toxreviewТоксикологический вестникToxicological Review0869-79223034-4611Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erismantoxreview-279Research ArticleСтатьиЭкспериментальное исследование механизмов токсического действия несимметричного диметилгидразина при хроническом введенииExperimental study of the mechanisms of toxic action of unsymmetrical dimethylhydrazine in chronic administration cologicalТомилинН. B.TomilinN. V.

Томилин Николай Владимирович; кандидат биологических наук; ведущий научный сотрудник 

192019; г. Санкт-Петербург

Tomilin Nikolay Vladimirovich

192019; Saint Petersburg

Nikolay_Tomilin@rambler.ruФилькоО. А.FilkoO. A.

Филько Ольга Александровна; кандидат биологических наук; старший научный сотрудник 

192019; г. Санкт-Петербург

Filko Olga Aleksandrovna

192019; Saint Petersburg

ollalex@mail.ruГайковаО. Н.GaikovaO. N.

Гайкова Ольга Николаевна; доктор медицинских наук; профессор; ведущий научный сотрудник 

192019; г. Санкт-Петербург

Gaikova Olga Nikolaevna

192019; Saint Petersburg

gaykova@yandex.ruХраброваА. В.KhrabrovaA. V.

Храброва Алла Викторовна; кандидат биологических наук; старший научный сотрудник 

192019; г. Санкт-Петербург

Khrabrova Alla Viktorovna

192019; Saint Petersburg

СоловьеваН. Е.SolovyevaN. E.

Соловьева Нина Евгеньевна; кандидат биологических наук; научный сотрудник 

192019; г. Санкт-Петербург

Solovieva Nina Evgenievna

192019; Saint Petersburg

Ninasolovey19@mail.ruКрасновК. А.Krasnov;K. A.

Краснов Константин Андреевич; кандидат химических наук; ведущий научный сотрудник

192019; г. Санкт-Петербург

Krasnov Konstantin Andreevich

192019; Saint Petersburg

Krasnov_tox@mail.ruУтсальВ. А.UtsalV. A.

Утсаль Виктор Альбертович; старший научный сотрудник 

192019; г. Санкт-Петербург

Utsal Viktor Albertovich

192019; Saint Petersburg

Utsal@bk.ruФГБУН «Институт токсикологии Федерального медико-биологического агентства»РоссияInstitute of Toxicology of the Federal Medical Biological AgencyRussian Federation202015052020025461Copyright © Томилин Н.B., Филько О.А., Гайкова О.Н., Храброва А.В., Соловьева Н.Е., Краснов К.А., Утсаль В.А., 20202020Томилин Н.B., Филько О.А., Гайкова О.Н., Храброва А.В., Соловьева Н.Е., Краснов К.А., Утсаль В.А.Tomilin N.V., Filko O.A., Gaikova O.N., Khrabrova A.V., Solovyeva N.E., Krasnov; K.A., Utsal V.A.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/279

Цель настоящего исследования – изучение механизмов токсического действия несимметричного диметилгидразина (НДМГ). В данном исследовании была выполнена оценка генотоксического и цитотоксического действия; патоморфологическое исследование и изучен вклад окислительного действия на ядерную ДНК при хроническом введении НДМГ белым крысам в течение 7; 14 и 21 суток в дозе 10 и 20 мг/кг.

В экспериментах использовали препарат НДМГ; в котором содержание 1;1-диметилгидоразина составляло 97;26 %. Кроме основного вещества препарат содержал 0;07 % нитрозодиметиламина.

Генотоксическое и цитотоксическое действие НДМГ определяли с помощью щелочного гель-электрофореза (метод ДНК-комет) на лейкоцитах; гепатоцитах и клетках коры головного мозга. Показано; что трехнедельное введение НДМГ в дозах 10 и 20 мг/кг не вызывало значимого генотоксического и цитотоксического действия на ядерную ДНК в исследованных клетках.

В результате патоморфологического исследования токсического действия НДМГ выявлены умеренные изменения проводящих путей (разрежение нейропиля) в отделах головного мозга. В печени обнаружены полнокровие и единичные очаги некрозов гепатоцитов. С увеличением длительности введения НДМГ отмечено небольшое увеличение частоты встречаемости единичных очагов некроза гепатоцитов.

После определения окислительного действия НДМГ на ядерную ДНК лейкоцитов; гепатоцитов и клеток головного мозга c помощью метода ДНК-комет с формамидопиридингликозилазой установлено увеличение содержания активных форм кислорода в гепатоцитах после введения НДМГ в дозе 20 мг/кг в течение 14 и 21 дней.

Полученные результаты свидетельствуют об отсутствии прямого генотоксического действия НДМГ на ядерную ДНК лейкоцитов; гепатоцитов и клеток головного мозга белых крыс. Окислительное повреждение ДНК в гепатоцитах; по-видимому; связано с высоким уровнем окислительного метаболизма НДМГ в печени после введения в дозе 20 мг/кг; что подтверждается патоморфологическими исследованиями.

