УДК

[599.323.4+577.2]:612.084

DOI

10.37482/2687-1491-Z071

Сведения об авторах

Е.А. Капустина* ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2803-4048
В.А. Вокина* ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8165-8052
Е.С. Андреева* ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3709-8676

*Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований (Иркутская обл., г. Ангарск)

Ответственный за переписку: Капустина Екатерина Александровна, адрес: 665827, Иркутская обл., г. Ангарск, мкр. 12А, д. 3; e-mail: kapustinkae@yandex.ru

Аннотация

Дым лесных пожаров воздействует на здоровье населения всей планеты, и с каждым годом ситуация ухудшается. Дым пожаров обладает мутагенными, канцерогенными и другими отдаленными эффектами. Целью работы являлось изучение генотоксического воздействия дыма лесных пожаров на белых крыс-самцов и трансгенерационного эффекта дыма лесных пожаров на их потомство. Исследование проводилось на 40 белых крысах-самцах. Моделирование воздействия дыма осуществлялось в 200-литровых затравочных камерах, по 4 ч в день 5 дней в неделю в течение 4 недель, горючим субстратом служили лесная подстилка, ветки, опавшая кора и верхний срез почвы. От самцов, участвующих в эксперименте, и интактных самок было получено потомство обоего пола. Анализировались фрагментация и полногеномное метилирование ДНК в тканях гонад и клетках крови взрослых животных (сразу после окончания воздействия) и полногеномное метилирование ДНК в клетках крови потомства при достижении ими половозрелого возраста. Исследование осуществлялось методом ДНК-комет в модификации для изучения полногеномного метилирования, с использованием рестриктаз MspI и с HpaII. У животных, подвергавшихся воздействию дыма, обнаружен повышенный уровень полногеномного метилирования в клетках крови. У потомства мужского пола отмечено снижение уровня полногеномного метилирования в клетках крови по сравнению с контролем; у особей женского пола не выявлено отличий от контроля. Установленные факты изменения полногеномного метилирования после воздействия дыма лесных пожаров требуют более углубленного исследования, т. к. механизм развития данного явления до конца не ясен.

Для цитирования: Капустина Е.А., Вокина В.А., Андреева Е.С. Повреждение ДНК в тканях белых крыс при воздействии дыма лесных пожаров // Журн. мед.-биол. исследований. 2021. Т. 9, № 3. С. 335–342. DOI: 10.37482/2687-1491-Z071

Ключевые слова

дым лесных пожаров, генотоксическое действие дыма, трансгенерационный эффект дыма, фрагментирование ДНК, полногеномное метилирование ДНК, метод ДНК-комет, белые крысы

Список литературы

1. Cascio W.E. Wildland Fire Smoke and Human Health // Sci. Total Environ. 2018. Vol. 15, № 624. Р. 586–595. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.12.086

2. Liu J.C., Wilson A., Mickley L.J., Ebisu K., Sulprizio M.P., Wang Y., Peng R.D., Yue X., Dominici F., Bell M.L. Who Among the Elderly Is Most Vulnerable to Exposure to and Health Risks of Fine Particulate Matter from Wildfire Smoke? // Am. J. Epidemiol. 2017. Vol. 186, № 6. Р. 730–735. DOI: 10.1093/aje/kwx141

3. Reid C.E., Considine E.M., Watson G.L., Telesca D., Pfister G.G., Jerrett M. Associations Between Respiratory Health and Ozone and Fine Particulate Matter During a Wildfire Event // Environ. Int. 2019. Vol. 129. Р. 291–298. DOI: 10.1016/j.envint.2019.04.033

4. Lewtas J., Claxton L., Mumford J., Lofroth G. Bioassay of Complex Mixtures of Indoor Air Pollutants // IARC Sci. Publ. 1993. Vol. 109. Р. 85–95.

5. Kim Y.H., Warren S.H., Krantz Q.T., King C., Jaskot R., Preston W.T., George B.J., Hays M.D., Landis M.S., Higuchi M., DeMarini D.M., Gilmour M.I. Mutagenicity and Lung Toxicity of Smoldering vs. Flaming Emissions from Various Biomass Fuels: Implications for Health Effects from Wildland Fires // Environ. Health Perspect. 2018. Vol. 126, № 1. Art. № 017011. DOI: 10.1289/EHP2200

6. Вокина В.А., Новиков М.А., Алексеенко А.Н., Соседова Л.М., Капустина Е.А., Богомолова Е.С., Елфимова Т.А. Экспериментальная оценка влияния дыма лесных пожаров на репродуктивную функцию мелких млекопитающих и их потомство // Изв. Иркут. гос. ун-та. Сер.: Биология. Экология. 2019. Т. 29. С. 88–98. DOI: 10.26516/2073-3372.2019.29.88

