Эффекты пренатального воздействия торфяного дыма на эмоциональное поведение потомства крыс и коррекция их фабомотизолом

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Актуальность. Длительная задымленность от лесных пожаров вызывает широкий спектр нарушений здоровья, в том числе соматического состояния, эмоционального статуса, когнитивных функций. Открытым остается вопрос последствий воздействия продуктов сгорания торфа и древесины во время беременности для потомства.

Цель — изучить нарушения поведения, возникающие у потомства крыс, экспонированных торфяным дымом, в ранний и поздний постнатальные периоды и влияние фабомотизола на эти нарушения.

Методология. Исследование выполнено на потомстве крыс обоих полов от принудительно экспонированных торфяным дымом (1–20-й дни) самок. Влияние торфяного дыма на крыс и защитный эффект фабомотизола (1 и 10 мг/кг на 20-й день гестации) изучали в ранний (5-й день) и поздний (60–80-й дни) постнатальные периоды. Оценивали формирование сенсорно-двигательного рефлекса, тревожность, агрессию, двигательную активность.

Результаты. Экспозиция торфяным дымом беременных самок (с 1-го по 20-й день беременности) вызывает нарушение формирования сенсорно-двигательного рефлекса в раннем постнатальном периоде (5-й день), снижение уровня естественного адаптационного страха и внутривидовой агрессии, а также увеличение локомоторной активности у половозрелых животных (60–80-й дни). Фабомотизол при пренатальном введении (1–20-й дни гестации) в дозах 1 и 10 мг/кг корректировал становление условного сенсорно-двигательного рефлекса у самцов и самок крысят, показатели эмоционального статуса и двигательной активности половозрелых животных.

Заключение. Выявлен защитный эффект фабомотизола на потомство, пренатально подвергнутых воздействию торфяного дыма крыс. Фабомотизол возвращает нарушенные торфом исследуемые поведенческие реакции к уровню физиологической нормы, что подтверждает установленные ранее цито- и нейропротекторные свойства препарата.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Динара Михайловна Ивашова

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт фармакологии имени В.В. Закусова»

Автор, ответственный за переписку.
Email: pharmacevt07@mail.ru

научный сотрудник лаборатории психофармакологии

Россия, Москва

Светлана Александровна Литвинова

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт фармакологии имени В.В. Закусова»

Email: sa_litvinova@mail.ru

канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории психофармакологии

Россия, Москва

Татьяна Александровна Воронина

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт фармакологии имени В.В. Закусова»

Email: voroninata38@gmail.com

д-р мед. наук, профессор, зав. лаборатории психофармакологии

Россия, Москва

Иосиф Борисович Цорин

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт фармакологии имени В.В. Закусова»

Email: tsorinib@yandex.ru

д-р биол. наук, ­ведущий научный сотрудник лаборатории фармакологического скрининга

