Пренатальное влияние марганца на уровень сывороточной ацетилхолинэстеразы у крыс

  • С. В. Нотова Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук; Оренбургский государственный университет https://orcid.org/0000-0002-6378-4522
  • И. Ф. Каримов Оренбургский государственный университет; Оренбургский государственный медицинский университет https://orcid.org/0000-0001-6853-4242
  • Т. В. Казакова Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук; Оренбургский государственный университет https://orcid.org/0000-0003-3717-4533
  • О. В. Маршинская Федеральный научный центр биологических систем и агротехнологий Российской академии наук; Оренбургский государственный университет https://orcid.org/0000-0002-5611-5128
Ключевые слова: пренатальное воздействие, тяжелые металлы, марганец, нейротоксический эффект, ацетилхолинэстераза, биомаркеры нейротоксичности

Аннотация

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

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Литература

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Опубликован
2021-05-18
Как цитировать
Нотова, С., Каримов, И., Казакова, Т., & Маршинская, О. (2021). Пренатальное влияние марганца на уровень сывороточной ацетилхолинэстеразы у крыс. Журнал медико-биологических исследований, 9(2), 163-170. https://doi.org/10.37482/2687-1491-Z054