7. Zhanataev A.K., Anisina E.A., Chayka Z.V., Miroshkina I.A., Durnev A.D. The Phenomenon of Atypical DNA Comets // Cell Tissue Biol. 2017. Vol. 11, № 4. Р. 286–292. DOI: 10.1134/S1990519X17040113

8. Wentzel J.F., Gouws C., Huysamen C., van Dyk E., Koekemoer G., Pretorius P.J. Assessing the DNA Methylation Status of Single Cells with the Comet Assay // Anal. Biochem. 2010. Vol. 400, № 2. Р. 190–194. DOI: 10.1016/j.ab.2010.02.008

9. Ewa B., Danuta M.Š. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and PAH-Related DNA Adducts // J. Appl. Genet. 2017. Vol. 58, № 3. Р. 321–330. DOI: 10.1007/s13353-016-0380-3

10. Muthusamy S., Peng C., Ng J.C. Genotoxicity Evaluation of Multi-Component Mixtures of Polyaromatic Hydrocarbons (PAHs), Arsenic, Cadmium, and Lead Using Flow Cytometry Based Micronucleus Test in HepG2 Cells // Mutation Research. Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2018. Vol. 827. Р. 9–18. DOI: 10.1016/j.mrgentox.2018.01.002

11. Miller S.R., Cherrington N.J. Transepithelial Transport Across the Blood-Testis Barrier // Reproduction. 2018. Vol. 156, № 6. Р. 187–194. DOI: 10.1530/REP-18-0338

12. DeFlorio-Barker S., Crooks J., Reyes J., Rappold A.G. Cardiopulmonary Effects of Fine Particulate Matter Exposure Among Older Adults, During Wildfire and Non-Wildfire Periods, in the United States 2008–2010 // Environ. Health Perspect. 2019. Vol. 127, № 3. Art. № 37006. DOI: 10.1289/EHP3860

13. Krejcova L., Richtera L., Hynek D., Labuda J., Adam V. Current Trends in Electrochemical Sensing and Biosensing of DNA Methylation // Biosens. Bioelectron. 2017. Vol. 97. Р. 384–399. DOI: 10.1016/j.bios.2017.06.004

14. Fernández-Santiago R., Merkel A., Castellano G., Heath S., Raya A., Tolosa E., Martí M.-J., Consiglio A., Ezquerra M. Whole-Genome DNA Hyper-Methylation in iPSC-Derived Dopaminergic Neurons from Parkinson’s Disease Patients // Clin. Epigenet. 2019. Vol. 11, № 1. Art. № 108. DOI: 10.1186/s13148-019-0701-6

15. Thalheim T., Herberg M., Galle J. Linking DNA Damage and Age-Related Promoter DNA Hyper-Methylation in the Intestine // Genes. 2018. Vol. 9, № 1. Art. № 17. DOI: 10.3390/genes9010017

16. Taleat Z., Mathwig K., Sudhölter E.J.R., Rassaei L. Detection Strategies for Methylated and Hypermethylated DNA // TrAC Trends Anal. Chem. 2015. Vol. 66. P. 80–89. DOI: 10.1016/j.trac.2014.11.013

17. Potabattula R., Dittrich M., Schorsch M., Hahn T., Haaf T., El Hajj N. Male Obesity Effects on Sperm and Next- Generation Cord Blood DNA Methylation // PLoS One. 2019. Vol. 14, № 6. Art. № e0218615. DOI: 10.1371/journal. pone.0218615

18. Watkins A.J., Dias I., Tsuro H., Allen D., Emes R.D., Moreton J., Wilson R., Ingram R.J.M., Sinclair K.D. Paternal Diet Programs Offspring Health Through Sperm- and Seminal Plasma-Specific Pathways in Mice // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2018. Vol. 115, № 40. Р. 10064–10069. DOI: 10.1073/pnas.1806333115

19. Pogribny I., Koturbash I., Tryndyak V., Hudson D., Stevenson S.M.L., Sedelnikova O., Bonner W., Kovalchuk O. Fractionated Low-Dose Radiation Exposure Leads to Accumulation of DNA Damage and Profound Alterations in DNA and Histone Methylation in the Murine Thymus // Mol. Cancer Res. 2005. Vol. 3, № 10. Р. 553–561. DOI: 10.1158/1541-7786.MCR-05-0074

20. Chan J.C., Nugent B.M., Bale T.L. Parental Advisory: Maternal and Paternal Stress Can Impact Offspring Neurodevelopment // Biol. Psychiatry. 2018. Vol. 83, № 10. Р. 886–894. DOI: 10.1016/j.biopsych.2017.10.005

21. Elmhiri G., Gloaguen C., Grison S., Kereselidze D., Elie C., Tack K., Benderitter M., Lestaevel P., Legendre A., Souidi M. DNA Methylation and Potential Multigenerational Epigenetic Effects Linked to Uranium Chronic Low Dose Exposure in Gonads of Males and Females Rats // Toxicol. Lett. 2018. Vol. 282. P. 64–70. DOI: 10.1016/j.toxlet