Россия, Москва

Список литературы

  1. Settele J., Scholes R., Betts R. et al. A Case Study: The Implementation of a nature-based engineering solution to restore a fallopia japonica-dominated brook embankment 2014; New York: Camb. Univers. Press, 2014. No. A. P. 271–359. doi: 10.4236/ojf.2019.93009
  2. Westerling A.L., Hidalgo H.G., Cayan D.R. et al. Warming and Earlier Spring Increase Western U.S. Forest Wildfire Activity // Science. 2006. Vol. 313. P. 940–943. doi: 10.1126/science.1128834
  3. Доклад о климатических рисках на территории Российской Федерации / под ред. В.М. Катцова // Росгидромет. СПб., 2017.
  4. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2016 год // Росгидромет. М., 2017.
  5. Gao M., Li Y., Long J. et al. Induction of oxidative stress and DNA damage in cervix in acute treatment with benzo[a]pyrene // Mutation Research. 2011. Vol. 719, No. 1-2. P. 52–9. doi: 10.1016/j.mrgentox.2010.11.008
  6. Genuis S.J. Elimination of persistent toxicants from the human body // Hum. Exp. Toxicol. 2011. Vol. 30, No. 1. P. 3–18. doi: 10.1177/096032711036841
  7. Mortamais M., Pujol J., van Drooge B.L. et al. Effect of exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons on basal ganglia and attention-deficit hyperactivity disorder symptoms in primary school children // Environ. Int. 2017. No. 105. P. 12–19. doi: 10.1016/j.envint.2017.04.011
  8. Добрых В.А., Захарычева Т.А. Дым лесных пожаров и здоровье. Хабаровск, 2009.
  9. Mattison D.R. Environmental exposures and development // Cur. Opin. Pediatr. 2010. Vol. 22, No. 2. P. 208–218. doi: 10.1097/MOP.0b013e32833779bf
  10. Perera F.P., Tang D., Wang S. et al. Prenatal polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) exposure and child behavior at age 6-7 years // Environ. Health Perspect. 2012. Vol. 120, No. 6. P. 921–926. doi: 10.1289/ehp.1104315
  11. Рябкова В.А., Брылева И.Н. Состояние здоровья населения Хабаровского края в условиях воздействия лесных пожаров // Дальневосточный медицинский журнал. 2002. № 3. С. 41–44.
  12. Bolton J.L., Dunlap T. Formation and biological targets of quinones: cytotoxic versus cytoprotective effects // Chem. Res.Toxicol. 2017. Vol. 30, No. 1. P. 13–37. doi: 10.1021/acs.chemrestox.6b00256
  13. Gelboin H.V. Benzo[a]pyrene metabolism, activation and carcinogenesis: role and regulation of mixed function oxidases and related enzymes // Physiol. Rev. 1980. Vol. 60, No. 4. P. 1107–1116. doi: 10.1152/physrev.1980.60.4.1107
  14. Squadrito G.L., Cueto R., Dellinger B., Pryor W.A. Quinoid redox cycling as a mechanism for sustained free radical generation by inhaled airborne particulate matter // Free Radic. Biol. Med. 2001. Vol. 31, No. 9. P. 1132–1138. doi: 10.1016/s0891-5849(01)00703-1
  15. Kumagai Y., Taira J., Sagai M. Apparent inhibition of superoxide dismutase activity in vitro by diesel exhaust particles // Free Radic. Biol. Med. 1995. Vol. 18, No. 2. P. 365–371. doi: 10.1016/0891-5849(94)00125-4
  16. Iinuma Y., Brüggemann E., Gnauk T. et al. Source characterization of biomass burning particles: The combustion of selected European conifers, African hardwood, savanna grass, and German and Indonesian peat // Journal of Geophysical Research. 2007. Vol. 112, No. D8. P. D08209. doi: 10.1029/2006jd007120
  17. Fine P.M., Simoneit B. Chemical characterization of fine particle emissions from the fireplace combustion of woods grown in the southern United States // Environ. Sci. Technol. 2002. Vol. 36, No. 7. P. 1442–1451. doi: 10.1021/es0108988
