes with a high intensity of nuclear DNA damage. 

Limitations. To prevent unwanted death of animals in the group, studies were limited to a dose of 3000 mg/kg of CCl4 in oil solution.

Conclusion. The method of alkaline single-cell gel electrophoresis (DNA comet assay) allowed quantitative assessment of the degrees of genome damage and repair. The obtained positive results suggest that FLC exert a protective effect of the structure of the DNA of rat liver role after acute exposure to CCl4. 

Compliance with ethical standards. The study was performed in compliance with the rules of bioethics approved by the European Convention for the Protection of Vertebrate Animals Used for Experimental and Other Purposes. 

Author contribution. All co-authors made an equal contribution to the research and preparation of the article for publication.

Conflict of interests. The authors declare no conflict of interest. 

Acknowledgements. The study was carried out as part of the implementation of the state program of the Russian Federation “Development of healthcare”.

Received: august 9, 2022 / Accepted: January 2023 / Published: February 28, 2023

Введение. Проведена экспериментальная оценка влияния четырёххлористого углерода — хлорорганического соединения с химической формулой ССl4 (тетрахлорид углерода, фреон-10, асордин, хладон-10) и трансплантации клеток фетальной печени (КФП) на степень деградации и процессов репарации ДНК в клетках печени крыс, используя метод щелочного гель-электрофореза единичных клеток.

Материал и методы. Острое токсическое поражение печени крыс моделировали однократным внутрижелудочным введением крысам-самкам линии Вистар препарат CCl4 в масляном растворе в дозе 3000 мг/кг массы тела. В качестве протекционного средства использовали суспензию КФП 19-суточных плодов крысы. Для количественной оценки и степени повреждения ядерной ДНК клеток печени применяли метод щелочного электрофореза единичных клеток (ДНК-комет) на 1-, 3-, 5-, 7-е и 16-е сутки эксперимента.

Результаты. Внутривенное введение КФП через 6 ч после воздействия тетрахлорметана активировало процессы репарации ДНК в гепатоцитах крыс на 5–7-е сутки, что приводило к снижению интенсивности повреждения ядерной ДНК. Тенденция к уменьшению числа неповреждённых гепатоцитов сохранялась и на 16-е сутки эксперимента, при этом усиление репаративных процессов после введения КФП реализовалось в достоверном сокращении количества гепатоцитов с высокой интенсивностью повреждения ядерной ДНК. 

Ограничение исследования. Для предотвращения нежелательной гибели животных в группе, исследования были ограничены дозой 3000 мг/кг м. т. препарата CCl4 в масляном растворе.

Заключение. Использованный в наших экспериментах метод щелочного гель-электрофореза единичных клеток (ДНК-комет) позволил количественно оценить степень повреждения генома и его репарацию. Выявленные позитивные результаты свидетельствовали о протекторной роли КФП на структуру ДНК клеток печени крыс, после острого воздействия CCl4. 

Соблюдение этических стандартов. Исследование выполнено с соблюдением правил биоэтики, утверждённых Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других целей. 

Участие авторов. Все соавторы внесли равнозначный вклад в исследование и подготовку статьи к публикации.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов

Финансирование. Исследование выполнено в рамках реализации государственной программы Российской Федерации «Развитие здравоохранения».

Поступила в редакцию: 09 августа 2022 / Принята в печать: 2023 / Опубликована: 28 февраля 2023

