toxreviewТоксикологический вестникToxicological Review0869-79223034-4611Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.36946/0869-7922-2020-5-43-49toxreview-339Research ArticleСтатьиОПРЕДЕЛЕНИЕ РИЦИНА В ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ С ПОМОЩЬЮ БИОТЕСТИРОВАНИЯDETERMINATION OF RICIN IN ENVIRONMENTAL SAMPLES USING BIOASSAYРоговскаяН. Ю.RogovskayaN. Yu.

Роговская Надежда Юрьевна, научный сотрудник 

188663, Ленинградская область, г.п. Кузьмоловский

Rogovskaya Nadezhda Yur′evna

188663, Leningrad region

niigpech@rihophe.ruГорбуновА. Ю.GorbunovA. Yu.

Горбунов Александр Юрьевич, научный сотрудник 

188663, Ленинградская область, г.п. Кузьмоловский

Gorbunov Aleksandr Yur′evich

188663, Leningrad region

niigpech@rihophe.ruДубровскийЯ. А.DubrovskiiYa. A.

Дубровский Ярослав Александрович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник  

188663, Ленинградская область, г.п. Кузьмоловский

Dubrovskii Yaroslav Aleksandrovich

188663, Leningrad region

niigpech@rihophe.ruХлебниковаН. С.KhlebnikovaN. S.

Хлебникова Наталья Семёновна, кандидат химических наук, начальник международного отдела  

188663, Ленинградская область, г.п. Кузьмоловский

Khlebnikova Natalia Semenovna

188663, Leningrad region

niigpech@rihophe.ruБабаковВ. Н.BabakovV. N.

Бабаков Владимир Николаевич, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник 

188663, Ленинградская область, г.п. Кузьмоловский

Babakov Vladimir Nikolaevich

188663, Leningrad region

babakov@rihophe.ruФГУП «НИИ гигиены, профпатологии и экологии человека» ФМБА РоссииРоссияResearch Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology, Federal Medical Biological AgencyRussian Federation202005112020054349Copyright © Роговская Н.Ю., Горбунов А.Ю., Дубровский Я.А., Хлебникова Н.С., Бабаков В.Н., 20202020Роговская Н.Ю., Горбунов А.Ю., Дубровский Я.А., Хлебникова Н.С., Бабаков В.Н.Rogovskaya N.Y., Gorbunov A.Y., Dubrovskii Y.A., Khlebnikova N.S., 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/339

В работе предложена система биотестирования токсичности рицина в объектах окружаю щей среды с помощью технологии мониторинга клеточного индекса в реальном времени. Определена концентрация полумаксимального ингибирования (IC50) рицина ~ 6,7 нг/млдля клеток гепатомы человека линии HepaRG. Добавление антител к А- и В-субъединицам рицина в среду клеток HepaRG приводит к цитопротекторному и антиапоптотическому эффекту на фоне цитотоксического действия рицина. Антитела к рицину нейтрализуют активацию киназы JNK (фосфорилированной по Thr183/Tyr185) и предотвращают накопление активных форм каспазы 8 (гидролизованной по Asp384) и каспазы 9 (гидролизованной по Asp315), индуцированные рицином в клетках HepaRG. Исследованные антитела также предотвращают снижение внутриклеточных уровней активных форм киназы Akt 1 (фосфорилированной по Ser473) и транскрипционного фактора p53 (фосфорилированного по Ser46), вызванные рицином. Система биотестирования с использованием антител к рицину может рассматриваться как специфичный метод идентификации токсина в объектах окружающей среды.

A bioassay of ricin toxicity in environmental samples using real-time cell index monitoring is proposed. The halfmaximal inhibitory concentration (IC50) of ricin was estimated at 6,7 ng/ml for human hepatoma HepaRG cells proliferation. The antibodies to A- and B-subunits in HepaRG cell media lead to cytoprotective and antiapoptotic effects against the cytotoxicity of ricin. The antibodies neutralised activation of JNK kinase (phosphorylated at Thr183/Tyr185) and prevented accumulation of the active forms of caspase 8 (hydrolysed to Asp384) and caspase 9 (hydrolysed to Asp315) induced by ricin in HepaRG cells. The tested antibodies also prevented a decrease in the intracellular levels of the active forms of Akt 1 kinase (phosphorylated at Ser473) and transcription factor p53 (phosphorylated at Ser46) caused by ricin. The bioassay with antibodies can be considered as a specific method for identifying the toxin in environmental samples.