  18. Valavanidis A., Fiotakis K., Bakeas E., Vlahogianni T. Electron paramagnetic resonance study of the generation of reactive oxygen species catalysed by transition metals and quinoid redox cycling by inhalable ambient particulate matter // Redox Rep. 2005. Vol. 10, No. 1. P. 37–51. doi: 10.1179/135100005X21606
  19. Stoddard E.G., Killinger B.J., Nag S.A. et al. Benzo[a]pyrene induction of glutathione s-transferases: an activity-based protein profiling investigation // Chem. Res. Toxicol. 2019. Vol. 32, No. 6. P. 1259–1267. doi: 10.1021/acs.chemrestox.9b00069
  20. Liu Y., Wu Y.-M., Yu Y. et al. Curcumin and resveratrol in combination modulate drug-metabolizing enzymes as well as antioxidant indices during lung carcinogenesis in mice // Hum. Exp. Toxicol. 2015. Vol. 34, No. 6. P. 620–627. doi: 10.1177/0960327114551396
  21. Reybier K., Perio P., Ferry G. et al. Insights into the redox cycle of human quinone reductase 2 // Free Radic. Res. 2011. Vol. 45, No. 10. P. 1184–1195. doi: 10.3109/10715762.2011.605788
  22. Wang W., Jaiswal A.K. Sp3 repression of polymorphic human NRH:quinone oxidoreductase 2 gene promoter // Free Radic. Biol. Med. 2004. No. 37. P. 1231–1243. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2004.06.042
  23. Long II D.J., Iskander K., Gaikwad A. et al. Disruption of dihydronicotinamide riboside:quinone oxidoreductase 2 (NQO2) leads to myeloid hyperplasia of bone marrow and decreased sensitivity to menadione toxicity // J. Biol. Chem. 2002. Vol. 277, No. 48. P. 46131–46139. doi: 10.1074/jbc.M208675200
  24. Janda E., Lascala A., Carresi C. et al. Parkinsonian toxin-induced oxidative stress inhibits basal autophagy in astrocytes via NQO2/quinone oxidoreductase 2: Implications for neuroprotection // Autophagy. 2015. Vol. 11, No. 7. 1063–1080. doi: 10.1080/15548627.2015.1058683
  25. Janda E., Nepveu F., Calamini B. et al. Molecular pharmacology of NRH:quinone oxidoreductase 2: A detoxifying enzyme acting as an undercover toxifying enzyme // Mol. Pharmacol. 2020. Vol. 98, No. 5. P. 620–633. doi: 10.1124/molpharm.120.000105
  26. Cassagnes L.E., Perio P., Ferry G. et al. In cellulo monitoring of quinone reductase activity and reactive oxygen species production during the redox cycling of 1,2 and 1,4 quinones // Free Radic. Biol. Med. 2015. No. 89. P. 126–134. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2015.07.150
  27. Buryanovskyy L., Fu Y., Boyd M. et al. Crystal structure of suinone seductase 2 in complex with resveratrol // Biochemistry. 2004. Vol. 43, No. 36. P. 11417–11426. doi: 10.1021/bi049162o
  28. Murawska-Cialowicz E., Jethon Z., Magdalan J. et al. Effects of melatonin on lipid peroxidation and antioxidative enzyme activities in the liver, kidneys and brain of rats administered with benzo(a)pyrene // Exp. Toxicol. Pathol. 2011. Vol. 63, No. 1–2. P. 97–103. doi: 10.1016/j.etp.2009.10.002
  29. Cassagnes L.-E., Chhour M., Perio P. et al. Oxidative stress and neurodegeneration: The possible contribution of quinone reductase 2 // Free Radic. Biol. Med. 2018. No. 120. P. 56–61. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2018.03.002
  30. Nolan K.A., Dunstan M.S., Caraher M.C. et al. In silico screening reveals structurally diverse, nanomolar inhibitors of NQO2 that are functionally active in cells and can modulate NF-κB signaling // Mol. Cancer Ther. 2012. Vol. 11, No. 1. P. 194–203. doi: 10.1158/1535-7163.MCT-11-0543
  31. Середенин С.Б., Воронин М.В. Нейрорецепторный механизмы действия афобазола // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2009. Т. 72, № 1. С. 3–11.
  32. Зенина Т.А., Гавриш И.В., Мелкумян Д.С. и др. Изучение нейропротекторных свойств афобазола в опытах in vitro // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2005. Т. 140, № 8. С. 161–163.
