Pediatrician (St. Petersburg)Pediatrician (St. Petersburg)Педиатр2079-78502587-6252Eco-Vector10925610.17816/PED13225-34Original studiesОригинальные статьиResearch ArticleAntioxidant system and lipid peroxidation in rat erythrocytes under low-dose exposure to mercury acetateАнтиоксидантная система и перекисное окисление липидов в эритроцитах крыс при низкодозовом воздействии ацетатом ртутиShchepetkovaKristina M.ЩепетковаКристина Михайловна
Russian Federation

Postgraduate student of the Department of Biological Chemistry

аспирант кафедры биологической химии

tesh_07@inbox.ruBatotsyrenovaEkaterina G.БатоцыреноваЕкатерина Геннадьевна
Russian Federation

PhD, Associate Professor, Biological Chemistry Department; Leading Researcher, Biochemical Toxicology and Pharmacology Laboratory

канд. биол. наук, доцент кафедры биологической химии; ведущий научный сотрудник лаборатории биохимической токсикологии и фармакологии

bkaterina2009@yandex.ruLitvinenkoLyubov A.ЛитвиненкоЛюбовь Александровна
Russian Federation

MD, PhD, Associate Professor of the Department of Biological Chemistry

канд. мед. наук, доцент кафедры биологической химии

lyublitvin@inbox.ruRamenskayaNatalia P.РаменскаяНаталья Петровна
Russian Federation

PhD, Associate Professor of the Department of Biological Chemistry

канд. биол. наук, доцент кафедры биологической химии

n_ramenskaia@mail.ruKashuroVadim A.КашуроВадим Анатольевич
Russian Federation

MD, Dr. Med. Sci., Associate Professor, Head of the Department of Biological Chemistry; Professor of the Department of Anatomy and Physiology of Animals and Humans; Professor of the Department of Maxillofacial Surgery and Surgical Dentistry

д-р мед. наук, доцент, заведующий кафедрой биологической химии; профессор кафедры анатомии и физиологии животных и человека; профессор кафедры челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии

kashuro@yandex.ruSt. Petersburg State Pediatric Medical UniversityСанкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университетGolikov Research Clinical Center of Toxicology, Federal Medical Biological AgencyНаучно-клинический центр токсикологии им. акад. С.Н. Голикова Федерального медико-биологического агентстваSt. Petersburg State Pediatric Medical UniversityСанкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университетHerzen State Pedagogical University of RussiaРоссийский государственный педагогический университет им. А.И. ГерценаSaint Petersburg State UniversityСанкт-Петербургский государственный университет0907202213225340807202208072022Copyright ©; 2022, Shchepetkova K.M., Batotsyrenova E.G., Litvinenko L.A., Ramenskaya N.P., Kashuro V.A.Copyright ©; 2022, Щепеткова К.М., Батоцыренова Е.Г., Литвиненко Л.А., Раменская Н.П., Кашуро В.А.Copyright ©; 2022, Shchepetkova K., Batotsyrenova E., Litvinenko L., Ramenskaya N., Kashuro V.2022Shchepetkova K.M., Batotsyrenova E.G., Litvinenko L.A., Ramenskaya N.P., Kashuro V.A.Щепеткова К.М., Батоцыренова Е.Г., Литвиненко Л.А., Раменская Н.П., Кашуро В.А.Shchepetkova K., Batotsyrenova E., Litvinenko L., Ramenskaya N., Kashuro V.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/pediatr/article/view/109256

BACKGROUND: Low-dose exposure of mercury compounds to the human body for a long time leads to the accumulation of a toxicant in tissues, causing damage to health. Mercury can be delivered to a developing fetus through the placenta or to an infant through breast milk. Erythrocytes are the preferred cell for mercury accumulation, reaching a concentration 20 times higher than the concentration in blood plasma. Erythrocytes have powerful antioxidant protection. The antioxidant protection system of the cell plays an important role in maintaining of homeostasis in the cell. Despite of the apparent vastness of researches of the antioxidant system and lipid peroxidation, changes after subacute poisoning with heavy metals have not been sufficiently studied.

AIM: Study changes in biochemical parameters in Wistar rats erythrocytes with subacute poisoning with mercury acetate.

