toxreviewТоксикологический вестникToxicological Review0869-79223034-4611Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0869-7922-2026-34-2-115-123ufgvhhtoxreview-1102Research ArticleПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯPREVENTIVE TOXICOLOGYОценка состояния ферментативного звена антиоксидантной системы крыс при моделировании острого отравления веществами пульмонотоксического действияState assessment of the rat antioxidant system’s enzymatic link in the acute pulmonotoxic exposure modelinghttps://orcid.org/0000-0001-9579-9190УстиноваТатьяна МихайловнаUstinovaTatyana M.

Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, ФГБУ «Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины» МО РФ, 195043, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: gniiivm_5@mil.ru 

Candidate of Sciences in Biology, senior researcher, State Research and Testing Institute of Military Medicine of the Ministry of Defense of the Russian Federation, 195043, St. Petersburg, Russian Federation

e-mail: gniiivm_5@mil.ru

gniiivm_5@mil.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8596-6469КоньшаковЮрий ОлеговичKonshakovYury O.

Кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник, ФГБУ «Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины» МО РФ, 195043, Санкт-Петербург, Россия.

Candidate of Sciences in Medicine, senior researcher, State Research and Testing Institute of Military Medicine of the Ministry of Defense of the Russian Federation, 195043, St. Petersburg, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0003-3219-341XВенгеровичНиколай ГригорьевичVengerovichNikolaj G.

Доктор медицинских наук, профессор, начальник отдела, ФГБУ «Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины» МО РФ, 195043, Санкт-Петербург, Россия.

Doctor of Sciences in Medicine, Professor, Head of department in State Research and Testing Institute of Military Medicine of the Ministry of Defense of the Russian Federation, 195043, St. Petersburg, Russian Federation

https://orcid.org/0000-0001-7959-8559СтепановГеоргий СтаниславовичStepanovGeorgij S.

Младший научный сотрудник, ФГБУ «Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины» МО РФ, 195043, Санкт-Петербург, Россия.

Junior researcher, State Research and Testing Institute of Military Medicine of the Ministry of Defense of the Russian Federation, 195043, St. Petersburg, Russian Federation

ФГБУ «Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины» Министерства обороны Российской ФедерацииРоссияState Research and Testing Institute of Military Medicine of the Ministry of Defense of the Russian FederationRussian Federation202630042026342115123Copyright © Устинова Т.М., Коньшаков Ю.О., Венгерович Н.Г., Степанов Г.С., 20262026Устинова Т.М., Коньшаков Ю.О., Венгерович Н.Г., Степанов Г.С.Ustinova T.M., Konshakov Y.O., Vengerovich N.G., Stepanov G.S.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/1102Введение

Введение. Отравления веществами пульмонотоксического действия являются актуальной проблемой современной токсикологии из-за частоты встречаемости, тяжести случаев и недостаточного понимания механизмов действия, что затрудняет эффективное лечение.

Цель работы заключается в оценке состояния антиоксидантной системы крыс при моделировании острого отравления веществами пульмонотоксического действия.

Материал и методы

Материал и методы. Моделирование острого отравления веществами пульмонотоксического действия, перфторизобутиленом и диоксидом азота в токсодозах 1,67 мг/л ∙ мин и 5,6 мг/л ∙ мин соответственно проводили на нелинейных крысах-самцах в ингаляционной камере объёмом 0,2 м³ в течение 15 мин. Через 3, 6 и 24 ч после воздействия токсикантами отбирали кровь и лёгкие для оценки активности супероксиддисмутазы, каталазы и глутатионпероксидазы, в плазме определяли уровень малонового диальдегида.

