toxreviewТоксикологический вестникToxicological Review0869-79223034-4611Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0869-7922-2024-6-336-347jltlsitoxreview-917Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESМорфофункциональные изменения в организме животных при пероральном воздействии анатоксина-а в условиях субхронического экспериментаMorphofunctional changes in the animal organisms under oral exposure to anatoxin-a in subchronic experimental settingshttps://orcid.org/0000-0002-0241-0690СиницынаОксана ОлеговнаSinitsynaOxana O.

Доктор мед. наук, профессор, член-корреспондент РАН, заместитель директора по научной работе ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 141014, Московская область, Мытищи, Россия

e-mail: sinitsyna.oo@fncg.ru

Doctor of Medical Sciences, Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Deputy Director for Scientific Work of the Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, 141014, Moscow region, Mytishchi, Russian Federation

e-mail: sinitsyna.oo@fncg.ru

sinitsyna.oo@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7668-9324ТурбинскийВиктор ВладиславовичTurbinskiiViktor V.

Доктор мед наук, доцент, заведующий отделом гигиены воды ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 141014, Московская область, Мытищи, Россия

e-mail: turbinskii.vv@fncg.ru

Doctor of Medical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Water Hygiene of the Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, 141014, Moscow region, Mytishchi, Russian Federation

e-mail: turbinskii.vv@fncg.ru

turbinskii.vv@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5932-6350ПушкареваМария ВасильевнаPushkarevaMaria V.

Доктор мед. наук, профессор, главный научный сотрудник отдела гигиены воды ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 141014, Московская область, Мытищи, Россия

e-mail: pushkareva.mv@fncg.ru

Doctor of Medical Sciences, Professor, Chief Researcher at the Department of Water Hygiene of the Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman, of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, 141014, Moscow region, Mytishchi, Russian Federation

e-mail: pushkareva.mv@fncg.ru

pushkareva.mv@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7573-0185КузьНадежда ВалентиновнаKuzNadezhda V.

Научный сотрудник отдела гигиены воды ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 141014, Московская область, Мытищи, Россия

Researcher at the Department of Water Hygiene of the Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman of Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, 141014, Moscow region, Mytishchi, Russian Federation

noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1539-1633МасальцевГлеб ВикторовичMasaltsevGleb V.

Кандидат биол. наук, заведующий отделом токсикологии ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 141014, Московская область, Мытищи, Россия

e-mail: masalcev.gv@fncg.ru

Candidate of Biological Sciences, Head of the Toxicology Department, Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman of Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, 141014, Moscow region, Mytishchi, Russian Federation

e-mail: masalcev.gv@fncg.ru

masalcev.gv@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8019-1203ШиряеваМаргарита АлександровнаShiryaevaMargarita A.

Младший научный сотрудник отдела гигиены воды ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 141014, Московская область, Мытищи, Россия

e-mail: shiryaeva.ma@fncg.ru

Junior Researcher at the Water Hygiene Department, Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman of Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, 141014, Moscow region, Mytishchi, Russian Federation

e-mail: shiryaeva.ma@fncg.ru

shiryaeva.ma@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0899-3505РяшенцеваТатьяна МаксимовнаRyashentsevaTatyana M.

Младший научный сотрудник отдела гигиены воды ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 141014, Московская область, Мытищи, Россия

e-mail: ryashenceva.tm@fncg.ru

Junior Researcher at the Water Hygiene Department, Federal Scientific Centre of Hygiene named after F.F. Erisman of Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, 141014, Moscow region, Mytishchi, Russian Federation

e-mail: ryashenceva.tm@fncg.ru

ryashenceva.tm@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5468-5381ВальцеваЕлена АлексеевнаValtsevaElena A.

Кандидат биологических наук, главный специалист организационно-методического отдела ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Московская область, Мытищи, Россия

e-mail: valtseva.ea@fncg.ru

Candidate of Biological Sciences, Chief Specialist of Organizational and Methodological Department of the Federal Scientific Centre of Hygiene named after F.F. Erisman. Of Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, Moscow region, Mytishchi, Russian Federation

e-mail: valtseva.ea@fncg.ru

valtseva.ea@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4090-5202ВостриковаМарина ВалерьевнаVostrikovaMarina V.

