toxreviewТоксикологический вестникToxicological Review0869-79223034-4611Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0869-7922-2025-33-5-306-315kokurqtoxreview-1020Research ArticleПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯPREVENTIVE TOXICOLOGYМетаболомный анализ кондиционных сред клеток линии HepaRG при токсическом действии бенз[а]пирена при цитопротекторном действии ингибиторов цитохромов CYP1A и CYP3A и агониста арилгидрокарбонового рецептораMetabolomic analysis of conditioned media of HepaRG cells under the toxic action of benz[a]pyrene under the cytoprotective action of cytochrome CYP1A and CYP3A inhibitors and an arylhydrocarbon receptor agonisthttps://orcid.org/0000-0003-1672-4583ИльюшонокСемён КирилловичIlyushonokSemyon K.

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

e-mail: ilushonoksem@gmail.com

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

e-mail: ilushonoksem@gmail.com

ilushonoksem@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 Agensy of Russia, Leningrad region, Kuzmolovsky urban settlement, 188663, Russian Federation

e-mail: nadin-r@mail.ru

nadin-r@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4411-2069ГладчукАлексей СергеевичGladchukAlexey S.

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

e-mail: aleglad24@gmail.com

Candidate of Technical Sciences, Senior Researcher, Scientific Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology of the Federal Medical Biological Agensy of Russia, Leningrad region, Kuzmolovsky urban settlement, 188663, Russian Federation

e-mail: aleglad24@gmail.com

aleglad24@gmail.comШараповЯрослав АртемовичSharapovYaroslav A.

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

e-mail: yarostloff@yandex.ru

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

e-mail: yarostloff@yandex.ru

yarostloff@yandex.ruhttps://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. Кузьмоловский, Россия

e-mail: ilyaperevoznikov@gmail.com

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

e-mail: ilyaperevoznikov@gmail.com

ilyaperevoznikov@gmail.comhttps://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

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

e-mail: beltiukov@gpech.ru

beltiukov@gpech.ruПодольскаяЕкатерина ПетровнаPodolskayaEkaterina P.

Доктор техн. наук, ведущий научный сотрудник, ФГБУН «Институт аналитического приборостроения» РАН, 198095, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: ek.podolskaya@gmail.com

Doctor of Technical Sciences, Leading Researcher, Institute for Analytical Instrumentation of the RAS, Saint Petersburg, 198095, Russian Federation

e-mail: ek.podolskaya@gmail.com

ek.podolskaya@gmail.comБабаковВладимир НиколаевичBabakovVladimir N.

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

e-mail: babakov@gpech.ru

Candidate of Biological Sciences, Head of the Laboratory, Scientific Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology of the Federal Medical Biological Agensy of Russia, Leningrad region, Kuzmolovsky urban settlement, 188663, Russian Federation

e-mail: babakov@gpech.ru

babakov@gpech.ruФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, профпатологии и экологии человека» ФМБА России; ФГБУН «Институт аналитического приборостроения» Российской академии наукРоссияScientific Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology of the Federal Medical Biological Agensy of Russia; Institute for Analytical Instrumentation of the RASRussian FederationФГУП «Научно-исследовательский институт гигиены, профпатологии и экологии человека» ФМБА РоссииРоссияScientific Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology of the Federal Medical Biological Agensy of RussiaRussian FederationФГБУН «Институт аналитического приборостроения» Российской академии наукРоссияInstitute for Analytical Instrumentation of the RASRussian Federation202524112025335306315Copyright © Ильюшонок С.К., Роговская Н.Ю., Гладчук А.С., Шарапов Я.А., Перевозников И.Е., Бельтюков П.П., Подольская Е.П., Бабаков В.Н., 20252025Ильюшонок С.К., Роговская Н.Ю., Гладчук А.С., Шарапов Я.А., Перевозников И.Е., Бельтюков П.П., Подольская Е.П., Бабаков В.Н.Ilyushonok S.K., Rogovskaya N.Y., Gladchuk A.S., Sharapov Y.A., Perevoznikov I.E., Beltyukov P.P., Podolskaya E.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/1020Введение