Результаты

Результаты. В ответ на отравление перфторизобутиленом активность супероксиддисмутазы, каталазы и глутатионпероксидазы в крови крыс после 3 ч достигала минимальных значений – 75,6 U/мл, 229,2 и 11,1 мМ/(л ∙ мин) соответственно. В последующем наблюдали частичное восстановление активности каталазы и глутатионпероксидазы и компенсаторное повышение активности супероксиддисмутазы в течение 24 ч. Реакция лёгочной ткани проявляется снижением активности исследуемых ферментов в течение суток. На фоне отравления диоксидом азота пиковые значения активности супероксиддисмутазы и каталазы в крови регистрировали через 6 ч [157,7 U/мл и 513,3 мМ/(л ∙ мин) соответственно], активности глутатионпероксидазы – через 3 ч [19,5 мМ/(л ∙ мин)]. Динамика активности ферментов в лёгких свидетельствует о повышении уровня супероксиддисмутазы в течение суток до 54,5 U/мл, в то время как изменение активности каталазы и глутатионпероксидазы характеризуется минимальными пиковыми значениями через 6 ч – 20,4 и 6,4 мМ/(л ∙ мин) соответственно. В течение эксперимента регистрировали стабильное накопление малонового диальдегида, превышающее значение показателя в интактной группе животных.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Экспериментальное исследование выполнено на белых беспородных крысах-самцах (n = 30, масса тела 200–240 г), содержавшихся в стандартных условиях вивария, распределённых на группы методом рандомизации с исключением из исследования ослабленных и больных животных.

Заключение

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о значимом влиянии процессов свободнорадикального окисления на механизм токсического действия пульмонотоксических веществ.

Соблюдение этических стандартов. Исследование одобрено локальным этическим комитетом Государственного научно-исследовательского испытательного института военной медицины Министерства обороны Российской Федерации (ГНИИИ ВМ МО РФ), протокол № 18 от 16.12.2023 г., проведено в соответствии с Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (ETS N 123), директивой Европейского союза 2010/63 ЕС от 22.09.2010 г. о защите животных, использующихся для научных целей.

Участие авторов

Участие авторов: Устинова Т.М. – концепция и дизайн исследования, написание текста, статистическая обработка данных; Коньшаков Ю.О. – написание текста; Венгерович Н.Г. – редактирование; Степанов Г.С. – сбор материала, обработка данных. Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех её частей.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Поступила в редакцию

Поступила в редакцию: 07 августа 2025 / Поступила после исправления: 04 марта 2026 /  Принята в печать: 27 марта 2026 / Опубликована: 30 апреля 2026  

Introduction

Introduction. Poisoning by pulmonotoxicants is an urgent problem of modern toxicology due to its frequency, severity of cases, and insufficient understanding of underlying mechanisms, which hinders effective treatment. The aim of this study is to evaluate the status of the rat antioxidant system during the modeling of acute pulmonotoxicants poisoning.

Material and Methods

Material and Methods. Acute poisoning by pulmonotoxic substances, perfluoroisobutylene and nitrogen dioxide in toxodoses of 1.67 mg/l∙min and 5.6 mg/l∙min, respectively, was in Modeled on nonlinear male rats in an inhalation chamber with a volume of 0.2 m³ for 15 minutes. Blood and lungs samples were taken 3, 6, and 24 hours after exposure to assess the activity of superoxide dismutase, catalase, and glutathione peroxidase, while plasma levels of malondialdehyde were also measured.

Results

Results. In response to perfluoroisobutylene exposure, superoxide dismutase, catalase, and glutathione peroxidase activities in blood after 3 h reached minimum values – 75.6 U/ml, 229.2 and 11.1 mM/(l∙min) correspondingly, with subsequent partial recovery of catalase and glutathione peroxidase activities, and compensatory increase of superoxide dismutase activity within 24 h. The lung tissue response is manifested in a decreased activity of the enzymes studied, within 24 h. Related to nitrogen dioxode exposure, the superoxide dismutase and catalase peak activities in blood were recorded after 6 h – 157.7 U/ml and 513.3 mM/(l∙min), respectively, glutathione peroxidase’s peak activity – after 3 h – 19.5 mM/(l∙min). The enzymes’ activity dynamics in lung is indicative of the superoxide dismutase level increase up to 54,5 U/ml within 24 h, while changes of catalase and glutathione peroxidase activities are characterized by minimum peak values after 6 h – 20.4 and 6.4 mM/(l∙min), respectively. There was a sustainable malondialdehyde accumulation in blood plasma during the experiment, which exceeded the corresponding value in intact group of animals.