Младший научный сотрудник отдела токсикологии ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Московская область, Мытищи, Россия

e-mail: vostrikova.mv@fncg.ru

Junior Researcher at the Toxicology Department, Federal Scientific Centre of Hygiene named after F.F. Erisman of Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Wellbeing, Moscow region, Mytishchi, Russian Federation

e-mail: vostrikova.mv@fncg.ru

vostrikova.mv@fncg.ruФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаРоссияFederal Budgetary Institution of Science “Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman” of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human WellbeingRussian Federation202420122024326336347Copyright © Синицына О.О., Турбинский В.В., Пушкарева М.В., Кузь Н.В., Масальцев Г.В., Ширяева М.А., Ряшенцева Т.М., Вальцева Е.А., Вострикова М.В., 20242024Синицына О.О., Турбинский В.В., Пушкарева М.В., Кузь Н.В., Масальцев Г.В., Ширяева М.А., Ряшенцева Т.М., Вальцева Е.А., Вострикова М.В.Sinitsyna O.O., Turbinskii V.V., Pushkareva M.V., Kuz N.V., Masaltsev G.V., Shiryaeva M.A., Ryashentseva T.M., Valtseva E.A., Vostrikova M.V.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/917Введение

Введение. Анатоксин-а (2-ацетил-9-азабицикло[4.2.1]нон-2-ен), продуцируемый сине-зелеными водорослями родов Dolichospermum (Anabaena), Aphanizomenon, Cylindrospermum, Oscillatoria, Planktothrix и Raphidiopsis, которые широко распространены в водах водохранилищ, в том числе и служащих источниками питьевого водоснабжения населения. При этом остаётся малоизученным токсическое воздействие малых доз анатоксина-а (АТХ-а) на морфофункциональное состояние внутренних органов теплокровных животных в условиях длительного перорального поступления в организм.

Цель исследования – изучить морфофункциональные изменения внутренних органов при воздействии АТХ-а, на организм белых крыс при внутрижелудочном поступлении в условиях субхронического эксперимента.

Материал и методы

Материал и методы. АТХ-а в виде сертифицированного эталонного образца в 1% растворе уксусной кислоты ежедневно внутрижелудочно вводили белым крысам-самцам в дозах 0,01 мкг/кг массы тела (м.т.), 0,1 мкг/кг м.т., 1,0 мкг/кг м.т. на протяжении 90 сут. Исследование морфофункциональных изменений изучали в следующих внутренних органах: щитовидная железа, тимус, сердце, желудок, печень, селезёнка, поджелудочная железа, подвздошная кишка, толстая кишка, почки, надпочечники, семенники.

Результаты

Результаты. Установлено, что введение в организм животных АТХ-а в дозе 1,0 мкг/кг м.т. сопровождалось достоверными изменениями по сравнению с контролем в следующих органах: семенниках (увеличение в 2,7 раза числа сперматогенных клеток в некоторых семенных канальцах), тимусе (увеличение в 4 раза доли липоматозных участков), желудке (увеличение в 3,5 раза гиперсекреции собственных желёз, в 4 раза нарушение границ между слизистой и подслизистой, в 2,7 раза – разрежённости волокон соединительной ткани), толстом кишечнике (гиперсекреция и увеличение в 2,4 раза кровенаполненности сосудов), поджелудочной железе (увеличение в 2,3 раза фиброзирования островков Лангерганса). При воздействии АТХ-а в дозах 0,1 и 1,0 мкг/кг м.т. в надпочечниках наблюдается увеличение эктопии в 3,3 и в 2,5 раза соответственно по сравнению с контролем.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Исследование ограничено условиями внутрижелудочного поступления в организм и использованием в эксперименте одного вида и пола теплокровных животных.

Заключение

Заключение. Выявлены морфофункциональные изменения в семенниках, тимусе, желудке, толстом кишечнике, поджелудочной железе, надпочечниках белых крыс при пероральном воздействии АТХ-а в условиях субхронического эксперимента.

Соблюдение этических стандартов. Получено положительное заключение комиссии по биомедицинской этике ФБУН ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана (протокол № 03/22 от 21.11.2022 года).

Участие авторов

Участие авторов: Синицына О.О. – концепция и дизайн исследования, обработка данных, написание текста, редактирование; Турбинский В.В. – концепция и дизайн исследования, редактирование; Пушкарева М.В., Кузь Н.В. – сбор и обработка материала, редактирование; Масальцев Г.В., Ширяева М.А., Ряшенцева Т.М., Вострикова М.В. – сбор и обработка материала; Вальцева Е.А. – статистический анализ. Все соавторы – ответственность за целостность всех частей статьи, утверждение окончательного варианта статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Поступила в редакцию

Поступила в редакцию: 08 июля 2024 / Поступила после доработки: 26 августа 2024 / Принята в печать: 12 ноября 2024 / Опубликована: 28 декабря 2024

Introduction

Introduction. Anatoxin-a (2-acetyl-9-azabicyclo[4.2.1]non-2-ene) produced by blue-green algae of the genera Dolichospermum (Anabaena), Aphanizomenon, Cylindrospermum, Oscillatoria, Planktothrix and Raphidiopsis, which are widely spread in the reservoir waters, including those serving as drinking water supply sources for the population. At the same time, the lack of information on the toxic effect of low doses of anatoxin-a (ATX-a) on the morphofunctional condition of warm-blooded animals’ internal organs under prolonged oral intake into the body remains poorly researched.