  33. Дурнев А.Д., Середенин С.Б. Мутагены. Cкрининг и фармакологическая профилактика воздействий. М.: Медицина, 1998.
  34. Дурнев А.Д., Соломина А.С., Жанатаев А.К. и др. Влияние афобазола на генотоксические эффекты табачного дыма в плаценте и тканях эмбрионов крыс // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2010. Т. 149, № 3. С. 286–289.
  35. Шредер О.В., Шредер Е.Д., Дурнев А.Д., Середенин С.Б. Сопряженность генотоксических и тератогенных эффектов, вызываемых циклофосфамидом, и их модификация афобазолом // Гигиена и санитария. 2011. № 5. С. 64–68.
  36. Шредер Е.Д., Шредер О.В., Забродина В.В. и др. Влияние афобазола на генотоксические и нейротоксические эффекты в модели пренатальной алкоголизации крыс // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2014. Т. 157, № 4. C. 492–495.
  37. Горбатова Д.М., Немова Е.П., Соломина А.С. и др. Пренатальные эффекты продуктов сгорания торфа и их коррекция афобазолом у потомства крыс // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2014. Т. 158, № 11. С. 604–608.
  38. Горбатова Д.М., Жанатаев А.К., Немова Е.П., Дурнев А.Д. Повреждения ДНК в клетках плацент и эмбрионов крыс, подвергнутых воздействию торфяного дыма; антигенотоксический эффект афобазола // Экологическая генетика. 2016. Т. 14, № 2. С. 50–56. doi: 10.17816/ecogen14250-56
  39. Горбатова Д.М., Литвинова С.А., Дурнев А.Д., Середенин С.Б. Протективное влияние афобазола на потомство крыс, подвергнутых действию торфяного дыма // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2014. Т. 158, № 11. С. 614–619.
  40. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств / под ред. А.Н. Миронова. М.: Гриф и К, 2012.
  41. McCallister M.M., Maguire M., Ramesh A. et al. Prenatal exposure to benzo(a)pyrene impairs later-life cortical neuronal function // Neurotoxicology. 2008. Vol. 29, No. 5. P. 846–854. doi: 10.1016/j.neuro.2008.07.008
  42. McCallister M.M., Li Z., Zhang T. et al. Revealing behavioral learning deficit phenotypes subsequent to in utero exposure to benzo(a)pyrene // Toxicol. Sci. 2016. Vol. 149, No. 1. P. 42–54. doi: 10.1093/toxsci/kfv212
  43. Bouayed J., Desor F., Rammal H. et al. Effects of lactational exposure to benzo[alpha]pyrene (B[alpha]P) on postnatal neurodevelopment, neuronal receptor gene expression and behaviour in mice // Toxicology. 2009. Vol. 259, No. 3. P. 97–106. doi: 10.1016/j.tox.2009.02.010
  44. Patel B., Das S.K., Patri M. Neonatal benzo[a]pyrene exposure induces oxidative stress and DNA damage causing neurobehavioural changes during the early adolescence period in rats // Dev. Neurosci. 2016. Vol. 38, No. 2. P. 150–162. doi: 10.1159/000446276
  45. Grova N., Schroeder H., Farinelle S. et al. Sub-acute administration of benzo[a]pyrene (B[a]P) reduces anxiety-related behaviour in adult mice and modulates regional expression of N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors genes in relevant brain regions // Chemosphere. 2008. Vol. 73, No. 1 (Suppl). P. S295–302. doi: 10.1016/j.chemosphere.2007.12.037
  46. Chen C., Tang Y., Jiang X. et al. Early postnatal benzo(a)pyrene exposure in sprague-dawley rats causes persistent neurobehavioral impairments that emerge postnatally and continue into adolescence and adulthood // Toxicol. Sci. 2012. Vol. 125, No. 1. P. 248–261. doi: 10.1093/toxsci/kfr265
  47. Das L., Patel B., Patri M. Adolescence benzo[a]pyrene treatment induces learning and memory impairment and anxiolytic like behavioral response altering neuronal morphology of hippocampus in adult male Wistar rats // Toxicol. Rep. 2019. Vol. 6. P. 1104–1113. doi: 10.1016/j.toxrep.2019.10.014