MATERIALS AND METHODS: 30 days and 44 days after the administration of mercury acetate at a dose of 4 mg/kg in the hemolysate of red blood cells of rats, the indicators of the antioxidant system and lipid peroxidation were determined.

RESULTS: The administration of mercury acetate for 30 days significantly increased the activity of SOD, GP and reduced the activity of GT. An increase of DC concentration was noted. 14 days after the end of the injection of the toxicant, the imbalance of the AOS enzyme link persists. An increase of DC and MDA concentrations was revealed.

CONCLUSIONS: The data obtained demonstrate a violation of the antioxidant balance in erythrocytes after a 30-day administration of mercury acetate. 14 days after the end of the injection of the toxicant, changes in the enzyme link of AOS persist. Intensification of the processes of lipoperoxidation of erythrocyte membranes has been established. In the delayed period after poisoning, there is a tendency to disturbance the balance of AOS of erythrocytes, the intensity of LPO processes increases.

Актуальность. Низкодозовое воздействие ртутных соединений на организм человека в течение продолжительного времени приводит к накоплению токсиканта в тканях, нанося ущерб здоровью. Ртуть может передаваться внутриутробно плоду через плаценту или ребенку через грудное молоко. Эритроциты являются предпочтительным местом для накопления ртути, превышая в 20 раз концентрацию в плазме крови. Они обладают мощной антиоксидантной защитой. Система антиоксидантной защиты клетки играет важную роль в поддержании постоянства параметров внутренней среды. При кажущейся обширности исследований антиоксидантной системы и перекисного окисления липидов изменения после подострых отравлений тяжелыми металлами изучены недостаточно.

Цель — изучение изменений показателей антиоксидантной системы в эритроцитах крыс линии Вистар при подостром отравлении ацетатом ртути.

Материалы и методы. Через 30 и 44 дня после введения ацетата ртути в дозе 4 мг/кг в гемолизате эритроцитов крови крыс определяли показатели антиоксидантной системы и перекисного окисления липидов.

Результаты. Введение ацетата ртути в течение 30 дней значимо увеличивало активность супероксиддисмутазы, глутатионпероксидазы и снижало активность глутатионтрансферазы. Отмечалось увеличение содержания диеновых конъюгатов. Через 14 дней после окончания введения токсиканта сохраняется дисбаланс ферментативного звена антиоксидантной системы. Выявлено увеличение концентраций диеновых конъюгатов и малонового диальдегида.

Заключение. Полученные данные демонстрируют нарушение антиоксидантного равновесия в эритроцитах после 30-дневного введения ацетата ртути в дозе 4 мг/кг. Через 14 дней после окончания введения токсиканта изменения ферментативного звена антиоксидантной системы сохраняются. Установлена интенсификация процессов липопероксидации мембран эритроцитов. В отсроченный период после отравления сохраняется тенденция нарушения баланса антиоксидантной системы эритроцитов и усиление интенсивности процессов перекисного окисления липидов.

