toxreviewТоксикологический вестникToxicological Review0869-79223034-4611Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erismantoxreview-517Research ArticleОСНОВНОЙ БЛОКMAIN UNITИЗМЕНЕНИЕ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ РЕЦЕПТОРА NMDA ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ НАНОЧАСТИЦ ОКСИДА МЕДИhttps://orcid.org/0000-0002-4109-9268СитниковИван Андреевичivan11011994@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-7029-3406ШаиховаДарья Рамильевнаdarya.boo@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8794-7288АмроминаАнна Михайловнаamrominaam@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1743-7642СутунковаМарина Петровнаsutunkova@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2677-0479РябоваЮлия Владимировнаryabova@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9384-8550ТажигуловаАнастасия Валерьевнаvasilyevaav@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8902-0416РузаковВадим Олеговичruzakov@ymrc.ruФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора, 620014, г. Екатеринбург, Российская ФедерацияRussian FederationФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора, г. ЕкатеринбургRussian Federation20200112202106517Copyright © Ситников И.А., Шаихова Д.Р., Амромина А.М., Сутункова М.П., Рябова Ю.В., Тажигулова А.В., Рузаков В.О., 20212021Ситников И.А., Шаихова Д.Р., Амромина А.М., Сутункова М.П., Рябова Ю.В., Тажигулова А.В., Рузаков В.О.Ситников И.А., Шаихова Д.Р., Амромина А.М., Сутункова М.П., Рябова Ю.В., Тажигулова А.В., Рузаков В.О.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/517Введение

Введение. Медь играет важную роль в метаболизме мозга, однако частицы меди нанометрового диапазона могут проявлять нейротоксические свойства и вызывать нарушения работы клеток мозга.

Материал и методы

Материал и методы. В течение 6 недель 3 раза в неделю внутрибрюшинно животным вводили суспензию НЧ оксида меди. Определение экспрессии генов GRIN1, GRIN2a и GRIN2b, кодирующих белки GluN1, GluN2a и GluN2b, соответственно проводилось методом ПЦР в реальном времени с зондами.

Результаты

Результаты. Определено статистически достоверное снижение уровня экспрессии генов, кодирующих белки рецептора NMDA, при воздействии наночастиц CuO 0,5 мг/мл (ΔCt (GRIN1) = 0,813; ΔCt (GRIN2A) = 3,477; ΔCt (GRIN2B) = 1,37) в сравнении с контрольной группой (ΔCt (GRIN1) = 6,301; ΔCt (GRIN2A) = 7,823; ΔCt (GRIN2B) = 4,747).

Заключение

Заключение. Оценка уровня экспрессии генов рецептора NMDA может быть использована в качестве генетического маркера для определения токсического действия наночастиц оксида меди, однако необходимы дальнейшие исследования, включающие проведение поведенческих тестов, которые позволили бы подтвердить наличие клинических проявлений нейродегенеративных растройств.

