toxreviewТоксикологический вестникToxicological Review0869-79223034-4611Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0869-7922-2025-33-5-293-305hqjxdotoxreview-1019Research ArticleПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯPREVENTIVE TOXICOLOGYОценка роли цитохромов и лигандов арилгидрокарбонового рецептора в генотоксическом действии афлатоксина G1Evaluation of cytochromes and arylhydrocarbon receptor ligands effect on aflatoxin G1 genotoxic markershttps://orcid.org/0009-0000-0190-6558ПеревозниковИлья ЕвгеньевичPerevoznikovIlya E.

Младший научный сотрудник, ФГУП «НИИ гигиены, профпатологии и экологии человека» ФМБА России, 188663, Ленинградская область, г. пос. Кузьмоловсий, Россия

e-mail: ilyaperevoznikov@gmail.com

Junior researcher, Scientific Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology of the Federal Medical Biological Agency of Russia, Leningrad region, Kuzmolovsky urban settlement, 188663, Russian Federation

e-mail: ilyaperevoznikov@gmail.com

ilyaperevoznikov@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7054-6100РоговскаяНадежда ЮрьевнаRogovskayaNadezhda Yu.

Научный сотрудник, ФГУП «НИИ гигиены, профпатологии и экологии человека» ФМБА России, 188663, Ленинградская область, г. пос. Кузьмоловский, Россия

e-mail: nadin-r@mail.ru

Researcher, Scientific Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology, of the Federal Medical Biological Agency of Russia, Leningrad region, Kuzmolovsky settlement, 188663, Russian Federation

e-mail: nadin-r@mail.ru

nadin-r@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9664-2072МалыгинаДарья АлександровнаMalyginaDaria A.

Младший научный сотрудник, ФГУП «НИИ гигиены, профпатологии и экологии человека» ФМБА России, 188663, Ленинградская область, г. пос. Кузьмоловсий, Россия

e-mail: malygina.darja@yandex.ru 

Junior researcher, Scientific Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology, of the Federal Medical Biological Agency of Russia, Leningrad region, Kuzmolovsky settlement, 188663, Russian Federation

e-mail: malygina.darja@yandex.ru

malygina.darja@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4050-6172БельтюковПетр ПетровичBeltyukovPetr P.

Кандидат мед. наук, ведущий научный сотрудник, ФГУП «НИИ гигиены, профпатологии и экологии человека» ФМБА России, 188663, Ленинградская область, г. пос. Кузьмоловский, Россия

e-mail: beltiukov@gpech.ru

Ph.D. of Medical Sciences, leading researcher, Scientific Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology of the Federal Medical Biological Agency of Russia, Leningrad region, Kuzmolovsky settlement, 188663, Russian Federation

e-mail: beltiukov@gpech.ru

beltiukov@gpech.ruБабаковВладимир НиколаевичBabakovVladimir N.

Кандидат биол наук, заведующий лабораторией № 63, ФГУП «НИИ гигиены, профпатологии и экологии человека» ФМБА России, 188663, Ленинградская обл. г. пос. Кузьмоловский, Россия

e-mail: babakov@gpech.ru

Ph.D. of Biological Sciences, head of the laboratory No. 63, Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology of the Federal Medical Biological Agency of Russia, Leningrad region, Kuzmolovsky settlement, 188663, Russian Federation

e-mail: babakov@gpech.ru

babakov@gpech.ruФГУП «НИИ гигиены, профпатологии и экологии человека» ФМБА России; ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»РоссияScientific Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology of the Federal Medical Biological Agency of Russia; Peter the Great St. Petersburg Polytechnic UniversityRussian FederationФГУП «НИИ гигиены, профпатологии и экологии человека» ФМБА РоссииРоссияScientific Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology of the Federal Medical Biological Agency of RussiaRussian Federation202524112025335293305Copyright © Перевозников И.Е., Роговская Н.Ю., Малыгина Д.А., Бельтюков П.П., Бабаков В.Н., 20252025Перевозников И.Е., Роговская Н.Ю., Малыгина Д.А., Бельтюков П.П., Бабаков В.Н.Perevoznikov I.E., Rogovskaya N.Y., Malygina D.A., Beltyukov P.P., Babakov V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.toxreview.ru/jour/article/view/1019Введение

Введение. Афлатоксины – это высокотоксичные метаболиты грибов рода Aspergillus, обладающие канцерогенными и иммуносупрессивными свойствами. Их генотоксическое действие связано с образованием реакционноспособных эпоксидов, возникающих в процессе метаболической активации ферментами цитохрома CYP1A2 и CYP3A4. Существенную роль в регуляции метаболизма афлатоксинов, а также в модуляции клеточного ответа на их токсическое воздействие играет арилгидрокарбоновый рецептор (AhR).