The purpose of this work was to study the mechanisms of toxic action of unsymmetrical dimethylhydrazine (UDMH). The evaluation of genotoxic and cytotoxic effects; the study of contribution of oxidative action of UDMH to nuclear DNA in chronic administration to white rats for 7; 14; and 21 days at a dose of 10 and 20 mg/kg as well as pathomorphological studies have been performed.

The unsymmetrical dimethylhydrazine used for the experiments contained 97;26% of 1;1-dimethylhydrazine and 0;07% of N-nitrosodimethylamine.

The genotoxic and cytotoxic effects of UDMH were determined using alkaline gel electrophoresis (DNA comet assay) on leukocytes; hepatocytes; and cortical cells. It has been shown that a three-week administration of UDMH at doses of 10 and 20 mg/kg did not cause significant genotoxic and cytotoxic effect on nuclear DNA in the studied cells.

The pathomorphological study of the toxic effect of UDMH revealed moderate changes in the conducting pathways (rarefaction of the neuropil) in the brain. Full blood and single foci of necrosis of hepatocytes have been found in the liver. A slight increase in the frequency of occurrence of single foci of hepatocyte necrosis with the increase in the duration of UDMH administration has been noted.

After determining the oxidative effect of UDMH on the nuclear DNA of leukocytes; hepatocytes; and brain cells using formamidopyrimidine glycosylase DNA comet assay; an increase in the content of reactive oxygen species in hepatocytes has been found after administration of UDMH at a dose of 20 mg/kg for 14 and 21 days.

The results obtained indicate the absence of direct genotoxic effects of UDMH on the nuclear DNA of leukocytes; hepatocytes; and brain cells of white rats. The oxidative damage to DNA in hepatocytes is apparently associated with a high level of oxidative metabolism of UDMH in the liver after administration at a dose of 20 mg/kg; which is confirmed by pathomorphological studies.