Введение. Бенз[а]пирен – один из самых токсичных канцерогенов I группы по классификации МАИР (IARC); он метаболически активируется ферментами системы цитохрома P450 (CYP) с образованием реакционноспособных метаболитов, которые могут повреждать клетки и ДНК, что приводит к канцерогенезу. Клеточная линия HepaRG, обладающая активными ферментами I и II фазы биотрансформации, служит моделью для изучения метаболизма полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и оценки влияния модуляторов CYP – кетоконазола, α-нафтофлавона и 6-формилиндоло[3,2-b]карбазол (FICZ) – на метаболизм клеток и возможность цитопротекции при воздействии бенз[а]пирена.

Цель исследования – оценка метаболических изменений при цитопротекторном действии кетоконазола, α-нафтофлавона и FICZ на фоне токсичности бенз[а]пирена в модели клеточной линии HepaRG.

Материал и методы

Материал и методы. Для определения метаболомных биомаркеров интоксикации полициклическими ароматическими углеводородами в клетках HepaRG было исследовано изменение метаболомного профиля методами хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения. Потенциальные маркеры определяли с помощью статистического анализа.

Результаты

Результаты. Показана возможность применения метаболомного анализа кондиционных сред для выявления маркеров воздействия бенз[а]пирена и оценки эффектов модуляторов CYP in vitro с использованием клеточной линии HepaRG. Изменения метаболомного профиля кондиционных сред после воздействия бенз[а]пирена на клетки HepaRG в присутствии α‑нафтофлавона свидетельствует о снижении токсического действия ПАУ на клетки.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Исследование выполнено in vitro на культуре клеток без анализа зависимости наблюдаемых изменений метаболома от доз исследуемых соединений и не позволяет экстраполировать полученные результаты на живой организм.

Заключение

Заключение. По результатам метаболомного профилирования клеточной среды HepaRG был выявлен ряд метаболомных маркеров: 5-гидрокситриптофол, лизофосфатиды, аргинин и глутаминовая кислота, которые свидетельствуют о цитопротекторном действии α-нафтофлавона на фоне токсического действия бенз[а]пирена.

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

Участие авторов

Участие авторов: Ильюшонок С.К. – анализ и обработка материала, статистическая обработка, написание текста; Роговская Н.Ю. – сбор материала, написание текста; Гладчук А.С. – редактирование текста о метаболомном анализе; Бельтюков П.П. – обработка и интерпретация данных, редактирование; Шарапов Я.А. – написание текста; Подольская Е.П – концепция и дизайн исследования; 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 конфликта интересов.

Финансирование

Финансирование. Работа выполнена в рамках ГК (2224388100182000000000000/25.456.22.9), шифр «Мониторинг-СОЗ».

Поступила в редакцию

Поступила в редакцию: 07 августа 2025 / Принята в печать: 02 октября 2025 / Опубликована: 19 ноября 2025

Introduction

Introduction. Benz[a]pyrene is one of the most dangerous carcinogens of group I according to the IARC classification; it is metabolically activated by enzymes of the cytochrome system P450 (CYP) with the formation of reactive metabolites capable of damaging cells and DNA, which leads to carcinogenesis. The HepaRG cell line, which exhibits active enzymes of phases I and II of biotransformation, serves as a model for studying polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) metabolism and evaluating the effect of CYP modulators ketoconazole, α-naphthoflavone and 6-formylindolo[3,2-b]carbazole (FICZ) on cell metabolism and the possibility of cytoprotection when exposed to benz[a]pyrene.

The aim of the study was to evaluate metabolic changes under the cytoprotective action of ketoconazole, α-naphthoflavone and FICZ against the background of benz[a]pyrene toxicity in the HepaRG cell line model.

Material and methods

Material and methods. To identify metabolomic biomarkers of PAH intoxication in HepaRG cells, changes in the metabolomic profile were analyzed using high-resolution chromatographic mass spectrometry. Potential biomarkers were identified through statistical data analysis methods.

