Ecological geneticsEcological geneticsЭкологическая генетика1811-09322411-9202Eco-Vector360210.17816/ecogen14250-56ArticlesСтатьиResearch ArticleDNA damage in placenta and embryos of rats exposed to peat smoke; antigenotoxic effects of afobazoleПовреждения ДНК в клетках плацент и эмбрионов крыс, подвергнутых воздействию торфяного дыма; антигенотоксический эффект афобазолаGorbatovaDinara MГорбатоваДинара Михайловна

Researcher, Laboratory of Drug Toxicology, a group of reproductive toxicity

научный сотрудник, лаборатория лекарственной токсикологии, группа репродуктивной токсичности

pharmacevt07@mail.ruZhanataevAliy KЖанатаевАлий Курманович

Leading Researcher, Ph.D, Laboratory of Pharmacology and mutagenesis

канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория фармакологии мутагенеза

pharmacol@yandex.ruNemovaHelena PНемоваЕлена Петровна

senior researcher, PhD, Laboratory of Drug Toxicology, a group of reproductive toxicity

канд. биол. наук, старший научный сотрудник, лаборатория лекарственной токсикологии, группа репродуктивной токсичности

nemova_elena@mail.ruDurnevAndrey DДурневАндрей Дмитриевич

Corresponding Member. Russian Academy of Sciences, Doctor of Medical Sciences, Professor, Laboratory of Pharmacology and mutagenesis; Laboratory of Drug Toxicology, a group of reproductive toxicity

д-р мед. наук, профессор, член-корр. РАН, лаборатория фармакологии мутагенеза, лаборатория лекарственной токсикологии, группа репродуктивной токсичности

food2003@yandex.ruZakusov Institute of Pharmacology, Russian Academy of SciencesФГБНУ «НИИ фармакологии имени В.В. Закусова»15062016142VOL 14, NO2 (2016)ТОМ 14, №2 (2016)505627072016Copyright ©; 2016, Gorbatova D.M., Zhanataev A.K., Nemova H.P., Durnev A.D.Copyright ©; 2016, Горбатова Д.М., Жанатаев А.К., Немова Е.П., Дурнев А.Д.2016Gorbatova D.M., Zhanataev A.K., Nemova H.P., Durnev A.D.Горбатова Д.М., Жанатаев А.К., Немова Е.П., Дурнев А.Д.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/ecolgenet/article/view/3602

Background. It was shown that prenatal exposure to peat smoke leads to disturbances of fetal and postnatal development in rats. Genotoxic mechanisms may be involved to these deleterious effects. The objective of the present study was to evaluate the DNA damage and its modification by known antimutagen afobazole in placenta and embryo of rats, exposed to peat smoke. Materials and methods. Pregnant rats were exposed to filtered air (control), to peat smoke or to peat smoke with receiving of afobazole (1 or 10 mg/kg, per os) for 44 min, daily during days 1 to 13 of gestation. At the day 13 four placenta and embryo samples from each rat were obtained for DNA damage analysis using the alkaline comet assay. Results. A significant, 4-5 folds increase in the DNA damage values (% DNA in tail) was found in placenta and embryos of rats exposed to peat smoke. Genotoxic effects were generally more pronounced in placenta. Exposure to peat smoke together with receiving of afobazole at the doses 1 and 10 mg/kg showed a significant, 53-60 % decrease in the mean % DNA in tail values in both placenta and embryos. Clear inter and intra-individual differences in genotoxic as well as in antigenotoxic effects were observed. For the some placenta or embryo samples were seen reducing of DNA damage to the control level. Conclusion. Exposure of pregnant rats to peat smoke causes DNA damage in placenta and embryos. This smoke-induced genotoxicity might be decreased or prevented by antimutagenic agents.

В экспериментах на беспородных белых крысах показано, что их ежедневная принудительная экспозиция торфяным дымом в течение 44 минут с 1-й по 13-й день беременности приводит к 4-5-кратному увеличению поврежденности ДНК (метод ДНК-комет в щелочной версии) в клетках плацент и эмбрионов. Введение животным афобазола в дозах 1 и 10 мг/кг per os на 53-60 % снижает генотоксическое воздействие торфяного дыма. Проявление генотоксических и антигенотоксических эффектов имеет выраженные меж- и внутрииндивидуальные различия. В отдельных случаях под действием афобазола наблюдается снижение уровней ДНК-повреждений до контрольных значений.