antioxidant system of erythrocyteslipid peroxidationmercury acetatesubacute poisoningантиоксидантная система эритроцитовперекисное окисление липидовацетат ртутиподострое отравлениеAlekseev VV, Alipov AN, Karpishchenko AI. Meditsinskie laboratornye tekhnologii: Rukovodstvo po klinicheskoi laboratornoi diagnostike v 2-kh tomakh. Vol. 2. Moscow: GEHOTAR-Media, 2013. 792 p. (In Russ.)Алексеев В.В., Алипов А.Н., Карпищенко А.И. Медицинские лабораторные технологии: Руководство по клинической лабораторной диагностике в 2-х томах. Т. 2. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2013. 792 с.Batotsyrenova EG, Kostrova TA, Zhilyaeva EKh, Kashuro VA. Izmenenie pokazatelei antioksidantnoi sistemy pri ostrom tyazhelom otravlenii tiopentalom natriya v otdalennyi period v usloviyakh desinkhronoza. Proceeding of the All-Russian conference with international participation «Okislitel’nyi stress v psikhiatrii i nevrologii». 2016 Oct 20–21, Saint Petersburg. P. 19–20. (In Russ.)Батоцыренова Е.Г., Кострова Т.А., Жиляева Е.Х., Кашуро В.А. Изменение показателей антиоксидантной системы при остром тяжелом отравлении тиопенталом натрия в отдаленный период в условиях десинхроноза // Материалы Всероссийской конференции с международным участием «Окислительный стресс в психиатрии и неврологии». 20–21 октября 2016, г. Санкт-Петербург. С. 19–20.Galkina OV, Eshchenko ND. Svobodnoradikal’nye protsessy v biologii: uchebnoe posobie. Moscow, Saint Petersburg: Tovarishchestvo nauchnykh izdanii KMK, 2020. 393 p. (In Russ.)Галкина О.В., Ещенко Н.Д. Свободнорадикальные процессы в биологии: учебное пособие. Москва; Санкт-Петербург: Товарищество научных изданий КМК, 2020. 393 с.Danilova LA, Basharina OB, Krasnikova EN, et al. Spravochnik po laboratornym metodam issledovaniya. Moscow: Piter, 2003. (In Russ.)Данилова Л.А., Башарина О.Б., Красникова Е.Н., и др. Справочник по лабораторным методам исследования. Москва: Питер, 2003.Kalinina EV, Chernov NN, Novichkova MD. Rol glutationa, glutationtransferazy i glutaredoksina v regulyatsii redoks-zavisimykh protsessov. Uspekhi biologicheskoi khimii. 2014;54:299–348. (In Russ.)Калинина Е.В., Чернов Н.Н., Новичкова М.Д. Роль глутатиона, глутатионтрансферазы и глутаредоксина в регуляции редокс-зависимых процессов // Успехи биологической химии. 2014. Т. 54. С. 299–348.Kashuro VA, Kozlov VK. Biochemical aspects of experimental toxicology: tradition and innovation. Medline.ru. Rossiiskii biomeditsinskii zhurnal. 2020;21: 1248–1268. (In Russ.)Кашуро В.А., Козлов В.К. Биохимические аспекты экспериментальной токсикологии: традиции и новации (к 85-летию ФГБУН Институт токсикологии ФМБА России) // Medline.ru. Российский биомедицинский журнал. 2020. Т. 21. С. 1248–1268.Kashuro VA. Sistema glutationa i perikisnoe okislenie lipidov v patogeneze ostrykh tyazhelykh intoksikatsii tsiklofosfanom [dissertation]. Saint Petersburg, 2003. (In Russ.)Кашуро В.А. Система глутатиона и перикисное окисление липидов в патогенезе острых тяжелых интоксикаций циклофосфаном: дис. … канд. мед. наук. Санкт-Петербург, 2003.Kutsenko SA, Lutsyk MA, Mel’nichuk VP. Toksikologiya metallov. Saint Petersburg: RMMA, 2000. (In Russ.)Куценко С.А., Луцык М.А., Мельничук В.П. Токсикология металлов. Санкт-Петербург: ВМА, 2000.Rusetskaya NYu, Borodulin VB. Biological activity of selenorganic compounds at heavy metal salts intoxication. Biomeditsinskaya Khimiya. 2015;61(4):449–461. (In Russ.) DOI: 10.18097/PBMC20156104449Русецкая Н.Ю., Бородулин В.Б. Биологическая активность селеноорганических соединений при интоксикации солями тяжелых металлов // Биомедицинская химия. 2015. Т. 61, № 4. С. 449–461. DOI: 10.18097/PBMC20156104449Shilov VV, Lukin VA, Savello VE, et al. Clinical follow-up of a patient after intravenous injection of elemental mercury with suicidal purpose. Toxicological Review. 