Results

Results. The possibility of using a metabolomic analysis of conditioned media to identify markers of benz[a]pyrene exposure and evaluate the effects of CYP modulators in vitro using the HepaRG cell line has been shown. Changes in the metabolomic profile of conditioned media after exposure to benz[a]pyrene on HepaRG cells in the presence of α-naphthoflavone indicate a decrease of the PAHs toxic effect on cells.

Limitations

Limitations. The study was performed in vitro on a cell culture without analyzing the dose-dependent changes in the metabolome after exposure to the compounds studied and does not allow extrapolating the results obtained to a living organism.

Conclusion

Conclusion. According to the results of the metabolomic profiling of the HepaRG cellular media, a number of metabolomic markers were identified: 5-hydroxytryptophol, lysophosphatides, arginine and glutamic acid, which indicate the cytoprotective effect of α-naphthoflavone against the background of the toxic effect of benz[a]pyrene.

Compliance with ethical standards. The study does not require the submission of a biomedical ethics committee opinion or other documents.

Authors’ contribution

Authors’ contribution: Ilyushonok S.K. – collection and processing of material, statistical processing, writing a text; Rogovskaya N.Yu. – collection of material, writing a text; Gladchuk A.S. – editing; Sharapov Ya.A. – writing a text; Perevoznikov I.E. – writing a text; Beltyukov P.P. – data processing and interpretation, text editing; Podolskaya E.P. – research concept and design; Babakov V.N. – the concept and design of the study, editing. All co-authors are responsible for approving the final version of the article and ensuring the integrity of all parts of the article.

Conflict of interests

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

Funding

Funding. The work was carried out within the framework of the state contract (2224388100182000000000000/25.456.22.9), cipher “Monitoring-SOZ”.

Received

Received: August 08, 2025 / Accepted: October 2, 2025 / Published: November 19, 2025

