toxreviewТоксикологический вестникToxicological Review0869-79223034-4611Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0869-7922-2023-31-6-376-384orykxhtoxreview-784Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESВлияние пестицида из класса фталимидов на лимфоциты периферической крови человека in vitro: индукция повреждений ДНКEffect of a phthalimide pesticide on human peripheral blood lymphocytes in vitro: induction of DNA damagehttps://orcid.org/0000-0002-3479-9602ЦарёваАнастасия АнатольевнаTsarevaAnastasiya A.

Младший научный сотрудник отдела генетической токсикологии ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Московская область, г. Мытищи, Россия

e-mail: grabovskaya.aa@fncg.ru

Junior researcher of the department of genetic toxicology, FBES “Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman” of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, 141014, Moscow region, Mytishchi, Russian Federation

e-mail: grabovskaya.aa@fncg.ru

grabovskaya.aa@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7415-5513ИгнатьевСемен ДмитриевичIgnatyevSemen D.

Младший научный сотрудник отдела генетической токсикологии ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Московская область, г. Мытищи, Россия

e-mail: ignatev.sd@fncg.ru

Junior researcher of the department of genetic toxicology, FBES “Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman” of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, 141014, Moscow region, Mytishchi, Russian Federation

e-mail: ignatev.sd@fncg.ru

ignatev.sd@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4748-8771ЕгороваОльга ВалерьевнаEgorovaOlga V.

Кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник отдела генетической токсикологии ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Московская область, г. Мытищи, Россия

e-mail: egorova.ov@fncg.ru

Candidate of Biological Sciences, senior Researcher of the department of genetic toxicology, FBES “Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman” of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, 141014, Moscow region, Mytishchi, Russian Federation

e-mail: egorova.ov@fncg.ru

egorova.ov@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4333-9288КотноваАлина ПетровнаKotnovaAlina P.

Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела генетической токсикологии ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Московская область, г. Мытищи, Россия

e-mail: kotnova.ap@fncg.ru

Candidate of Biological Sciences, senior researcher of the department of genetic toxicology, FBES “Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman” of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, 141014, Moscow region, Mytishchi, Russian Federation

e-mail: kotnova.ap@fncg.ru

kotnova.ap@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2973-8776АверьяноваНаталья СергеевнаAverianovaNatalya S.

Кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела генетической токсикологии ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Московская область, г. Мытищи, Россия

e-mail: averyanova.ns@fncg.ru

Candidate of Biological Sciences, senior researcher of the department of genetic toxicology, FBES “Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman” of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, 141014, Moscow region, Mytishchi, Russian Federation

e-mail: averyanova.ns@fncg.ru

averyanova.ns@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9122-9465ИлюшинаНаталия АлексеевнаIlyushinaNataliya A.

Доктор биол. наук, зав. отд. генетической токсикологии ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Российская Федерация

e-mail: ilushina.na@fncg.ru

D.Sc. (Biology), Head of the department of genetic toxicology, FBES “Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman” of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing

e-mail: ilushina.na@fncg.ru

ilushina.na@fncg.ruФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаРоссияFBES “Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman” of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human WellbeingRussian Federation202315012024316376384Copyright © Царёва А.А., Игнатьев С.Д., Егорова О.В., Котнова А.П., Аверьянова Н.С., Илюшина Н.А., 20242024Царёва А.А., Игнатьев С.Д., Егорова О.В., Котнова А.П., Аверьянова Н.С., Илюшина Н.А.Tsareva A.A., Ignatyev S.D., Egorova O.V., Kotnova A.P., Averianova N.S., Ilyushina N.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/784Введение

Введение. Каптан — контактный фунгицид из класса фталимидов, используется в сельском хозяйстве для борьбы с болезнями растений. Вопрос о генотоксичности этого пестицида для человека до сих пор остается открытым. В исследованиях мутагенной активности каптана с использованием разных тестов получены противоречивые данные.

Цель исследования — изучение способности каптана индуцировать повреждения ДНК в лимфоцитах периферической крови человека in vitro с использованием метода щелочного гель-электрофореза отдельных клеток.