В настоящем исследовании было проанализировано генотоксическое действие афлатоксина G1 (AFG1). Особое внимание уделено его взаимодействию с ферментами CYP450 и рецептором AhR, а также его влиянию на системы репарации ДНК и индукцию апоптоза в клетках гепатомы человека линии HepaRG.

Материал и методы

Материал и методы. Для оценки токсичности AFG1 использовали метод измерения электрического импеданса с помощью системы xCELLigence RTCA. Репаративную активность клеток оценивали с использованием мультиплексной технологии Luminex xMAP. Также исследовали влияние различных модификаторов активности AhR и ферментов CYP: агонистов AhR (FICZ, ITE), антагониста CH223191, а также ингибиторов CYP1A2 (α-нафтофлавон) и CYP3A4 (кетоконазол).

Результаты

Результаты. Установлено, что лиганды AhR демонстрировали умеренно выраженный цитопротекторный эффект, способствуя повышению жизнеспособности клеток HepaRG при экспонировании AFG1. В то же время ингибиторы ферментов CYP более эффективно снижали уровень активации белков, вовлечённых в репарацию ДНК.

Полученные данные позволяют предположить, что защитный эффект AhR-лигандов может быть обусловлен конкуренцией с AFG1 за связывание с рецептором, а также последующей модуляцией сигнального каскада.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Исследование выполнено на культуре клеток, для экстраполяции на организм требуется учитывать данные токсикодинамики и токсикокинетики.

Заключение

Заключение. Результаты исследования подтверждают ключевую роль цитохромов P450 и арилгидрокарбонового рецептора в формировании генотоксического профиля AFG1.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов

Участие авторов: Перевозников И.Е. – сбор и обработка материала, статистическая обработка, написание текста; Роговская Н.Ю., Малыгина Д.А. – сбор и обработка материала; Бельтюков П.П., Бабаков В.Н. – концепция и дизайн исследования, редактирование. Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликтов интересов.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Поступила в редакцию

Поступила в редакцию: 21 августа 2025 / Принята в печать: 02 октября 2025 / Опубликована: 19 ноября 2025

Introduction

Introduction. Aflatoxins are highly toxic metabolites produced by Aspergillus fungi, with strong carcinogenic and immunosuppressive properties. Their genotoxicity arises from the formation of reactive epoxides during metabolic activation by CYP1A2 and CYP3A4 cytochrome enzymes. The aryl hydrocarbon receptor (AhR) plays a critical role in regulating aflatoxin metabolism and cellular response to toxicity.

This study investigates the genotoxic effects of aflatoxin G1 (AFG1) with a focus on its interaction with CYP450 enzymes and AhR, and its impact on DNA repair and apoptosis in human hepatoma HepaRG cells.

Material and methods

Material and methods. Cellular toxicity of AFG1 was assessed using xCELLigence RTCA impedance analysis, which revealed an LC50 value of 9.79 µM. DNA repair activity was analyzed using the Luminex xMAP multiplex technology. The study also evaluated the effects of AhR agonists (FICZ, ITE), an antagonist (CH223191), and CYP inhibitors (α-naphthoflavone for CYP1A2, ketoconazole for CYP3A4) on AFG1-induced genotoxicity.

Results

Results. AhR ligands exhibited moderate cytoprotective effects, increasing cell viability under AFG1 exposure. In contrast, CYP inhibitors more effectively reduced activation of DNA repair proteins. The protective role of AhR ligands may involve competitive binding with AFG₁ and modulation of downstream signaling.

Limitations

Limitations. The study was conducted using a cell culture model; extrapolation of the findings to the whole organism requires consideration of toxicodynamic and toxicokinetic data.