Conclusion

Conclusion. These findings suggest the significant effects of free-radical oxidation processes on the pulmonotoxic agents’ toxicity mode.

Limitation

Limitation. The experimental study was performed on white outbred male rats (n = 30, body weight 200-240 g), kept in a standard vivarium conditions, and randomly divided into groups with the exclusion of weakened and affected animals from the study.

Compliance with ethical standards. The study was approved by the Local Ethics Committee of the State Research and Testing Institute of Military Medicine of the Ministry of Defense of the Russian Federation, Protocol No. 18 of 16.12.2023; conducted according to the European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for Experimental and other Scientific Purposes (ETS No. 123), European Union Directive 2010/63 EU of 22.09.2010 on the protection of animals used for scientific purposes.

Author’s contribution

Author’s contribution: Ustinova T.M. – research concept and design, text writing, statistical data processing; Konshakov Yu.O. – text writing; Vengerovich N.G. – editing; Stepanov G.S. – collecting of the material, data processing. 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 interest

Conflict of interest. The authors declare the absence of obvious and potential conflicts of interest in connection with the publication of this article.

Funding

Funding. The study had no sponsorship.

Received

Received: August 8,2025 / Revised: March 4, 2026 / Accepted: March 27, 2026 / Published: April 30, 2026

вещества пульмонотоксического действияоксидативный стресссупероксиддисмутазакаталазаглутатионпероксидазамалоновый диальдегидpulmonotoxic agentsoxidative stresssuperoxide dismutasecatalaseglutathione peroxidasemalondialdehydeReferencesОшеров И.С., Рослая Н.А., Базарова Е.Л., Рослый О.Ф. Комплекс лечебных, реабилитационных и профилактических мероприятий при случае группового острого отравления фтористым водородом и диоксидом азота на производстве. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2012; (5-2): 50–5. https://elibrary.ru/pjbnlpOsherov I.S., Roslaya N.A., Bazarova E.L., Roslyi O.F. Complex of treatment, rehabilitative and preventive measures at the group acute poisoning with anhydrous hydrogen fluoride and nitrogen dioxide in industrial conditions. Byulleten’ Vostochno-Sibirskogo nauchnogo tsentra Sibirskogo otdeleniya Rossiiskoi akademii meditsinskikh nauk. 2012; (5–2): 50–5. https://elibrary.ru/pjbnlp (in Russian)Callegari E., Mazzobel E., Zancaner S., Fais P., Viel G., Cecchetto G. Phosgene inhalation in Fire-related deaths: a case report of two lovers burnt in a traveling carousel. Forensic Sci. 2024; 4(3): 257–63. https://doi.org/10.3390/forensicsci4030018Callegari E., Mazzobel E., Zancaner S., Fais P., Viel G., Cecchetto G. Phosgene inhalation in Fire-related deaths: a case report of two lovers burnt in a traveling carousel. Forensic Sci. 2024; 4(3): 257–63. https://doi.org/10.3390/forensicsci4030018Толкач П.Г. Изучение механизма пульмонотоксического действия дихлорангидрида угольной кислоты. Токсикологический вестник. 2020; (3): 26–32. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2020-3-26-32 https://elibrary.ru/ivudryTolkach P.G. Study of the mechanism of pulmonotoxicological action of carbonyl dichloride. Toksikologicheskii vestnik. 2020; (3): 26–32. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2020-3-26-32 https://elibrary.ru/ivudry (in Russian)Rehberg S., Maybauer M.O., Enkhbaatar P., Maybauer D.M., Yamamoto Y., Traber D.L. Pathophysiology, management and treatment of smoke inhalation injury. Expert Rev. Respir. Med. 2009; 3(3): 283–97. https://doi.org/10.1586/ers.09.21Rehberg S., Maybauer M.O., Enkhbaatar P., Maybauer D.M., Yamamoto Y., Traber D.L. Pathophysiology, management and treatment of smoke inhalation injury. Expert Rev. Respir. Med. 2009; 3(3): 283–97. https://doi.org/10.1586/ers.09.21Башарин В.А., Чепур С.В., Толкач П.Г., Венгерович Н.Г., Юдин М.А., Никифоров А.С. и др. Токсикология пульмонотоксикантов. СПб.: Левша. Санкт-Петербург; 2021. https://elibrary.ru/yewrelBasharin V.A., Chepur S.V., Tolkach P.G., Vengerovich N.G., Yudin M.A., Nikiforov A.S., et al. Pulmonotoxic Agents Toxicology [Toksikologiya pul’monotoksikantov]. St. Petersburg: Levsha. Sankt-Peterburg; 2021. https://elibrary.ru/yewrel (in Russian)Petit P.C., Fine D.H., Vásquez G.B., Gamero L., Slaughter M.S., Dasse K.A. The pathophysiology of nitrogen dioxide during inhaled nitric oxide therapy. ASAIO J. 2017; 63(1): 7–13. https://doi.org/10.1097/mat.0000000000000425Petit P.C., Fine D.H., Vásquez G.B., Gamero L., Slaughter M.S., Dasse K.A. The pathophysiology of nitrogen dioxide during inhaled nitric oxide therapy. ASAIO J. 2017; 63(1): 7–13. https://doi.org/10.1097/mat.0000000000000425Пожилова Е.В., Новиков В.Е., Левченкова О.С. Активные формы кислорода в физиологии и патологии клетки. Вестник Смоленской государственной медицинской академии. 2015; 14(2): 13–22. https://elibrary.ru/uhovfrPozhilova E.V., Novikov V.E., Levchenkova O.S. Reactive oxygen species in cell physiology and pathology. Vestnik Smolenskoi gosudarstvennoi meditsinskoi akademii. 2015; 14(2): 13–22. https://elibrary.ru/uhovfr (in Russian)Deshane J., Thannickal V.J. Redox signaling and oxidative stress in lung diseases. In: Fishman’s Pulmonary Diseases and Disorders. McGraw Hill Education; 2023.Deshane J., Thannickal V.J. Redox signaling and oxidative stress in lung diseases. In: Fishman’s Pulmonary Diseases and Disorders. McGraw Hill Education; 2023.Ohkawa H., Ohishi N., Yagi K. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction. Anal. Biochem. 1979; 95(2): 351–8. https://doi.org/10.1016/0003-2697(79)90738-3Ohkawa H., Ohishi N., Yagi K. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction. Anal. Biochem. 1979; 95(2): 351–8. https://doi.org/10.1016/0003-2697(79)90738-3Улащик В.С. Активные формы кислорода, антиоксиданты и действие лечебных физических факторов. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2013; 90(1): 60–9. https://elibrary.ru/pyasarUlashchik V.S. Active oxygen species, antioxidants, and the action of therapeutic physical factors. Voprosy kurortologii, fizioterapii i lechebnoi fizicheskoi kul’tury. 2013; 90(1): 60–9. https://elibrary.ru/pyasar (in Russian)Weber W.M., Kracko D.A., Lehman M.R., Irvin C.M., Blair L.F., White R.K., et al. Inhalation exposure systems for the development of rodent models of sulfur mustard-induced pulmonary injury. Toxicol. Mech. Methods. 2010; 20(1): 14–24. https://doi.org/10.3109/15376510903483730Weber W.M., Kracko D.A., Lehman M.R., Irvin C.M., Blair L.F., White R.K., et al. Inhalation exposure systems for the development of rodent models of sulfur mustard-induced pulmonary injury. Toxicol. Mech. Methods. 