бенз[а]пиренHepaRGкетоконазолα-нафтофлавонFICZметаболомное профилированиеbenz[a]pyreneHepaRGketoconazoleα-naphthoflavoneFICZmetabolomic profilingReferencesMoorthy B., Chu C., Carlin D.J. Polycyclic aromatic hydrocarbons: from metabolism to lung cancer. Toxicol Sci. 2015; 145(1): 5–15. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfv040Moorthy B., Chu C., Carlin D.J. Polycyclic aromatic hydrocarbons: from metabolism to lung cancer. Toxicol Sci. 2015; 145(1): 5–15. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfv040Ravindra K., Sokhi R., Van Grieken R. Atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons: source attribution, emission factors and regulation. Atmos Environ. 2008; 42(13): 2895–921. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2007.12.010Ravindra K., Sokhi R., Van Grieken R. Atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons: source attribution, emission factors and regulation. Atmos Environ. 2008; 42(13): 2895–921. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2007.12.010Kim K.H., Jahan S.A., Kabir E., Brown R.J. A review of airborne polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their human health effects. Environ Int. 2013; 60: 71–80. https://doi.org/10.1016/j.envint.2013.07.019Kim K.H., Jahan S.A., Kabir E., Brown R.J. A review of airborne polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their human health effects. Environ Int. 2013; 60: 71–80. https://doi.org/10.1016/j.envint.2013.07.019International Agency for Research on Cancer (IARC). Chemical agents and related occupations: a review of human carcinogens. IARC Monogr. 2012; 100F: 111–44.International Agency for Research on Cancer (IARC). Chemical agents and related occupations: a review of human carcinogens. IARC Monogr. 2012; 100F: 111–44.Boström C.E., Gerde P., Hanberg A., et al. Cancer risk assessment, indicators, and guidelines for polycyclic aromatic hydrocarbons in the ambient air. Environ Health Perspect. 2002; 110(3): 451–88. https://doi.org/10.1289/ehp.110-1241197Boström C.E., Gerde P., Hanberg A., et al. Cancer risk assessment, indicators, and guidelines for polycyclic aromatic hydrocarbons in the ambient air. Environ Health Perspect. 2002; 110(3): 451–88. https://doi.org/10.1289/ehp.110-1241197Androutsopoulos V.P., Tsatsakis A.M., Spandidos D.A. Cytochrome P450 CYP1A1: wider roles in cancer progression and prevention. BMC Cancer. 2009; 9: 1. https://doi.org/10.1186/1471-2407-9-187Androutsopoulos V.P., Tsatsakis A.M., Spandidos D.A. Cytochrome P450 CYP1A1: wider roles in cancer progression and prevention. BMC Cancer. 2009; 9: 1. https://doi.org/10.1186/1471-2407-9-187Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). Toxicological profile for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Atlanta: U.S. Department of Health and Human Services; 1995.Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). Toxicological profile for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Atlanta: U.S. Department of Health and Human Services; 1995.Kanebratt K.P., Andersson T.B. HepaRG cells as an in vitro model for evaluation of cytochrome P450 induction in humans. Drug Metab Dispos. 2008; 36(1): 137–45. https://doi.org/10.1124/dmd.107.017418Kanebratt K.P., Andersson T.B. HepaRG cells as an in vitro model for evaluation of cytochrome P450 induction in humans. Drug Metab Dispos. 2008; 36(1): 137–45. https://doi.org/10.1124/dmd.107.017418Hart S.N., Li Y., Nakamoto K., Subileau E.A., Steen D., Zhong X.B. A comparison of whole genome gene expression profiles of HepaRG cells and HepG2 cells to primary human hepatocytes and human liver tissues. Drug Metab Dispos. 2010; 38(6): 988–94. https://doi.org/10.1124/dmd.109.031831Hart S.N., Li Y., Nakamoto K., Subileau E.A., Steen D., Zhong X.B. A comparison of whole genome gene expression profiles of HepaRG cells and HepG2 cells to primary human hepatocytes and human liver tissues. Drug Metab Dispos. 2010; 38(6): 988–94. https://doi.org/10.1124/dmd.109.031831Kim N., Bang J.H., Yi H. et al. Comparison of in vitro models for drug-induced liver injury assessment. J Biomed Transl Res. 2024; 25: 53–67. https://doi.org/10.12729/jbtr.2024.25.2.53Kim N., Bang J.H., Yi H. et al. Comparison of in vitro models for drug-induced liver injury assessment. J Biomed Transl Res. 2024; 25: 53–67. https://doi.org/10.12729/jbtr.2024.25.2.53Guo X., Xu H., Seo J.E. Application of HepaRG cells for genotoxicity assessment: a review. J Environ Sci Health C Toxicol Carcinog. 2024; 42: 214–37. https://doi.org/10.1080/26896583.2024.2331956Guo X., Xu H., Seo J.E. Application of HepaRG cells for genotoxicity assessment: a review. J Environ Sci Health C Toxicol Carcinog. 2024; 42: 214–37. https://doi.org/10.1080/26896583.2024.2331956Малыгина 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/10.47470/0869-7922-2022-30-3-158-166Malygina D.A., Rogovskaya N.Y., Beltyukov P.P., Babakov V.N. The role of cytochromes CYP1A and CYP3A in the genotoxic effect of benzo(a)pyrene. Toxicologicheskiy Vestnik 2022; 30(3): 158–66. https://doi.org/10.47470/0869-7922-2022-30-3-158-166 (In Russian)Бабаков В.Н., Роговская Н.Ю., Курдюков И.Д., Бельтюков П.П., Дулов С.А., Радилов А.С. Влияние агонистов арилгидрокарбонового рецептора и липополисахарида на маркеры генотоксического действия бенз(а)пирена. Токсикологический вестник. 2019; 3(156): 19–25. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2019-3-19-25Babakov V.N., Rogovskaya N.Y., Kurdyukov I.D., Beltyukov P.P., Dulov S.A., Radilov A.S. Effect of hydrocarbon receptor agonists and lipopolysaccharide on benzo(a)pyrene genotoxicity markers. Toxicologicheskiy Vestnik. 2019; 3(156): 19–25. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2019-3-19-25 (In Russian)Программное обеспечение MetaboAnalyst 6.0. доступно: https://www.metaboanalyst.ca/Software MetaboAnalyst 6.0. available at: https://www.metaboanalyst.ca

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