612.128

10.37482/2687-1491-Z054

С.В. Нотова*/** ORCID: 0000-0002-6378-4522
И.Ф. Каримов**/*** ORCID: 0000-0001-6853-4242
Т.В. Казакова*/** ORCID: 0000-0003-3717-4533
О.В. Маршинская*/** ORCID: 0000-0002-5611-5128

*Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук (г. Оренбург)
**Оренбургский государственный университет (г. Оренбург)
***Оренбургский государственный медицинский университет (г. Оренбург)

Ответственный за переписку: Казакова Татьяна Витальевна, адрес: 460000, г. Оренбург, ул. 9 Января, д. 29; e-mail: vaisvais13@mail.ru

Пренатальный период имеет решающее значение для развития нервной системы. Несмотря на то, что марганец является эссенциальным элементом, его избыточное воздействие может приводить к негативным постнатальным последствиям. Изучено пренатальное влияние сульфата марганца на концентрацию ацетилхолинэстеразы в организме крыс в двух поколениях. С этой целью самки крыс линии Wistar в течение 28 дней до гестации и в период гестации (20–26 дней) в дополнение к основному рациону получали сульфат марганца в суточной дозе 1433 мг/кг. Молодое потомство первого поколения тестировалось на выявление поведенческих расстройств с по- мощью стандартизированных поведенческих тестов, по результатам тестов были отобраны самцы с наибольшими отклонениями. Самок из первого поколения в дальнейшем использовали для получения второго потомства, из которого также были отобраны самцы с поведенческими нарушениями. По достижении 18-недельного возраста у отобранных животных осуществлялся забор крови для определения уровня ацетилхолинэстеразы. Также оценивалось влияние перорального воздействия марганца на организм самок-матерей. Исследование установило, что в сыворотке крови самок крыс, подвергавшихся непосредственному воздействию сульфата марганца, наблюдалась тенденция к более высоким уровням ацетилхолинэстеразы. Статистически значимые изменения уровня данного фермента отмечались у животных первого поколения: значение первого квартиля у них было на 22 % больше значения третьего квартиля группы, которая не подвергалась пренатальному воздействию (p = 0,012). У животных второго поколения прослеживалась тенденция к более высокой концентрации ацетилхолинэстеразы в крови относительно интактных животных. Таким образом, исследование продемонстрировало, что сульфат марганца в пренатальный период оказывает влияние на концентрацию ацетилхолинэстеразы не только в материнском организме, но и у потомства в нескольких поколениях.
Для цитирования: Нотова С.В., Каримов И.Ф., Казакова Т.В., Маршинская О.В. Пренатальное влияние марганца на уровень сывороточной ацетилхолинэстеразы у крыс // Журн. мед.-биол. исследований. 2021. Т. 9, № 2. С. 163–170. DOI: 10.37482/2687-1419-Z054

пренатальное воздействие, тяжелые металлы, марганец, нейротоксический эф- фект, ацетилхолинэстераза, биомаркеры нейротоксичности