Conclusion

Conclusion. These findings highlight the pivotal role of CYP enzymes and AhR in shaping the genotoxic profile of AFG₁.

Compliance with ethical standards. The study does not require approval from a biomedical ethics committee or any other related documentation.

Authors’ contribution

Authors’ contribution: Perevoznikov I.E. – collection and processing of material, statistical processing, writing a text; Rogovskaya N.Yu. – collection and processing of material; Malygina D.A. – collection and processing of material; Beltyukov P.P. – the concept and design of the study, editing; Babakov V.N. – the concept and design of the study, editing. All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Funding

Funding. The study had no sponsorship.

Received

Received: August 21, 2025 / Accepted: October 2, 2025 / Published: November 19, 2025

афлатоксин G1полиароматические углеводородыарилгидрокарбоновый рецепторцитохромHepaRGгенотоксичностьaflatoxin G1polyaromatic hydrocarbonarylhydrocarbon receptorcytochromesHepaRGgenotoxicityReferencesLi T., Zhang Z., Wang Y., Li Y., Zhu J., Hu R., Yang Y., Liu M. Quantitative Proteomic Analysis for High- and Low-Aflatoxin-Yield Aspergillus flavus Strains Isolated From Natural Environments. Front Microbiol. 2021; 12:741875. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.741875Li T., Zhang Z., Wang Y., Li Y., Zhu J., Hu R., Yang Y., Liu M. Quantitative Proteomic Analysis for High- and Low-Aflatoxin-Yield Aspergillus flavus Strains Isolated From Natural Environments. Front Microbiol. 2021; 12:741875. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.741875Kumar P., Mahato D.K., Kamle M., Mohanta T.K., Kang S.G. Aflatoxins: A Global Concern for Food Safety, Human Health and Their Management. Front. Microbiol. 2017; 7: 2170.Kumar P., Mahato D.K., Kamle M., Mohanta T.K., Kang S.G. Aflatoxins: A Global Concern for Food Safety, Human Health and Their Management. Front. Microbiol. 2017; 7: 2170.Klvana M., Bren U. Aflatoxin B1–Formamidopyrimidine DNA Adducts: Relationships between Structures, Free Energies, and Melting Temperatures. Molecules. 2019; 24(1): 150.Klvana M., Bren U. Aflatoxin B1–Formamidopyrimidine DNA Adducts: Relationships between Structures, Free Energies, and Melting Temperatures. Molecules. 2019; 24(1): 150.Bbosa G.S., Kitya D., Lubega A., Ogwal-Okeng J., Anokbonggo W.W., Kyegombe D.B. Review of the Biological and Health Effects of Aflatoxins on Body Organs and Body Systems. In: Aflatoxins-Recent Advances and Future Prospects. 2013: 239–65. https://doi.org/10.5772/51201Bbosa G.S., Kitya D., Lubega A., Ogwal-Okeng J., Anokbonggo W.W., Kyegombe D.B. Review of the Biological and Health Effects of Aflatoxins on Body Organs and Body Systems. In: Aflatoxins-Recent Advances and Future Prospects. 2013: 239–65. https://doi.org/10.5772/51201Liu Y., Wu F. Global burden of aflatoxin-induced hepatocellular carcinoma: A risk assessment. Environ. Health Perspect. 2010; 118(6): 818–24.Liu Y., Wu F. Global burden of aflatoxin-induced hepatocellular carcinoma: A risk assessment. Environ. Health Perspect. 2010; 118(6): 818–24.Benkerroum N. Chronic and Acute Toxicities of Aflatoxins: Mechanisms of Action. Int J Environ Res Public Health. 2020; 17(2): 423. https://doi.org/10.3390/ijerph17020423Benkerroum N. Chronic and Acute Toxicities of Aflatoxins: Mechanisms of Action. Int J Environ Res Public Health. 