2015;(4):44–48 (In Russ.)Шилов В.В., Лукин В.А., Савелло В.Е., и др. Клиническое наблюдение пациента после внутривенного применения элементарной ртути с суицидной целью // Токсикологический вестник. 2015. № 4. С. 44–48.Adedara IA, Ebokaiwe AP, Farombi EO. Tissues distribution of heavy metals and erythrocytes antioxidant status in rats exposed to Nigerian bonny light crude oil. Toxicol Ind Health. 2011;29(2):162–168. DOI: 10.1177/0748233711427049Adedara I.A., Ebokaiwe A.P., Farombi E.O. Tissues distribution of heavy metals and erythrocytes antioxidant status in rats exposed to Nigerian bonny light crude oil // Toxicol Ind Health. 2011. Vol. 29, No. 2. P. 162–168. DOI: 10.1177/0748233711427049Al osman M, Yang F, Massey IY. Exposure routes and health effects of heavy metals on children. Biometals. 2019;32:563–573. DOI: 10.1007/s10534-019-00193-5Al osman M., Yang F., Massey I.Y. Exposure routes and health effects of heavy metals on children // Biometals. 2019. Vol. 32. P. 563–573. DOI: 10.1007/s10534-019-00193-5Altman DG, Bland MJ. How to randomize. Br Med J. 1999;319:703–704. DOI: 10.1136/bmj.319.7211.703Altman D.G., Bland M.J. How to randomize // Br Med J. 1999. Vol. 319. P. 703–704. DOI: 10.1136/bmj.319.7211.703Balali-Mood M, Naseri K, Tahergorabi Z, et al. Toxic Mechanisms of Five Heavy Metals: Mercury, Lead, Chromium, Cadmium, and Arsenic. Front Pharmacol. 2021;12:643–972. DOI: 10.3389/fphar.2021.643972Balali-Mood M., Naseri K., Tahergorabi Z., et al. Toxic Mechanisms of Five Heavy Metals: Mercury, Lead, Chromium, Cadmium, and Arsenic // Front Pharmacol. 2021. Vol. 12. P. 643–972. DOI: 10.3389/fphar.2021.643972Carocci A. Mercury toxicity and neurodegenerative effects. Rev Environ Contam Toxicol. 2014;229:1–18. DOI: 10.1007/978-3-319-03777-6_1Carocci A. Mercury toxicity and neurodegenerative effects // Rev Environ Contam Toxicol. 2014. Vol. 229. P. 1–18. DOI: 10.1007/978-3-319-03777-6_1Clarkson TW, Magos L. The Toxicology of Mercury and Its Chemical Compounds. Crit Rev Toxicol. 2006;36(8): 609–662. DOI: 10.1080/10408440600845619Clarkson T.W., Magos L. The Toxicology of Mercury and Its Chemical Compounds // Crit Rev Toxicol. 2006. Vol. 36, No. 8. P. 609–662. DOI: 10.1080/10408440600845619Clarkson TW, Vyas JB, Ballatori N. Mechanisms of mercury disposition in the body. Am J Ind Med. 2007;50(10):757–764. DOI: 10.1002/ajim.20476Clarkson T.W., Vyas J.B., Ballatori N. Mechanisms of mercury disposition in the body // Am J Ind Med. 2007. Vol. 50, No. 10. P. 757–764. DOI: 10.1002/ajim.20476Crespo-Lopez ME, Augusto-Oliveira M, Lopes-Araújo A, et al. Mercury: What can we learn from the Amazon? Environ Int. 2021;146:106–223. DOI: 10.1016/j.envint.2020.106223Crespo-Lopez M.E., Augusto-Oliveira M., Lopes-Araújo A., et al. Mercury: What can we learn from the Amazon? // Environ Int. 2021. Vol. 146. P. 106–223. DOI: 10.1016/j.envint.2020.106223Dabeka R, McKenzie AD, Forsyth DS, Conacher HBS. Survey of total mercury in some edible fish and shellfish species collected in Canada in 2002. Food Addit Contam. 2004;21(5):434–440. DOI: 10.1080/02652030410001670184Dabeka R., McKenzie A.D., Forsyth D.S., Conacher H.B.S. Survey of total mercury in some edible fish and shellfish species collected in Canada in 2002 // Food Addit Contam. 