1. Bjørklund G., Chartrand M.S., Aaseth J. Manganese Exposure and Neurotoxic Effects in Children // Environ. Res. 2017. Vol. 155. P. 380–384. DOI: 10.1016/j.envres.2017.03.003
2. Horning K.J., Caito S.W., Tipps K.G., Bowman A.B., Aschner M. Manganese Is Essential for Neuronal Health // Annu. Rev. Nutr. 2015. Vol. 35. Р. 71–108. DOI: 10.1146/annurev-nutr-071714-034419
3. Bailey L.A., Kerper L.E., Goodman J.E. Derivation of an Occupational Exposure Level for Manganese in Welding Fumes // Neurotoxicology. 2018. Vol. 64. P. 166–176. DOI: 10.1016/j.neuro.2017.06.009
4. Bouabid S., Tinakoua A., Lakhdar-Ghazal N., Benazzouz A. Manganese Neurotoxicity: Behavioral Disorders Associated with Dysfunctions in the Basal Ganglia and Neurochemical Transmission // J. Neurochem. 2016. Vol. 136,
№ 4. Р. 677–691. DOI: 10.1111/jnc.13442
5. Sarkar S., Malovic E., Harischandra D.S., Ngwa H.A., Ghosh A., Hogan C., Rokad D., Zenitsky G., Jin H., Anantharam V., Kanthasamy A.G., Kanthasamy A. Manganese Exposure Induces Neuroinflammation by Impairing
Mitochondrial Dynamics in Astrocytes // Neurotoxicology. 2018. Vol. 64. Р. 204–218. DOI: 10.1016/j.neuro.2017.05.009
6. Peres T.V., Schettinger M.R., Chen P., Carvalho F., Avila D.S., Bowman A.B., Aschner M. Manganese-Induced Neurotoxicity: A Review of Its Behavioral Consequences and Neuroprotective Strategies // BMC Pharmacol. Toxicol. 2016. Vol. 17, № 1. Art. № 57. DOI: 10.1186/s40360-016-0099-0
7. Henn B.С., Bellinger D.C., Hopkins M.R., Coull B.A., Ettinger A.S., Jim R., Hatley E., Christiani D.C., Wright R.O. Maternal and Cord Blood Manganese Concentrations and Early Childhood Neurodevelopment Among Residents Near a Mining-Impacted Superfund Site // Environ. Health Perspect. 2017 Vol. 125, № 6. Art. № 067020. DOI: 10.1289/EHP925
8. Rahman A., Kumarathasan P., Gomes J. Infant and Mother Related Outcomes from Exposure to Metals with Endocrine Disrupting Properties During Pregnancy // Sci. Total Environ. 2016. Vol. 569–570. P. 1022–1031.
DOI: 10.1016/j.scitotenv.2016.06.134
9. Lionetto M.G., Caricato R., Calisi A., Giordano M.E., Schettino T. Acetylcholinesterase as a Biomarker in Environmental and Occupational Medicine: New Insights and Future Perspectives // Biomed. Res. Int. 2013. Vol. 2013. Art. № 321213. DOI: 10.1155/2013/321213
10. Kacholi D.S., Sahu M. Levels and Health Risk Assessment of Heavy Metals in Soil, Water, and Vegetables of Dar es Salaam, Tanzania // J. Chem. 2018. Vol. 2018. Art. № 1402674. DOI: 10.1155/2018/1402674
11. Chtourou Y., Fetoui H., Garoui el M., Boudawara T., Zeghal N. Improvement of Cerebellum Redox States and Cholinergic Functions Contribute to the Beneficial Effects of Silymarin Against Manganese-Induced Neurotoxicity // Neurochem. Res. 2012. Vol. 37, № 3. Р. 469–479. DOI: 10.1007/s11064-011-0632-x
12. Santos D., Milatovic D., Andrade V., Batoreu M.C., Aschner M., Marreilha dos Santos A.P. The Inhibitory Effect of Manganese on Acetylcholinesterase Activity Enhances Oxidative Stress and Neuroinflammation in the Rat Brain //
Toxicology. 2012. Vol. 292, № 2-3. Р. 90–98. DOI: 10.1016/j.tox.2011.11.017
13. Fernsebner K., Zorn J., Kanawati B., Walker A., Michalke B. Manganese Leads to an Increase in Markers of Oxidative Stress as well as to a Shift in the Ratio of Fe(II)/(III) in Rat Brain Tissue // Metallomics. 2014. Vol. 6, № 4. Р. 921–931. DOI: 10.1039/c4mt00022f
14. Martins A.C. Jr., Morcillo P., Ijomone O.M., Venkataramani V., Harrison F.E., Lee E., Bowman A.B., Aschner M. New Insights on the Role of Manganese in Alzheimer’s Disease and Parkinson’s Disease // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2019. Vol. 16, № 19. Art. № 3546. DOI: 10.3390/ijerph16193546
15. Calabresi P., Ammassari-Teule M., Gubellini P., Sancesario G., Morello M., Centonze D., Marfia G.A., Saulle E., Passino E., Picconi B., Bernardi G. A Synaptic Mechanism Underlying the Behavioral Abnormalities Induced by Manganese Intoxication // Neurobiol. Dis. 2001. Vol. 8, № 3. Р. 419–432. DOI: 10.1006/nbdi.2000.0379
16. Maccani J.Z.J., Koestler D.C., Houseman E.A., Armstrong D.A., Marsit C.J., Kelsey K.T. DNA Methylation Changes in the Placenta Are Associated with Fetal Manganese Exposure // Reprod. Toxicol. 2015. Vol. 57. P. 43–49.
DOI: 10.1016/j.reprotox.2015.05.002
17. Bowman A.B., Kwakye G.F., Herrero Hernández E., Aschner M. Role of Manganese in Neurodegenerative Diseases // J. Trace Elem. Med. Biol. 2011. Vol. 25, № 4. Р. 191–203. DOI: 10.1016/j.jtemb.2011.08.144
18. Tuschl K., Mills P.B., Clayton P.T. Manganese and the Brain // Int. Rev. Neurobiol. 2013. Vol. 110. P. 277–312. DOI: 10.1016/B978-0-12-410502-7.00013-2
19. Michalke B. Manganese Speciation Related to Neurotoxicity in Humans // Metal Ion in Stroke / ed. by Y.V. Li, J.H. Zhang. New York: Springer, 2012. Р. 569–589. DOI: 10.1007/978-1-4419-9663-3_28