наночастицыоксид медиэкспрессия геноврецепторы NMDAReferencesЛИТЕРАТУРА (пп. 6-10, 12-23 cм в References)ReferencesУланова Т.С., Антипьева М.В., Забирова М.И., Волкова М.В. Определение частиц нанодиапазона в воздухе рабочей зоны металлургического производства. Анализ риска здоровью. 2015; № 1: 77–81.Ulanova T.S., Antipyeva M.V., Zabirova M.I., Volkova M.V. Determination of nanoscale particles in the air of working zone at the metallurgical production. Analiz riska zdorov'yu. 2015; 1: 77–81. (in Russian).Гурвич В.Б., Кацнельсон Б.А., Рузаков В.О., Привалова Л.И., Бушуева Т. В., Гребёнкина С. В. Биохимические эффекты у рабочих, подвергающихся влиянию аэрозолей металлургического производства меди, содержащих наночастицы. Актуальные гигиенические аспекты нанотоксикологии: теоретические основы, идентификация опасности для здоровья и пути ее снижения: Материалы международной конференции. 20-21 октября 2016 г. Екатеринбург; 2016; 21–23.Gurvich V.B., Katznelson B.A., Ruzakov V.O., Privalova L.I., Bushueva T. V., Grebyonkina S. V. Biochemical effects of workers exposed to aerosols of metallurgical copper production containing nanoparticles. Proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Conference with International Participation. Ekaterinburg, 2016; 21–3. (in Russian).Привалова Л.И., Кацнельсон Б.А., Логинова Н.В., Гурвич В.Б., Шур В.Я., Бейкин Я.Б., и др. Цитологические и биохимические особенности жидкости, получаемой при бронхоальвеолярном лаваже у крыс после интратрахеального введения наноразмерных меднооксидных частиц. Токсикологический вестник. 2014; № 5: 8–13.Privalova L.I., Katsnelson B.A., Loginova N.V., Gurvich V.B., Shur V.Ya., Beikin Ya.B. et al. Cytological and biochemical characteristics of bronchoalveolar lavage fluid in rats after intratracheal instillation of copper oxide nano-scale particles. Toksikologicheskii vestnik. 2014; 5: 8–13. (in Russian).Хамидулина Х.Х., Давыдова Ю.О. Международные подходы к оценке токсичности и опасности наночастиц и наноматериалов. Токсикологический вестник. 2011; № 6: 53–57.Khamidulina Kh.Kh., Davydova Yu.O. International approaches to the evaluation of the toxicity and hazards of nanoparticles and nanomaterials. Toksikologicheskii vestnik. 2011; 6: 53–57. (in Russian).Филатов Б.Н., Бочарова Л.И., Клаучек В.В., Масленников А.А., Почепцов, А.Я., Точилкина, Л.П. Производство и применение наноматериалов (токсиколого-гигиенические проблемы). Фармакология. 2015; 16: 259–266.Filatov B.N., Bocharova L.I., Klauchek V.V., Maslennikov A.A., Pocheptsov A.Ya., Tochilkina L.P. Production and use of nanomaterials (toxicological and hygienic problems). Medline.ru. 2015; 16(1): 259–66. (in Russian).Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., Гурвич В.Б., Макеев О.Г., Шур В.Я., Сутункова М.П., и др. Способ профилактики вредных эффектов общетоксического и генотоксического действия наночастиц оксида меди на организм. Патент РФ №2560682; 2015.De Matteis V., Cascione M., Toma C.C., Pellegrino P., Rizzello L., Rinaldi R. Tailoring Cell Morphomechanical Perturbations Through Metal Oxide Nanoparticles. V. Nanoscale Res. Lett. 2019; 14(1): 109.Трофимов А.Н., Ротов, А.Ю., Вениаминова, Е.А., Фомалонт К., Шварц А.П., Зубарева О.Е. Изменение поведения и экспрессии генов ионотропных рецепторов глутамата в мозге взрослых крыс после неонатальных введений бактериального липополисахарида. Российский физиологический журнал им. ИМ Сеченова. 2020; 106(3): 356–372.Takenaka S.; Karg E.; Roth C.; Schulz H.; Ziesenis A.; Heinzmann U., et al. Pulmonary and systemic distribution of inhaled ultrafine silver particles in rats. Environ Health Perspect. 2001; 109: 547–551.Sharma, HS; Sharma, A. Nanoparticles aggravate heat stress induced cognitive deficits, blood-brain barrier disruption, edema formation and brain pathology. Prog Brain Res. 2007; 162: 245–273.Sharma, HS; Sharma, A. Nanoparticles aggravate heat stress induced cognitive deficits, blood-brain barrier disruption, edema formation and brain pathology. Prog Brain Res. 2007; 162: 245–273.Linder M.C., M. Hazegh-Azam. Copper biochemistry and molecular biology. Am. J. Clin. Nutr. 1996; 63: 797–811.Linder M.C., M. Hazegh-Azam. Copper biochemistry and molecular biology. Am. J. Clin. Nutr. 1996; 63: 797–811.Stys P.K., H.T. You, G.W. Zamponi.Copper-dependent regulation of NMDA receptors by cellular prion protein: implications for neurodegenerative disorders. J. Physiol. 2012; 590: 1357–1368.Stys P.K., H.T. You, G.W. Zamponi.Copper-dependent regulation of NMDA receptors by cellular prion protein: implications for neurodegenerative disorders. J. Physiol. 