peat smokeratsDNA damagealkaline comet assayembryoplacentaafobazoleantigenotoxicityторфяной дымДНК-повреждениякрысыметод ДНК-кометэмбрионплацентаафобазолантигенотоксичностьДобрых В.А., Захарычева Т.А. Дым лесных пожаров и здоровье // Дальневосточный государственный медицинский университет (Хабаровск). - 2009. - С. 201 [Dobrykh VA, Zakharycheva TA. Smoke from wildfires and health. Public Educational Institution of Higher Professional Training Dalnevostochny state medical university. 2009:201. (In Russ).]Горбатова Д.М., Литвинова С.А., Дурнев А.Д., и др. Протективное влияние афобазола на потомство крыс, подвергнутых действию торфяного дыма // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2014. - Т. 158. - С. 614-619. [Gorbatova DM, Litvinov SA, Durnev AD, et al. Afobazole protects rats exposed to peat smoke in utero. Bulletin of experimental biology and medicine. 2014;158:614-619 (In Russ, Eng).]. doi: 10.1007/s10517-015-2830-z.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. - С. 604-608. [Gorbatova DM, Nemov EP, Solomina AS, et al. Prenatal effects of peat combustion products and afobazole correction thereof in the rat progeny. Bulletin of experimental biology and medicine. 2014;158:604-608 (In Russ, Eng).]. doi:10.1007/s10517-015-2829-5.Дурнев А.Д., Жанатаев А.К., Шредер О.В., и др. Генотоксические поражения и болезни // Молекулярная медицина. - 2013. - № 3. - С. 3-19. [Durnev AD, Zhanataev AK, Schröder OW, et al. Genotoxic events and diseases. Molecular medicine. 2013;(3):3-19 (In Russ).].Дурнев А.Д., Соломина А.С., Жанатаев А.К., и др. Влияние афобазола на генотоксические эффекты табачного дыма в плаценте и в тканях эмбрионов крыс // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2010. - Т. 149. - С. 286-289. [Durnev AD, Solomina AS, Zhanataev AK, et al. Effect of afobazole on genotoxic effects of tobacco smoke in the placenta and embryonic tissues of rats. Bulletin of experimental biology and medicine. 2010; (149):286-289 (In Russ, Eng).]Дурнев А.Д., Меркулов В.А., Жанатаев А.К., и др. Методические рекомендации по оценке ДНК-повреждений методом щелочного гель-электрофореза отдельных клеток в фармакологических исследованиях: Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. - Часть первая. - М.: Гриф и К, 2012. - С. 115-128. [Durnev AD, Merkulov VA, Zhanataev AK, et al. Methodical recommendations for DNA damage evaluation in pharmacological studies using alkaline single-cell gel electrophoresis. Guidelines for pre-clinical drug studies. Part one. Moscow, 2012; 115-128 (In Russ).].Разумная Ф.Г., Камилов Ф.Х., Капулер О.М., и др. К фармакологии афобазола // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 7. - С. 848-855. [Razumnaja FG, Kamilov FKh, Kapuler OM, et al. To the pharmacology of Afobazole. Basic researches. 2014;(7):848-855 (In Russ).].Незнамов Г.Г., Сюняков Т.С., Золотов Н.Н., и др. Терапевтическое влияние анксиолитиков феназепама и афобазола на содержание малонового диальдегида в плазме крови и психическое состояние больных с тревожными расстройствами // Психические расстройства в общей медицине. - 2014. - № 2. - С. 40-47. [Neznamov GG, Syunyakov TS, Zolotov NN, et al. Therapeutic influence of anksiolitik of a fenazepam and Afobazole on the content of low-new dialdehyde in plasma of blood and a mental condition of patients with disturbing frustration. Mental disorders in the general medicine. 2014;(2):40-47 (In Russ).].Al-Gubory KH, Fowler PA, Garrel C. The roles of cellular reactive oxygen species, oxidative stress and antioxidants in pregnancy outcomes. Int J Biochem Cell Biol. 2010;42:1634-1650. doi: 10.1016/j.biocel.2010.06.001.Bojakowska I, Sokołowska G. Polycyclic aromatic hydrocarbons in materials of burned peatlands. Polish J of Environmental Studies. 2003;12(4):401-408.Cornwall GA, Carter MW, Bradshaw WS. The relationship between prenatal lethality or fetal weight and intrauterine position in rats exposed to diethylstilbestrol, zeranol, 3,4,3’,4’-tetrachlorobiphenyl, or cadmium. Teratology. 1984;30(3):341-349. doi: 10.1002/tera.1420300306.Hougaard KS, Campagnolo L, Chavatte-Palmer P, et al. A perspective on the developmental toxicity of inhaled nanoparticles. Reprod Toxicol. 2015;56:118-140. doi: 10.1016/j.reprotox.2015.05.01.Kim Y, Tong H, Daniels M, et al. Cardiopulmonary toxicity of peat wildfire particulate matter and the predictive utility of precision cut lung slices. Particle and Fibre Toxicology. 2014;11:29. doi: 10.1186/1743-8977-11-29.Kimura C, Watanabe K, Iwasaki A, et al. The severity of hypoxic changes and oxidative DNA damage in the placenta of early-onset preeclamptic women and fetal growth restriction. J Matern Fetal Neonatal Med. 2013;26(5):491-496. doi: 10.3109/14767058.2012.733766.Liu JC, Pereira G, Uhl SA, et al. A systematic review of the physical health impacts from non-occupational exposure to wildfire smoke. Environ Res. 2015;136:120-132. doi: 10.1016/j.envres.2014.10.015.OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 4/ Test No. 489: In Vivo Mammalian Alkaline Comet Assay., 2014. doi: 10.1787/9789264224179-en.Perera FP, Tang D, Wang S, Vishnevetsky J, et al. Prenatal polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) exposure and child behavior at age 6-7 years. Environ Health Perspect. 2012;120(6):921-926.Møller P, Loft S. Statistical analysis of comet assay results. Front Genet. 2014,5:292. doi: 10.3389/fgene.2014.00292.Popovicheva O, Kistler M, Kireeva E, et al. Physicochemical characterization of smoke aerosol during large-scale wildfires: Extreme event of August 2010 in Moscow. Atmospheric Environment. 2014; 96:405-414. doi:10.1016/j.atmosenv.2014.03.026.Tozuka Y, Watanabe N, Osawa M, et al. Transfer of polycyclic aromatic hydrocarbons to fetuses and breast milk of rats exposed to diesel exhaust. J Health Sci. 2004;50:497-502. doi: 10.1248/jhs.50.497.Ward WF, Aceto HJr, Karp CH. The effect of intrauterine position on the radiosensitivity of rat embryos. Teratology. 1977;16(2):181-186. doi: 10.1002/tera.1420160212.Woollam DH, Millen JW. Influence of uterine position on the response of the mouse embryo to anoxia. Nature. 1962;194:990-991. doi:10.1038/194990a0.