2004. Vol. 21, No. 5. P. 434–440. DOI: 10.1080/02652030410001670184Doering S, Bose-O’Reilly S, Berger U. Essential indicators identifying chronic inorganic mercury intoxication: pooled analysis across multiple cross-sectional studies. PLoS One. 2016;11:160–323. DOI: 10.1371/journal.pone.0160323Doering S., Bose-O’Reilly S., Berger U. Essential indicators identifying chronic inorganic mercury intoxication: pooled analysis across multiple cross-sectional studies // PLoS One. 2016. Vol. 11. P. 160–323. DOI: 10.1371/journal.pone.0160323Dorea JG. Mercury and lead during breast-feeding. Br J Nutr. 2004;92(1):21–40. DOI: 10.1079/BJN20041163Dorea J.G. Mercury and lead during breast-feeding // Br J Nutr. 2004. Vol. 92, No. 1. P. 21–40. DOI: 10.1079/BJN20041163Farag MR, Alagawany M. Erythrocytes as a biological model for screening of xenobiotics toxicity. Chem-Biol Interact. 2018;279:73–83. DOI: 10.1016/j.cbi.2017.11.007Farag M.R., Alagawany M. Erythrocytes as a biological model for screening of xenobiotics toxicity // Chem-Biol Interact. 2018. Vol. 279. P. 73–83. DOI: 10.1016/j.cbi.2017.11.007Fernandez-Luqueno F, López-Valdez F, Gamero-Melo P, et al. Heavy metal pollution in drinking water-a global risk for human health: A review. Afr J Environ Sci Technol. 2013;7:567–584.Fernandez-Luqueno F., López-Valdez F., Gamero-Melo P., et al. Heavy metal pollution in drinking water-a global risk for human health: A review // Afr J Environ Sci Technol. 2013. Vol. 7. P. 567–584.Gallego-Viñas G, Ballester F, Llop S. Chronic mercury exposure and blood pressure in children and adolescents: a systematic review. Environ Sci Pollut Res. 2018;26: 2238–2252. DOI: 10.1007/s11356-018-3796-yGallego-Viñas G., Ballester F., Llop S. Chronic mercury exposure and blood pressure in children and adolescents: a systematic review // Environ Sci Pollut Res. 2018. Vol. 26. P. 2238–2252. DOI: 10.1007/s11356-018-3796-yJanse van Rensburg M, van Rooy M-J, Bester MJ, Oberholzer HM. Ultrastructural alterations of whole blood by copper, manganese and mercury metal mixtures using a chronic in vivo model of coagulation. Environ Toxicol Pharmacol. 2020;75:103–314. DOI: 10.1016/j.etap.2019.103314Janse van Rensburg M., van Rooy M. — J., Bester M.J., Oberholzer H.M. Ultrastructural alterations of whole blood by copper, manganese and mercury metal mixtures using a chronic in vivo model of coagulation // Environ Toxicol Pharmacol. 2020. Vol. 75. P. 103–314. DOI: 10.1016/j.etap.2019.103314Kim K-H, Kabir E, Jahan SA. A review on the distribution of Hg in the environment and its human health impacts. J Hazard Mater. 2016;306:376–385. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2015.11.031Kim K.-H., Kabir E., Jahan S.A. A review on the distribution of Hg in the environment and its human health impacts // J Hazard Mater. 2016. Vol. 306. P. 376–385. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2015.11.031Notariale R, Infantino R, Palazzo E, Manna C. Erythrocytes as a Model for Heavy Metal-Related Vascular Dysfunction: The Protective Effect of Dietary Components. Int J Mol Sci. 2021;22(12):6604. DOI: 10.3390/ijms22126604Notariale R., Infantino R., Palazzo E., Manna C. Erythrocytes as a Model for Heavy Metal-Related Vascular Dysfunction: The Protective Effect of Dietary Components // Int J Mol Sci. 2021. Vol. 22, No. 12. ID 6604. DOI: 10.3390/ijms22126604Teixeira FB, de Oliveira ACA, Leão LKR, et al. Exposure to Inorganic Mercury Causes Oxidative Stress, Cell Death, and Functional Deficits in the Motor Cortex. Front Mol Neurosci. 2018;11:125. DOI: 10.3389/fnmol.2018.00125Teixeira F.B., de Oliveira A.C.A., Leão L.K.R., et al. Exposure to Inorganic Mercury Causes Oxidative Stress, Cell Death, and Functional Deficits in the Motor Cortex // Front Mol Neurosci. 2018. Vol. 11. ID 125. DOI: 10.3389/fnmol.2018.00125Yoshida T, Prudent M, D’Alessandro A. Red blood cell storage lesion: causes and potential clinical consequences. Blood Transfus. 2019;17(1):27–52.Yoshida T., Prudent M., D’Alessandro A. Red blood cell storage lesion: causes and potential clinical consequences // Blood Transfus. 2019. Vol. 17, No. 1. P. 27–52.