генотоксичностьцитотоксичностьлейкоцитыгепатоцитыклетки коры головного мозганесимметричный диметилгидразинметод ДНК-кометоксидативный стрессgenotoxicitycytotoxicityleukocyteshepatocytescortical cellsunsymmetrical dimethylhydrazineDNA comet assayoxidative stressReferencesКиселев М.Ф.; Рембовский В.Р.; Романов В.В.; ред. Пособие по токсикологии; гигиене; химии; индикации; клинике; диагностике острых и хронических интоксикаций и профилактике профессиональных заболеваний при работе с несимметричным диметилгидразином. СПб.; 2009.Kiselev M.F.; Rembovsky V.R.; Romanov V.V.; ed. The manual on toxicology; hygiene; chemistry; indications; clinic; diagnosis of acute and chronic intoxications and the prevention of occupational diseases when working with unsymmetrical dimethylhydrazine SPb.; 2009 (in Russian).IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Suppl. 7; Overall Evaluations of Carcinogenicity: An Updating of IARC Monographs Volumes 1 to Lyon; 1987.IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Suppl. 7; Overall Evaluations of Carcinogenicity: An Updating of IARC Monographs Volumes 1 to Lyon; 1987.Смоленков А.Д.; Родин И.А.; Смирнов И.А.; Татаурова О.Г.; Шпигун О. А. Применение ионной и ион-парной хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием для определения несимметричного диметилгидразина и продуктов его трансформации. Вестн. Моск. Ун-та. Сер. Химия. 2012; 53 (5): 312-319.Smolenkov А.D.; Rodin I.A.; Smirnov R.S.; Tataurova O.G.; Shpigun O.A. Application of ion and ion-pair chromatography with mass-spectrometric detection as methods for determination of unsymmetrical dimethylhydrazine and its transformation products. Vestn. Mosc. Un-ty. Ser. Chemistry. 2012; 53 (5): 312-319 (In Russian).Godoy H.M.; Diaz Gomez M. I.; Castro J.A. Metabolism and activation of 1;1-dimethylhydrazine and methylhydrazine; two products of nitrosodimethylamine reductive biotransformation; in rats. J Natl. Cancer Inst. 1983; 71 (5): 1047-1051.Godoy H.M.; Diaz Gomez M.I.; Castro J.A. Metabolism and activation of 1;1-dimethylhydrazine and methylhydrazine; two products of nitrosodimethylamine reductive biotransformation; in rats. J Natl. Cancer Inst. 1983; 71 (5): 1047-1051.Opinion of the scientific panel on plant health; plant protection products and their residues on a request from the commission related to the evaluation of daminozide in the context of Council Directive 91/414/EEC. The EFSA Journal. 2004; 61: 1-27.Opinion of the scientific panel on plant health; plant protection products and their residues on a request from the commission related to the evaluation of daminozide in the context of Council Directive 91/414/EEC. The EFSA Journal. 2004; 61: 1-27.Sagelsdorff P.; Lutz W.K.; Schlatter C. DNA methylation in rat liver by daminozide; 1; 1-dimethylhydrazine and dimethylnitrosamine. Fund. Appl. Toxicol. 1988; 11: 723-730.Sagelsdorff P.; Lutz W.K.; Schlatter C. DNA methylation in rat liver by daminozide; 1; 1-dimethylhydrazine and dimethylnitrosamine. Fund. Appl. Toxicol. 1988; 11: 723-730.Томилин Н.В.; Филько О.А.; Храброва А.В.; Соловьева Н.Е.; Утсаль В. А.; Луговкина Н.В. Экспериментальная оценка генотоксического действия несимметричного диметилгидразина при однократном и субхроническом введении белым крысам. Материалы II Всероссийской научно-практической конференции: Актуальные проблемы диагностики; профилактики и лечения профессионально обусловленных заболеваний. Сочи; 2014; 340-342.Tomilin N.V.; Filko O.A.; Khrabrova A.V.; Solovyeva N.E.; Utsal V.A.; Lugovkina N.V. Experimental evaluation of the genotoxic effect of unsymmetrical dimethylhydrazine with a single and subchronic administration to white rats. Proceeding of the II Russian scientific-practical conference: Actual problems of diagnosis; prevention and treatment of occupationally caused diseases. Sochi; 2014; 340-342 (In Russian).Томилин Н.В.; Филько О.А.; Храброва А.В.; Соловьева Н.Е. Утсаль В.А.; Краснов К.А. Генотоксическое и цитотоксическое действие несимметричного диметилгидразина при остром и субхроническом введении. Современные вопросы биомедицины. 2018; 2 (4): 178-185.Tomilin N.V.; Filko O.A.; Khrabrova A.V.; Solovyeva N.E.; Sizova K.V.; Utsal V.A.; Krasnov K.A. Genotoxicity and cytotoxicity of unsymmetrical dimethylhydrizine in acute and subchronic exposure. Current issues of biomedicine. 2018; 2 (4): 178-185 (In Russian).Bauer R.M; Tarr M.J.; Olsen R.G. Eff of 1;1-dimethylhydrazine on lymphoproliferation and interleukin 2 immunoregulatory function. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 1990; 19: 148-153Bauer R.M; Tarr M.J.; Olsen R.G. Effect of 1;1-dimethylhydrazine on lymphoproliferation and interleukin 2 immunoregulatory function. Arch.Environ. Contam. Toxicol. 1990; 19: 148-153.Frazier D.E.; Tarr M.E.; Olsen R.G. The in vitro and in vivo effects of 1;1-dimethylhydrazine (UDMH) on murine lymphocyte subsets and IA antigen expression. Immunoparm. Immunotox. 1991; 13 (1-2): 25-46.Frazier D.E.; Tarr M.E.; Olsen R.G. The in vitro and in vivo effects of 1;1-dimethylhydrazine (UDMH) on murine lymphocyte subsets and IA antigen expression. Immunoparm. Immunotox. 1991; 13 (1-2): 25-46.Булычева Т.И.; Дейненко Н.Л.; Григорьев А.А. Иммуноцитохимическая оценка стимуляции лимфоцитов фитогемагглютинином реакции бласттрансформации лимфоцитов с моноклональными антителами Ki-Клиническая лабораторная диагностика. 2014; 7: 51-55.Bulytcheva T.I.; Deiyneko T.I.; Grigoriyev A.A. The immune cytochemical evaluation of reaction of phytohemagglutinin stimulation of lymphocytes with monoclonal antibodies KI-Clinical Laboratory Diagnostics. 2014; 7: 51-55 (In Russian).Arranz N.; Haza A. I.; Garcıa A.; Rafter J.; Morales P. Protective eff of vitamin C towards N-nitrosamine-induced DNA damage in the single-cell gel electrophoresis (SCGE)/HepG2 assay. Tox. in Vitro. – 20– Vol. – P. 1311–1317.Arranz N.; Haza A.I.; Garcıa A.; Rafter J.; Morales P. Protective effect of vitamin C towards N-nitrosamine-induced DNA damage in the single-cell gel electrophoresis (SCGE)/HepG2 assay. Tox. in Vitro. 2007; 21: 1311–1317.Портяная Н.И.; Юшкова Г.Г.; ред. Биохимия гидразинов. Ангарск; 1995; 81: 1Portyanaya N.I.; Yushkova G.G.; ed. Hydrazine Biochemistry. Angarsk; 1995 (In Russian).Ягужинский Л.С.; ред. О токсичности гептила. Черноголовка; 20.Yaguzhinsky L.S.; ed. About heptyl. Chernogolovka; 2014 (In Russian).

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