2010; 20(1): 14–24. https://doi.org/10.3109/15376510903483730Яковлев Н.В., Савилов П.Н. Перекисное окисление липидов и антиоксидантная система легких при гипербарической оксигенации и ее последствия: проспективное исследование. Морская медицина. 2023; 9(3): 84–90. https://elibrary.ru/btunkaYakovlev N.V., Savilov P.N. Lipid peroxidation and the antioxidant system of the lungs during hyperbaric oxidation and its aftereffect: prospective study. Morskaya meditsina. 2023; 9(3): 84–90. https://elibrary.ru/btunka (in Russian)Костюк В.А., Потапович А.И., Ковалева Ж.В. Простой и чувствительный способ определения активности супероксиддисмутазы, основанный на реакции окисления кверцетина. Вопросы медицинской химии. 1990; 36(2): 88–91. https://elibrary.ru/scxizdKostyuk V.A., Potapovich A.I., Kovaleva Zh.V. A simple and sensitive method of determination of superoxide dismutase activity based on the reaction of quercetin oxidation. Voprosy meditsinskoi khimii. 1990; 36(2): 88–91. https://elibrary.ru/scxizd (in Russian)Королюк М.А., Иванова Л.Н., Майорова И.Г., Токарев Е.В. Методы определения активности каталазы. Лабораторное дело. 1988; (1): 16–9. https://elibrary.ru/sicxejKorolyuk M.A., Ivanova L.N., Maiorova I.G., Tokarev E.V. Methods of the catalase activity determination. Laboratornoe delo. 1988; (1): 16–9. https://elibrary.ru/sicxej (in Russian)Мальцев Г.Ю., Тышко Н.В. Методы определения содержания глутатиона и активности глутатионпероксидазы в эритроцитах. Гигиена и санитария. 2002; 81(2): 69–72.Maltsev G.Yu., Tyshko N.V. Methods for determination of glutathione levels and glutathione peroxidase activity in RBCs. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2002; 81(2): 69–72. (in Russian)Андреева Л.И., Кожемякин Л.А., Кишкун А.А. Модификация метода определения перекисей липидов в тесте с тиобарбитуровой кислотой. Лабораторное дело. 1988; (11): 41–3. https://elibrary.ru/skgpqjAndreeva L.I., Kozhemyakin L.A., Kishkun A.A. A modification of the peroxide lipids determination method in the thiobarbituric acid test. Laboratornoe delo. 1988; (11): 41–3. https://elibrary.ru/skgpqj (in Russian)Бакуев М.М., Магомедов К.К., Шахбанов Р.К., Магомедов М.А. Состояние антиоксидантной системы при различных патологических состояниях организма. Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2012; (3): 62–7. https://elibrary.ru/qbfkxjBakuev M.M., Magomedov K.K., Shakhbanov R.K., Magomedov M.A. The antioxidant system state in different morbid conditions. Izvestiya Dagestanskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta. Estestvennye i tochnye nauki. 2012; (3): 62–7. https://elibrary.ru/qbfkxj (in Russian)Толкач П.Г., Башарин В.А., Чепур С.В. Токсический отек легких у лабораторных животных при ингаляции продуктов пиролиза политетрафторэтилена. Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. 2018; (3): 80–5. https://doi.org/10.25016/2541-7487-2018-0-3-80-85 https://elibrary.ru/ynghdnTolkach P.G., Basharin V.A., Chepur S.V. Toxic pulmonary edema due to inhalation of pyrolyzed polytetrafluoroethylene products in lab animals. Mediko-biologicheskie i sotsial’no-psikhologicheskie problemy bezopasnosti v chrezvychainykh situatsiyakh. 2018; (3): 80–5. https://doi.org/10.25016/2541-7487-2018-0-3-80-85 https://elibrary.ru/ynghdn (in Russian)

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