2020; 17(2): 423. https://doi.org/10.3390/ijerph17020423Dai C., Tian E., Hao Z., Tang S., Wang Z., Sharma G., Jiang H., Shen J. Aflatoxin B1 Toxicity and Protective Effects of Curcumin: Molecular Mechanisms and Clinical Implications. Antioxidants (Basel). 2022; 11(10): 2031. https://doi.org/10.3390/antiox11102031Dai C., Tian E., Hao Z., Tang S., Wang Z., Sharma G., Jiang H., Shen J. Aflatoxin B1 Toxicity and Protective Effects of Curcumin: Molecular Mechanisms and Clinical Implications. Antioxidants (Basel). 2022; 11(10): 2031. https://doi.org/10.3390/antiox11102031Малыгина Д.А., Роговская Н.Ю., Бельтюков П.П., Бабаков В.Н. Роль цитохромов CYP1A и CYP3A в генотоксическом действии бенз(а)пирена. Токсикологический вестник. 2022; 30(3): 158–66. https://doi.org/10.47470/0869-7922-2022-30-3-158-166 https://elibrary.ru/edtxmaМалыгина Д.А., Роговская Н.Ю., Бельтюков П.П., Бабаков В.Н. Роль цитохромов CYP1A и CYP3A в генотоксическом действии бенз(а)пирена. Токсикологический вестник. 2022; 30(3): 158–66. https://doi.org/10.47470/0869-7922-2022-30-3-158-166 https://elibrary.ru/edtxmaArenas-Huertero F., Zaragoza-Ojeda M., Sánchez-Alarcón J., Milić M., Šegvić Klarić M., Montiel-González J.M., Valencia-Quintana R. Involvement of Ahr Pathway in Toxicity of Aflatoxins and Other Mycotoxins. Front Microbiol. 2019; 10: 2347. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02347Arenas-Huertero F., Zaragoza-Ojeda M., Sánchez-Alarcón J., Milić M., Šegvić Klarić M., Montiel-González J.M., Valencia-Quintana R. Involvement of Ahr Pathway in Toxicity of Aflatoxins and Other Mycotoxins. Front Microbiol. 2019; 10: 2347. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02347Levine-Fridman A., Chen L., Elferink C.J. Cytochrome P4501A1 promotes G1 phase cell cycle progression by controlling aryl hydrocarbon receptor activity. Mol. Pharmacol. 2004; 65(2): 461–9. https://doi.org/10.1124/mol.65.2.461Levine-Fridman A., Chen L., Elferink C.J. Cytochrome P4501A1 promotes G1 phase cell cycle progression by controlling aryl hydrocarbon receptor activity. Mol. Pharmacol. 2004; 65(2): 461–9. https://doi.org/10.1124/mol.65.2.461Kolluri S.K., Weiss C., Koff A., Gottlicher M. p27Kip1 induction and inhibition of proliferation by the intracellular Ah receptor in developing thymus and hepatoma cells. Genes Dev. 1999; 13: 1742–53.Kolluri S.K., Weiss C., Koff A., Gottlicher M. p27Kip1 induction and inhibition of proliferation by the intracellular Ah receptor in developing thymus and hepatoma cells. Genes Dev. 1999; 13: 1742–53.Elizondo G., Fernandez-Salguero P., Sheikh M.S., et al. Altered cell cycle control at the G2/M phases in aryl hydrocarbon receptor-null embryo fibroblast. Mol. Pharmacol. 2000; 57: 1056–63.Elizondo G., Fernandez-Salguero P., Sheikh M.S., et al. Altered cell cycle control at the G2/M phases in aryl hydrocarbon receptor-null embryo fibroblast. Mol. Pharmacol. 2000; 57: 1056–63.Niida H., Nakanishi M. DNA damage checkpoints in mammals. Mutagenesis. 2006; 21(1):3–9. https://doi.org/10.1093/mutage/gei063Niida H., Nakanishi M. DNA damage checkpoints in mammals. Mutagenesis. 2006; 21(1):3–9. https://doi.org/10.1093/mutage/gei063Benkerroum N. Aflatoxins: Producing-Molds, Structure, Health Issues and Incidence in Southeast Asian and Sub-Saharan African Countries. Int J Environ Res Public Health. 2020; 17(4): 1215. https://doi.org/10.3390/ijerph17041215Benkerroum N. Aflatoxins: Producing-Molds, Structure, Health Issues and Incidence in Southeast Asian and Sub-Saharan African Countries. Int J Environ Res Public Health. 