Материал и методы

Материал и методы. Оценку ДНК-повреждающего действия каптана (0; 2,5; 5,0; 10,0; 12,5 и 25 мкг/мл) на лимфоцитах 26 доноров проводили в двух параллельных вариантах: в условиях метаболической активации (+S9) и без неё (–S9), с помощью ДНК-кометного анализа.

Результаты

Результаты. В отсутствие метаболической активации каптан оказывал выраженное генотоксическое действие на клетки. Статистически значимые эффекты каптана обнаружены на лимфоцитах всех доноров. Уровень ДНК-повреждающего действия на лимфоциты 20 из 26 доноров зависел от концентрации. Кратность превышения показателя «%ДНК в хвосте комет» по сравнению с отрицательным контролем при концентрации 25 мкг/мл варьировала в диапазоне 4,3–226 раз. В присутствии смеси S9 слабые, но значимые эффекты, удовлетворяющие критериям положительного ответа, выявлены только для трех доноров, но при этом значения не выходили за рамки диапазона отрицательного контроля.

Ограничение исследования

Ограничение исследования. Изучение генотоксичности каптана проведено только в условиях in vitro.

Заключение

Заключение. Каптан индуцирует повреждения ДНК в лимфоцитах периферической крови человека in vitro в отсутствие метаболической активации. В условиях метаболической активации не выявлено биологически значимых генотоксических эффектов. Поэтому мутагенное действие этого пестицида in vivo маловероятно. Уровни повреждений ДНК в лимфоцитах периферической крови разных доноров после экспозиции с каптаном заметно различались, что свидетельствует о необходимости учитывать индивидуальную чувствительность к генотоксикантам при использовании метода ДНК-комет для оценки потенциальной мутагенной активности химических веществ.

Соблюдение этических стандартов. Исследование с участием добровольцев одобрено Этическим комитетом ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора (Протокол №1 от 29.09.2020).

Участие авторов

Участие авторов:Царева А.А., Котнова А.П., Аверьянова Н.С. — сбор материала;Игнатьев С.Д. — обработка материала;Егорова О.В. — концепция и дизайн исследования, сбор материала, анализ результатов, написание текста;Илюшина Н.А. — концепция и дизайн исследования, сбор данных литературы, анализ результатов, написание текста.Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов

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

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Дата поступления

Дата поступления: 1о ноября 2023 / Дата принятия в печать: 03 декабря 2023 / Дата публикации: 29 декабря 2023

 

 

Introduction

Introduction. Captan is a contact fungicide from the phthalimide class, used in agriculture to combat plant diseases. However, the question of its genotoxicity for humans remains open. Various studies examining the mutagenic activity of captan using different tests have yielded conflicting results. This study aims to investigate the potential of captan to induce DNA damage in human peripheral blood lymphocytes in vitro using single-cell alkaline gel electrophoresis.

Material and methods

Material and methods. The DNA-damaging effect of captan (0; 2.5; 5.0; 10.0; 12.5 and 25 µg/ml) on lymphocytes of 26 donors was assessed with metabolic activation (+S9) and without it (–S9) using DNA comet analysis.

Results

Results. In the absence of metabolic activation, captan exhibited a pronounced genotoxic effect on cells. Statistically significant effects of captan was found on lymphocytes of all donors. The level of DNA-damaging effect on lymphocytes from 20 out of 26 donors depended on the concentration. The fold increase in the “%DNA in the tail of comets” indicator compared to the negative control at a concentration of 25 µg/ml varied in the range of 4,3–226 times. In the presence of the S9 mixture, weak but significant effects meeting the criteria for a positive response were detected only in three donors.

Limitations

Limitations. The genotoxicity of captan was studied only in vitro.

Conclusion

Conclusion. Captan induces DNA damage in human peripheral blood lymphocytes in vitro in the absence of metabolic activation. Under conditions of metabolic activation, genotoxic effects were low. The levels of DNA damage in peripheral blood lymphocytes of different donors after exposure to captan varied markedly, indicating the necessity to consider individual sensitivity to genotoxicants when utilizing the DNA comet method to assess the potential mutagenic activity of chemicals.