  48. Zhu Li, Chadalapaka G., Ramesh A. et al. PAH particles perturb prenatal processes and phenotypes: protection from deficits in object discrimination afforded by dampening of brain oxidoreductase following in utero exposure to inhaled benzo(a)pyrene // Toxicol. Sci. 2012. Vol. 125, No. 1. P. 233–247. doi: 10.1093/toxsci/kfr261
  49. Jee S.-C., Kim M., Kim K.S. et al. Protective effects of myricetin on benzo[a]pyrene-induced 8-hydroxy-20-deoxyguanosine and BPDE-DNA adduct // Antioxidants (Basel). 2020. Vol. 9, No. 5. P. 446. doi: 10.3390/antiox9050446
  50. Berge G., Øvrebø S., Botnen I.V. et al. Resveratrol inhibits benzo[a]pyrene–DNA adduct formation in human bronchial epithelial cells // Br. J. Cancer. 2004. Vol. 91, No. 2. P. 333–338. doi: 10.1038/sj.bjc.6601898
  51. Huderson A.C., Rekha Devi P.V., Niaz M.S. et al. Alteration of benzo(a)pyrene biotransformation by resveratrol in Apc Min/+ mouse model of colon carcinogenesis // Invest. New Drugs. 2019. Vol. 37, No. 2. P. 238–251. doi: 10.1007/s10637-018-0622-9
  52. Das L., Patel B., Patri M. Adolescence benzo[a]pyrene treatment induces learning and memory impairment and anxiolytic like behavioral response altering neuronal morphology of hippocampus in adult male Wistar rats // Toxicol. Rep. 2019. Vol. 6. P. 1104–1113. doi: 10.1016/j.toxrep.2019.10.014
  53. Тигранян Р.А. Стресс и его значение для организма. М.: Наука, 1988.
  54. Cameron H.A., Schoenfeld T.J. Behavioral and structural adaptations to stress // Front. Neuroendocrinol. 2018. Vol. 49. P. 106–113. doi: 10.1016/j.yfrne.2018.02.002
  55. Трофимов С.С., Островская Р.У., Смольникова Н.М. и др. Натрия оксибутират нормализует функции центральной нервной системы у потомства крыс, подвергнутых гипобарической гипоксии во время беременности // Экспериментальная клиническая фармакология. 1993. Т. 56. № 6. С. 8–11.
  56. Banerjee B., Nandi P., Chakraborty S. et al. Resveratrol ameliorates benzo(a)pyrene induced testicular dysfunction and apoptosis: involvement of p38 MAPK/ATF2/iNOS signalling // J. Nutr. Biochem. 2016. Vol. 34. P. 17–29. doi: 10.1016/j.jnutbio.2016.04.003
  57. Seunghoon Oh. Disturbance in testosterone production in leydig cells by polycyclic aromatic hydrocarbons // Dev. Rerprod. 2014. Vol. 18, No. 4. P. 187–195. doi: 10.12717/DR.2014.18.4.187
  58. Анипова Т.А., Сапожникова Д.С., Степаничева М.Ю. и др. Изучение влияния селективного анксиолитика афобазола на активную каспазу-3 // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2010. Т. 149. № 2. С. 161–164.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Формирование рефлекса «избегание края» у потомства крыс (5 дней), подвергнутых воздействию торфяного дыма: а — самцы; b — самки. * p < 0,05 по сравнению с контролем; # p < 0,05 по сравнению с группой «ТфД» (ANOVA с последующим тестом по Ньюману – Кейлсу, post hoc test); ТфД — торфяной дым; ТфДФб1 — торфяной дым и фабомотизол в дозе 1 мг/кг; ТфДФб10 — торфяной дым и фабомотизол в дозе 10 мг/кг; К — контроль

Скачать (74KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Влияние фабомотизола на поведение потомства крыс, подвергнутых воздействию ТфД в пренатальный период, в тесте «Экстраполяционное поведение по Хендерсону»: а — самцы; b — самки. * p < 0,05 по сравнению с контролем; # p < 0,05 по сравнению с группой «ТфД» (ANOVA с последующим тестом по Ньюману – Кейлсу, post hoc test); ТфД — торфяной дым; ТфДФб1 — торфяной дым и фабомотизол в дозе 1 мг/кг; ТфДФб10 — торфяной дым и фабомотизол в дозе 10 мг/кг

Скачать (135KB)
Метаданные

© Ивашова Д.М., Литвинова С.А., Воронина Т.А., Цорин И.Б., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 74760 от 29.12.2018 г.