рицинбиотестированиемаркеры апоптозаricinbioassayapoptosis markersReferencesКозлов Ю.В., Сударкина О.Ю., Курманова А.Г. Рибосом-инактивирующие лектины растений Молекулярная биология. 2006; 40(4): 711-23.Kozlov J.V., Sudarkina O.J., Kurmanova A.G. Ribosome-inactivating lectins of plants. Molecular Biology. 2006; 40(4): 635-646 (in Russian).Bolognesi A, Bortolotti M, Maiello S, Battelli MG, Polito L. Ribosome-Inactivating Proteins from Plants: A Historical Overview. Molecules. 2016; 21(12). pii: E1627.Bolognesi A, Bortolotti M, Maiello S, Battelli MG, Polito L. Ribosome-Inactivating Proteins from Plants: A Historical Overview. Molecules. 2016; 21(12). pii: E1627.Bozza W.P., Tolleson W.H., Rivera Rosado L.A., Zhang B. Ricin detection: tracking active toxin. Biotechnol Adv. 2015; 33(1):117-123.Bozza W.P., Tolleson W.H., Rivera Rosado L.A., Zhang B. Ricin detection: tracking active toxin. Biotechnol Adv. 2015; 33(1):117-123.Синегубова Е.О., Дубровина И.А., Мясников В.А. Комплексный подход к оценке цитотоксичности рибосом-инактивирующих белков на клеточной модели in vitro. Медицина экстремальных ситуаций 2019; 21(S1): 53-62.Sinegubova E.O., Dubrovina I.A., Myasnikov V.A. Complex approach to the estimation of cytotoxicity of ribosomeinactivating proteins on the cell model in vitro. Medicine of extreme situations. 2019; 21(S1): 53-62 (in Russian).Endo Y, Tsurugi K. RNA N-glycosidase activity of ricin A-chain. Mechanism of action of the toxic lectin ricin on eukaryotic ribosomes. J Biol Chem 1987; 262:8128–30.Endo Y, Tsurugi K. RNA N-glycosidase activity of ricin A-chain.Mechanism of action of the toxic lectin ricin on eukaryotic ribosomes. J Biol Chem 1987; 262:8128– 30.Дубровский Я.А., Подольская Е.П. Определение токсинов пептидной природы методом MALDI-MS. Научное приборостроение. 2010; 20(4): 21-35.Dubrovsky Ya.A., Podolskaya E.P. Peptide toxins identification by MALDI-MS method. Nauchnoe Priborostroenie (Scientific Instumentation) 2010; 20(4): 21-35 (in Russian).Браун А.В., Таранченко В.Ф., Тихомиров Л.А., Гречухин А.П., Рыбальченко И.В. Обнаружение рицина в растительных экстрактах и почве с использованием жидкостной хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения. Журнал аналитической химии. 2018; 73(8): 622-631.Braun A.V., Tikhomirov L.A., Grechukhin A.P., Rybal’chenko I.V., Taranchenko V.F. Detection of ricin in plant extracts and soil using liquid chromatography–highresolution mass spectrometry. J. Anal. Chem. 2018; 73(8):786-795 (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):19-25.Babakov V.N., Rogovskaya N.Yu., Kurdyukov I.D., Beltyukov P.P., Dulov S.A., Radilov A.S. Effect of arylhydrocarbon receptor agonists and lipopolysaccharide on benzo(a)pyrene genotoxicity markers. Toksikologicheskii vestnik (Toxicological Review). 2019; (3):19-25 (in Russian).Дубровский Я.А., Горбунов А.Ю., Роговская Н.Ю., Мурашко Е.А., Бельтюков П.П., Бабаков В.Н. Протеомный подход по определению биотоксинов в объектах окружающей среды. В сб.: Медико-биологические аспекты химической безопасности. Под общей редакцией А.С. Радилова, В.Р. Рембовского. 2018. С. 25-26.Dubrovskii Ya.A., Gorbunov A.Yu., Rogovskaya N.Yu., Murashko E.A., Beltyukov P.P., Babakov V.N. Proteomic approach of biotoxin detection in environmental samples. In: Proc. Med. Biol. Aspects of Chem. Safety. St. Petersburg. 2018: 25-26 (in Russian).Griffiths G.D., Leek M.D., Gee D.J. The toxic plant proteins ricin and abrin induce apoptotic changes in mammalian lymphoid tissues and intestine. J Pathol. 1987;151(3):221-9.Griffiths G.D., Leek M.D., Gee D.J. The toxic plant proteins ricin and abrin induce apoptotic changes in mammalian lymphoid tissues and intestine. J Pathol. 1987; 151(3):221-9.Saxena N., Yadav P., Kumar O. The Fas/ Fas ligand apoptotic pathway is involved in abrin-induced apoptosis. Toxicol Sci. 2013;135(1):103-18.Saxena N., Yadav P., Kumar O. The Fas/ Fas ligand apoptotic pathway is involved in abrin-induced apoptosis. Toxicol Sci. 2013;135(1):103-18.Fodstad O., Olsnes S., Pihl A. Toxicity, distribution and elimination of the cancer ostatic lectins abrin and ricin after parenteral injection into mice. Br J Cancer. 1976;34(4):418-25.Fodstad O., Olsnes S., Pihl A. Toxicity, distribution and elimination of the cancer ostatic lectins abrin and ricin after parenteral injection into mice. Br J Cancer. 1976;34(4):418-25.Ramsden C.S., Drayson M.T., Bell E.B. The toxicity, distribution and excretion of ricin holotoxin in rats. Toxicology. 1989;55(1-2):161-71.Ramsden C.S., Drayson M.T., Bell E.B. The toxicity, distribution and excretion of ricin holotoxin in rats. Toxicology. 1989;55(1-2):161-71.Authier F., Djavaheri-Mergny M., Lorin S., Frénoy J.P., Desbuquois B. Fate and action of ricin in rat liver in vivo: translocation of endocytosed ricin into cytosol and induction of intrinsic apoptosis by ricin B-chain. Cell Microbiol. 2016;18(12):1800-1814Authier F., Djavaheri-Mergny M., Lorin S., Frénoy J.P., Desbuquois B. Fate and action of ricin in rat liver in vivo: translocation of endocytosed ricin into cytosol and induction of intrinsic apoptosis by ricin B-chain. Cell Microbiol. 2016;18(12):1800-1814.

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