2020; 17(4): 1215. https://doi.org/10.3390/ijerph17041215Kuilman M.E., Maas R.F., Fink-Gremmels J. Cytochrome P450-mediated metabolism and cytotoxicity of aflatoxin B(1) in bovine hepatocytes. Toxicol In Vitro. 2000; 14(4): 321–7. https://doi.org/10.1016/s0887-2333(00)00025-4Kuilman M.E., Maas R.F., Fink-Gremmels J. Cytochrome P450-mediated metabolism and cytotoxicity of aflatoxin B(1) in bovine hepatocytes. Toxicol In Vitro. 2000; 14(4): 321–7. https://doi.org/10.1016/s0887-2333(00)00025-4Jossé R., Aninat C., Glaise D., Dumont J., Fessard V., Morel F., Poul J.M., Guguen-Guillouzo C., Guillouzo A. Long-term functional stability of human HepaRG hepatocytes and use for chronic toxicity and genotoxicity studies. Drug Metab Dispos. 2008; 36(6):1111–8. https://doi.org/10.1124/dmd.107.019901Jossé R., Aninat C., Glaise D., Dumont J., Fessard V., Morel F., Poul J.M., Guguen-Guillouzo C., Guillouzo A. Long-term functional stability of human HepaRG hepatocytes and use for chronic toxicity and genotoxicity studies. Drug Metab Dispos. 2008; 36(6):1111–8. https://doi.org/10.1124/dmd.107.019901Ye G., Gao H., Zhang X., Liu X., Chen J., Liao X., Zhang H., Huang Q. Aryl hydrocarbon receptor mediates benzo[a]pyrene-induced metabolic reprogramming in human lung epithelial BEAS-2B cells. Sci Total Environ. 2021; 756: 144130. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.144130Ye G., Gao H., Zhang X., Liu X., Chen J., Liao X., Zhang H., Huang Q. Aryl hydrocarbon receptor mediates benzo[a]pyrene-induced metabolic reprogramming in human lung epithelial BEAS-2B cells. Sci Total Environ. 2021; 756: 144130. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.144130Zhu Q., Ma Y., Liang J., et al. AHR mediates the aflatoxin B1 toxicity associated with hepatocellular carcinoma. Signal Transduct. Target. Ther. 2021; 6(1): 299. https://doi.org/10.1038/s41392-021-00713-1Zhu Q., Ma Y., Liang J., et al. AHR mediates the aflatoxin B1 toxicity associated with hepatocellular carcinoma. Signal Transduct. Target. Ther. 2021; 6(1): 299. https://doi.org/10.1038/s41392-021-00713-1Zhang X., Lu J., He B., Tang L., Liu X., Zhu D., Cao H., Wang Y., Li L. A tryptophan derivative, ITE, enhances liver cell metabolic functions in vitro. Int J Mol Med. 2017; 39(1): 101–12. https://doi.org/10.3892/ijmm.2016.2825Zhang X., Lu J., He B., Tang L., Liu X., Zhu D., Cao H., Wang Y., Li L. A tryptophan derivative, ITE, enhances liver cell metabolic functions in vitro. Int J Mol Med. 2017; 39(1): 101–12. https://doi.org/10.3892/ijmm.2016.2825Zhang Z., Lu H., Huan F., et al. Cytochrome P450 2A13 mediates the neoplastic transformation of human bronchial epithelial cells at a low concentration of aflatoxin B1. Int. J. Cancer. 2014; 134(7): 1539–48. https://doi.org/10.1002/ijc.28489Zhang Z., Lu H., Huan F., et al. Cytochrome P450 2A13 mediates the neoplastic transformation of human bronchial epithelial cells at a low concentration of aflatoxin B1. Int. J. Cancer. 2014; 134(7): 1539–48. https://doi.org/10.1002/ijc.28489Bonomo S., Jørgensen F.S., Olsen L. Dissecting the Cytochrome P450 1A2- and 3A4-Mediated Metabolism of Aflatoxin B1 in Ligand and Protein Contributions. Chemistry. 2017; 23(12): 2884–93. https://doi.org/10.1002/chem.20160509Bonomo S., Jørgensen F.S., Olsen L. Dissecting the Cytochrome P450 1A2- and 3A4-Mediated Metabolism of Aflatoxin B1 in Ligand and Protein Contributions. Chemistry. 2017; 23(12): 2884–93. https://doi.org/10.1002/chem.20160509

The authors declare that there are no conflicts of interest present.