2012; 590: 1357–1368.Katsnel'son B.A., Privalova L.I., Gurvich V.B., Makeev O.G., Shur V.J., Sutunkova M.P. et al. Method for prevention of adverse health effects of general toxic and genotoxic action of copper oxide nanoparticles. Patent RF; N 2560682 (in Russian).Katsnel'son B.A., Privalova L.I., Gurvich V.B., Makeev O.G., Shur V.J., Sutunkova M.P. et al. Method for prevention of adverse health effects of general toxic and genotoxic action of copper oxide nanoparticles. Patent RF; N 2560682 (in Russian).Valko M., Morris H., Cronin M.T.D. Metals, toxicity and oxidative stress. Curr. Med. Chem. 2005; 12: 1161–1208.Valko M., Morris H., Cronin M.T.D. Metals, toxicity and oxidative stress. Curr. Med. Chem. 2005; 12: 1161–1208.Pal A., Badyal R.K., Vasishta R.K., Attri S.V., Thapa B.R., Prasad R. Biochemical, histological, and memory impairment effects of chronic copper toxicity: a model for non-wilsonian brain copper toxicosis in wistar rat. Biol. Trace Elem. Res. 2013; 153: 257–268Pal A., Badyal R.K., Vasishta R.K., Attri S.V., Thapa B.R., Prasad R. Biochemical, histological, and memory impairment effects of chronic copper toxicity: a model for non-wilsonian brain copper toxicosis in wistar rat. Biol. Trace Elem. Res. 2013; 153: 257–268Hung Y.H., Bush A.I., Cherny R.A. Copper in the brain and Alzheimer's disease. J. Biol. Inorg. Chem. 2010; 15: 61–76Hung Y.H., Bush A.I., Cherny R.A. Copper in the brain and Alzheimer's disease. J. Biol. Inorg. Chem. 2010; 15: 61–76Huang Y., Shen W., Su J., Cheng B., Li D., Liu G., Zhou W.X., Zhang Y.X. Modulating the Balance of Synaptic and Extrasynaptic NMDA Receptors Shows Positive Effects against Amyloid-beta-Induced Neurotoxicity. J Alzheimers Dis. 2017; 57: 885–897.Huang Y., Shen W., Su J., Cheng B., Li D., Liu G., Zhou W.X., Zhang Y.X. Modulating the Balance of Synaptic and Extrasynaptic NMDA Receptors Shows Positive Effects against Amyloid-beta-Induced Neurotoxicity. J Alzheimers Dis. 2017; 57: 885–897.Gielen M., Retchless B.S., Mony L., Johnson J.W., Paoletti P. Mechanism of differential control of NMDA receptor activity by NR2 subunits. Nature. 2009. 459(7247): 703–707.Gielen M., Retchless B.S., Mony L., Johnson J.W., Paoletti P. Mechanism of differential control of NMDA receptor activity by NR2 subunits. Nature. 2009. 459(7247): 703–707.Hansen K.B., Yi F., Perszyk, R.E., Furukawa H., Wollmuth L.P., Gibb A.J., Traynelis S.F. Structure, function, and allosteric modulation of NMDA receptors. Journal of General Physiology. 2018; 150(8): 1081–1105.Hansen K.B., Yi F., Perszyk, R.E., Furukawa H., Wollmuth L.P., Gibb A.J., Traynelis S.F. Structure, function, and allosteric modulation of NMDA receptors. Journal of General Physiology. 2018; 150(8): 1081–1105.Paoletti P., C. Bellone, Zhou Q. NMDA receptor subunit diversity: impact on receptor properties, synaptic plasticity and disease. Nat. Rev. Neurosci. 2013; 14: 383–400.Paoletti P., C. Bellone, Zhou Q. NMDA receptor subunit diversity: impact on receptor properties, synaptic plasticity and disease. Nat. Rev. Neurosci. 2013; 14: 383–400.MacDonald J.F., Jackson M.F., Beazely M.A. Hippocampal long-term synaptic plasticity and signal amplification of NMDA receptors. Crit Rev Neurobiol. 2006; 18: 71–84.MacDonald J.F., Jackson M.F., Beazely M.A. Hippocampal long-term synaptic plasticity and signal amplification of NMDA receptors. Crit Rev Neurobiol. 2006; 18: 71–84.Schlief M.L., West T., Craig A.M., Holtzman D.M., Gitlin J.D. Role of the Menkes copper-transporting ATPase in NMDA receptor-mediated neuronal toxicity. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006; 103: 14919–14924.Schlief M.L., West T., Craig A.M., Holtzman D.M., Gitlin J.D. Role of the Menkes copper-transporting ATPase in NMDA receptor-mediated neuronal toxicity. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006; 103: 14919–14924.Kalia L.V., Kalia S.K., Salter M.W. NMDA receptors in clinical neurology: excitatory times ahead. Lancet Neurol. 2008; 7: 742–755.Kalia L.V., Kalia S.K., Salter M.W. NMDA receptors in clinical neurology: excitatory times ahead. Lancet Neurol. 2008; 7: 742–755.Kotermanski S.E., Johnson J.W. Mg2+ imparts NMDA receptor subtype selectivity to the Alzheimer's drug memantine. J Neurosci. 2009; 29: 2774–2779.Kotermanski S.E., Johnson J.W. Mg2+ imparts NMDA receptor subtype selectivity to the Alzheimer's drug memantine. J Neurosci. 2009; 29: 2774–2779.Wang R., Reddy P.H. Role of Glutamate and NMDA Receptors in Alzheimer's Disease. J Alzheimers Dis. 2017; 57: 1041–1048.Wang R., Reddy P.H. Role of Glutamate and NMDA Receptors in Alzheimer's Disease. J Alzheimers Dis. 2017; 57: 1041–1048.Trofimov A.N., Rotov A.Yu., Veniaminova E.A., Fomalont K., Schwarz A.P., Zubareva O.E. Behavioral alterations of adult rats evoked by neonatal LPS injections are associated with changes of ionotropic glutamate receptors gene expression in the brain. Russian Journal of Physiology (formerly I. M. Sechenov Physiological Journal). 2020; 106(3): 356–372.Trofimov A.N., Rotov A.Yu., Veniaminova E.A., Fomalont K., Schwarz A.P., Zubareva O.E. Behavioral alterations of adult rats evoked by neonatal LPS injections are associated with changes of ionotropic glutamate receptors gene expression in the brain. Russian Journal of Physiology (formerly I. M. Sechenov Physiological Journal). 2020; 106(3): 356–372.

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