Compliance with ethical standards. The study was approved by the Ethics Committee of the Federal Scientific Center for Hygiene. F.F. Erisman” of Rospotrebnadzor (Protocol No. 1, September 29, 2020).

Author contribution

Author contribution:Tsareva A.A. — the collection of material;Ignatyev S.D. — processing of material;Egorova O.V. — concept and design of the study, collecting and processing of material, analysis of the results; writing the text;Kotnova A.P. — the collection of material;Averianova N.S. — the collection of material;Ilyushina N.A. — concept and design of the study, processing of material, analysis of the results; writing the text.All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.

Conflict of interests

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

Funding

Funding. The study had no sponsorship.

Date of receipt

Date of receipt: November 10, 2023 / Date of acceptance for printing: December 3, 2023 / Date of publication: December 29, 2023

фунгицидыфталимидыгенотоксическое действиеметод ДНК-кометлимфоциты человекаfungicidesphthalimidesgenotoxic effectDNA comet methodhuman lymphocytesReferencesElliot Gordon Independent Researcher. Captan and Folpet December 2010. In: Hayes’ Handbook of Pesticide Toxicology. 1915–9. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-374367-1.00090-2Elliot Gordon Independent Researcher. Captan and Folpet December 2010. In: Hayes’ Handbook of Pesticide Toxicology. 1915–9. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-374367-1.00090-2Федорова Н.Е., Березняк И.В., Бондарева Л.Г., Добрева Н.И., Егорченкова О.Е., Добрев С.Д. Каптан – проблемы определения в объектах окружающей среды и пищевой продукции. Пути решения. Химическая безопасность. 2022; 6(2): 227–42. https://doi.org/10.25514/CHS.2022.2.23015Fedorova N.E., Bereznyak I.V., Bondareva L.G., Dobreva N.I., Egorchenkova O.E., Dobrev S.D. Captan: Problems Associated with its Identification in Environmental Objects and Food Products. Ways of Solution. Chemical safety of food products. 2022; 6(2): 227–42. Yttps//doi.org/10.25514/CHS.2022.2.23015 (In Russian)Mary Ann Liebert, Inc., Publishers. Final Report on the Safety Assessment of Captan. Journal of the American college of toxicology. 1989; 8(4): 643–80. https://journals.sagepub.com/doi/pdf/10.3109/10915818909010526Mary Ann Liebert, Inc., Publishers. Final Report on the Safety Assessment of Captan. Journal of the American college of toxicology. 1989; 8(4): 643–80. https://journals.sagepub.com/doi/pdf/10.3109/10915818909010526Arce G.T., Gordon E.B., Cohen S.M., Singh P. Genetic toxicology of folpet and captan. Critical Reviews in Toxicology. 2010; 40(6): 546–74.Arce G.T., Gordon E.B., Cohen S.M., Singh P. Genetic toxicology of folpet and captan. Critical Reviews in Toxicology. 2010; 40(6): 546–74.Аверьянова Н.С., Кара Л.А., Егорова О.В., Илюшина Н.А. Изучение первичных повреждений ДНК в костном мозге мышей при комбинированном действии пестицидов. Токсикологический вестник. 2021; 29(4): 14–21. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2021-29-4-14-21Averianova N.S., Kara L.A., Egorova O.V., Ilyushina N.A. The study of primary DNA damage under the combined action of pesticides. Toksikologicheskiy vestnik (Toxicological Review). 2021; 29(4): 14–21. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2021-29-4-14-21 (In Russian)Egorova O.V., Ilyushina N.A., Rakitskii V.N. Mutagenicity evaluation of pesticide analogs using standard and 6-well miniaturized bacterial reverse mutation tests. Toxicology in Vitro. 2020; 69: 105006. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2020.105006Egorova O.V., Ilyushina N.A., Rakitskii V.N. Mutagenicity evaluation of pesticide analogs using standard and 6-well miniaturized bacterial reverse mutation tests. Toxicology in Vitro. 2020; 69: 105006. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2020.105006Greenburg D.L., Rusiecki J., Koutros S., Dosemeci M., Patel R., Hines C.J., Hoppin J.A., Alavanja M.C. Cancer incidence among pesticide applicators exposed to captan in the Agricultural Health Study. Cancer Causes Control. 2008; 19(10): 1401–7. https://doi.org/10.1007/s10552-008-9187-9Greenburg D.L., Rusiecki J., Koutros S., Dosemeci M., Patel R., Hines C.J., Hoppin J.A., Alavanja M.C. Cancer incidence among pesticide applicators exposed to captan in the Agricultural Health Study. Cancer Causes Control. 2008; 19(10): 1401–7. https://doi.org/10.1007/s10552-008-9187-9Lebailly P., Devaux A., Pottier D., De Meo M., Andre V., Baldi I., Severin F., Bernaud J., Durand B., Henry-Amar M., Gauduchon P. Urine mutagenicity and lymphocyte DNA damage in fruit growers occupationally exposed to the fungicide captan. Occup Environ Med. 2003; 60(12): 910–7. https://doi.org/10.1136/oem.60.12.910Lebailly P., Devaux A., Pottier D., De Meo M., Andre V., Baldi I., Severin F., Bernaud J., Durand B., Henry-Amar M., Gauduchon P. Urine mutagenicity and lymphocyte DNA damage in fruit growers occupationally exposed to the fungicide captan. Occup Environ Med. 2003; 60(12): 910–7. https://doi.org/10.1136/oem.60.12.910Presutti R., Harris S.A., Kachuri L., Spinelli J.J., Pahwa M., Blair A., Zahm S.H., Cantor K.P., Weisenburger D.D., Pahwa P., McLaughlin J.R., Dosman J.A., Freeman L.B. Pesticide exposures and the risk of multiple myeloma in men: An analysis of the North American Pooled Project. Int J Cancer. 2016; 139(8): 1703–14. https://doi.org/10.1002/ijc.30218Presutti R., Harris S.A., Kachuri L., Spinelli J.J., Pahwa M., Blair A., Zahm S.H., Cantor K.P., Weisenburger D.D., Pahwa P., McLaughlin J.R., Dosman J.A., Freeman L.B. Pesticide exposures and the risk of multiple myeloma in men: An analysis of the North American Pooled Project. Int J Cancer. 2016; 139(8): 1703–14. https://doi.org/10.1002/ijc.30218De Hondt H.A., Ali S.M., El-laithy A.F. Biochemical and chromosomal studies on rats injected with captan. Egypt. J. Genet. Cytol. 1982; 11(2): 245–54.De Hondt H.A., Ali S.M., El-laithy A.F. Biochemical and chromosomal studies on rats injected with captan. Egypt. J. Genet. Cytol. 1982; 11(2): 245–54.Илюшина Н.А. Системная оценка генотоксичности пестицидов в Российской Федерации: Автореф. дисс. … канд. биол. наук. М.; 2020.Ilyushina N.A. Systematic assessment of the genotoxicity of pesticides in the Russian Federation: Diss. Moscow; 2020. (in Russian)Gordon E.B., Mobley S.C., Ehrlich T., Williams M. Measurement of the reaction between the fungicides captan or folpet and blood thiols. Toxicol. Methods. 2001; 11: 209–23.Gordon E.B., Mobley S.C., Ehrlich T., Williams M. Measurement of the reaction between the fungicides captan or folpet and blood thiols. Toxicol. Methods. 2001; 11: 209–23.Fernandez-Vidal A., Arnaud L.C., Maumus M., Chevalier M., Mirey G., Salles B., Vignard J., Boutet-Robinet E. Exposure to the Fungicide Captan Induces DNA Base Alterations and Replicative Stress in Mammalian Cells. Environ Mol Mutagen. 2019; 60(3): 286–97. https://doi.org/10.1002/em.22268Fernandez-Vidal A., Arnaud L.C., Maumus M., Chevalier M., Mirey G., Salles B., Vignard J., Boutet-Robinet E. Exposure to the Fungicide Captan Induces DNA Base Alterations and Replicative Stress in Mammalian Cells. Environ Mol Mutagen. 2019; 60(3): 286–97. https://doi.org/10.1002/em.22268

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