DNA comet assayfetal liver cells (FLC)genotoxicityrepairtransplantstioncarbon tetrachlorideметод ДНК-кометклетки фетальной печени (КФП)генотоксичностьтрансплантациярепарациятетрахлорид углеродаFilippov E.V. Using DNA comet assay to detect and assess the degree of DNA damage in cells of plant, animal, and human organisms, caused by environmental factors (a review). Nauka i obrazovanie. 2014; 2: 72–8. (in Russian)Филиппов Э.В. Использование метода «ДНК-комет» для детекции и оценки степени повреждений ДНК клеток организмов растений, животных и человека, вызванных факторами окружающей среды (обзор). Наука и образование. 2014; 2: 72–8.Zhanataev A.K., Durnev A.D., Seredin S.B. DNA comet assay in genotoxicological research. Gigiena i sanitariya. 2011; 5: 86–90. (in Russian)Жанатаев А.К., Дурнев А.Д., Середин С.Б. Метод ДНК-комет в генотоксикологических исследованиях. Гигиена и санитария. 2011; 5: 86–90.Kropotov A.V., Chelomin V.P., Slobodkova V.V., Solodova E.E., Mikhailov A.O. Evaluation of the genotoxicity of carbon tetrachloride and the protective effect of sybilin and chauranthin by DNA comet assay in rat liver. Tikhookeanskiy meditsinskiy zhurnal. 2013; 2: 63−6. (in Russian)Кропотов А.В., Челомин В.П., Слободкова В.В., Солодова Е.Е., Михайлов А.О. Оценка генотоксичности тетрахлорметана и защитного действия сибилина и хаурантина с помощью метода ДНК-комет в печени крыс. Тихоокеанский медицинский журнал. 2013; 2 : 63–6.Burganova G.R., Titova A.A., Sharipova E.I. Pevnev G.O., Mavlikeev M.O., Gazizov I.M. et al. Effect of perisinusoidal liver cell transplantation on rat liver regeneration after exposure to carbon tetrachloride and 2-acetylaminofluorene. Geny & Kletki. 2014; 9(3): 53–8. (in Russian)Бурганова Г.Р., Титова А.А., Шарипова Э.И., Певнев Г.О., Мавликеев М.О., Газизов И.М. и др. Влияние трансплантации перисинусоидальных клеток печени на регенерацию печени крыс после повреждения четырёххлористым углеродом и 2-ацетиламинофлуореном. Гены & Клетки. 2014; 9(3): 53–8.Lyundup A.V. Application of bone marrow mesenchymal stromal cells for the correction of fibrosing liver damage. Cand. med. sci. diss. Мoscow; 2008. (in Russian)Люндуп А.В. Применение мезенхимальных стромальных клеток костного мозга для коррекции фиброзирующего повреждения печени: Автореф. дис. … канд. мед. наук. М.; 2008.Kiyasov A.P., Odintsova A.Kh., Gumerova A.A., Gazizov I.M., Farrakhov A.Z., Kundakchyan G.G., et al. Transplantation of autogenous hematopoietic stem cells in patients with chronic hepatitis. Kletochnaya transplantologiya i tkanevaya inzheneriya. 2008; 3(1): 70–5. (in Russian)Киясов А.П., Одинцова А.Х., Гумерова А.А., Газизов И.М., Фаррахов А.З., Кундакчян Г.Г., и др. Трансплантация аутогенных гемопоэтических стволовых клеток больным хроническими гепатитами. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2008; 3(1): 70–5.Protasova G.A., Shabasheva L.V., Popov V.B. Correction with stem cells of toxic damage to the liver. Toksikologicheskii vestnik. 2020; 4(163): 21–6. (in Russian)Протасова Г.А., Шабашева Л.В., Попов В.Б. Коррекция токсического поражения печени стволовыми клетками. Токсикологический вестник. 2020; 4(163): 21–6.Zhanataev A.K., Lisitsyna T.A., Durnev A.D. Single-cell alkaline gel electrophoresis to assess the genotoxic properties of natural and synthetic compounds: methodical recommendations [[Primenenie metoda shchelochnogo gel’-elektroforeza izolirovannyh kletok dlya ocenki genotoksicheskih svojstv prirodnyh i sinteticheskih soedinenij: Metodicheskie rekomendacii]. Мoscow; 2006. (in Russian)Жанатаев А.К., Лисицына Т.А., Дурнев А.Д. Применение метода щелочного гель-электрофореза изолированных клеток для оценки генотоксических свойств природных и синтетических соединений: Методические рекомендации. М.; 2006.Chausheva A. Analysis of the genetic stability of multipotent human mesenchymal stromal cells in culture. Cand. med. sci. diss. Moscow; 2012. (in Russian)Чаушева А.И. Анализ генетической стабильности мультипотентных мезенхимных стромальных клеток человека в культуре: Автореф. дис. … канд. мед. наук. М.; 2012.Glantz S.A. Primer of Biostatistics. 3rd ed. New-York − Toronto: McGraw-Hill; 1992.Zar J.H. Biostatistical Analysis. 2nd ed. New Jersey: Prentice Hall; 1984.Kravchenko L.V., Trusov N.V., Uskova M.A. Aksenov I.V., Avreneva L.I., Guseva G.V. et al. Characterization of the acute toxic effect of carbon tetrachloride as a model of oxidative stress. Toksikologicheskiy vestnik. 2009; 1: 12–18. (in Russian)Кравченко Л.В., Трусов Н.В., Ускова М.А., Аксенов И.В., Авреньева Л.И., Гусева Г.В. и др. Характеристика острого токсического действия четырёххлористого углерода как модели окислительного стресса. Токсикологический вестник. 2009; 1: 12–8.Petrakova O.S., Chernioglo E.S., Terskikh V.V., Kalistratova E.N., Vasil’ev A.V. Cellular technologies in the treatment of liver pathologies. Acta naturae. 2012; 4(3(14): 18–33. (in Russian)Петракова О.С., Черниогло Е.С., Терских В.В., Калистратова Е.Н., Васильев А.В. Использование клеточных технологий в лечении патологий печени. Acta naturae. 2012; 4(3(14): 18–33.Nartaylakov M.A., Muslimov S.A., Yangirov I.V. Possibilities of stimulating regeneration of cirrhotic liver with fetal and biological materials. Meditsinskiy vestnik Bashkortostana. 2006; 1(1): 1−12. (in Russian)Нартайлаков М.А., Муслимов С.А., Янгиров И.В. Возможности стимуляции регенерации фетальными и биологическими материалами при циррозе печени. Медицинский вестник Башкортостана. 2006; 1(1): 1–12.Abdulkadyrov K.M., Balashova V.A. Cellular composition of the liver and spleen in the fetal period. Kletochnaya transplantologiya i tkanevaya inzheneriya. 2008; 3(1): 46–8. (in Russian)Абдулкадыров К.М., Балашова В.А. Клеточный состав печени и селезёнки в фетальном периоде. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2008; 3(1): 46–8.Pirogova I.Yu., Pyshkin S.A. Regenerative therapy of chronic hepatitis and liver cirrhosis by fetal tissue transplantation. Kletochnaya transplantologiya i tkanevaya inzheneriya. 2008; 3(1): 57−61. (in Russian)Пирогова И.Ю., Пышкин С.А. Регенерационная терапия хронических гепатитов и циррозов печени с помощью трансплантации фетальных тканей. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. 2008; 3(1): 57–61.