The aim of the research was to study morphofunctional changes in internal organs under the influence of anatoxin-a on the white rat bodies at intragastric intake in subchronic pilot experiments.

Material and methods

Material and methods. ATX-a as a certified reference sample in 1% acetic acid solution was dosed daily to male white rats in doses of 0.01; 0.1 and 1.0 µg/kg for 90 days. Morphofunctional changes in 13 internal organs were assessed: thyroid gland, thymus, heart, lung, stomach, liver, spleen, pancreas, ileum, colon, kidney, adrenal glands, testes.

Results

Results. It was established that administration of ATX-a in the animals’ body at a dose of 1.0 µg/kg b.w. was followed by significant changes in the same organs compared to the control: testes (2.7-fold increase in the number of spermatogenic cells in some seminal tubules), thymus (4-fold increase in the proportion of lipomatous areas), stomach (3.5-fold increase in hypersecretion of intrinsic glands, 4-fold – disturbance of borders between mucosa and submucosa, 2.7 times – thinning of connective tissue fibres), colon (hypersecretion and 2.4 times increase of blood vessels), pancreas (2.3 times increase of Langerhans islets fibrosis). When exposed to ATX-a at doses of 0.1 and 1.0 µg/kg b.w. in the adrenal glands, an increase in ectopy by 3.3 and 2.5 times, respectively, compared to the control was observed.

Limitations

Limitations. The study is limited by the intragastric intake conditions and the use of one species and sex of warm-blooded animals in the experiment.

Conclusion

Conclusion. Morphofunctional changes were revealed in the testes, thymus, stomach, colon, pancreas, adrenal glands of white rats under oral exposure to ATX-a in a subchronic experiment.

Compliance with ethical standards. A positive conclusion was received from the Commission on Biomedical Ethics of the Federal Budgetary Institution of Science “Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman” (Protocol No. 03/22 dated 11/21/2022).

Authors contribution

Authors contribution: Sinitsyna O.O. – concept and design of research, data processing, writing and editing of text; Turbinskii V.V. – concept and design of research, text editing; Pushkareva M.V., Kuz N.V. – collection and data processing, text editing;Masaltsev G.V., Shiryaeva M.A., Ryashentseva T.M., Vostrikova M.V. – data collection and processing; Valtseva E.A. – mathematical processing of research results. All authors are responsible for the integrity of all parts of the article, the approval of the final version of the article.

Funding

Funding. The study had no sponsorship.

Conflict of interest

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

Accepted

Accepted: July 08, 2024 / Revised: August 26, 2024 / Received: November 12, 2024 / Published: December 28, 2024

анатоксин-асубхронический экспериментвнутрижелудочное поступлениеморфофункциональные изменения внутренних органовобщетоксическое действиеanatoxin-asubchronic experimentintragastric intakeinternal organ morphofunctional changesgeneral toxic effectReferencesDevlin J.P., Edwards O.E., Gorham P.R., Hunter M.R., Pike R.K., Stavric B. Anatoxin-a, a toxic alkaloid from Anabaena flos-aquae NCR-44h. Can. J. Chem. 1977; 55: 1367–71.Devlin J.P., Edwards O.E., Gorham P.R., Hunter M.R., Pike R.K., Stavric B. Anatoxin-a, a toxic alkaloid from Anabaena flos-aquae NCR-44h. Can. J. Chem. 1977; 55: 1367–71.Ballot A., Fastner J., Lentz M., Wiedner C. First report of anatoxin-a-producing cyanobacterium Aphanizomenon issatschenkoi in northeastern Germany. Toxicon. 2010; 56(6): 964–971.Ballot A., Fastner J., Lentz M., Wiedner C. First report of anatoxin-a-producing cyanobacterium Aphanizomenon issatschenkoi in northeastern Germany. Toxicon. 2010; 56(6): 964–971.Gugger M., Lenoir S., Berger C., Ledreux A., Druart J.C., Humbert J.F., Guette C., Bernard C. First report in a river in France of the benthic cyanobacterium Phormidium favosum producing anatoxin-a associated with dog neurotoxicosis. Toxicon. 2005; 45: 919–28.Gugger M., Lenoir S., Berger C., Ledreux A., Druart J.C., Humbert J.F., Guette C., Bernard C. First report in a river in France of the benthic cyanobacterium Phormidium favosum producing anatoxin-a associated with dog neurotoxicosis. Toxicon. 2005; 45: 919–28.Huisman J., Matthijs H.C.P., Visser P.M. Harmful cyanobacteria. Dordrecht: Springer, 2005.Huisman J., Matthijs H.C.P., Visser P.M. Harmful cyanobacteria. Dordrecht: Springer, 2005.Krienitz L., Ballot A., Kotut K., Wiegand C., Pütz S., Metcalf J.S., Codd G.A., Pflugmacher S. Contribution of hot spring cyanobacteria to the mysterious deaths of Lesser Famingos at lake Bogoria, Kenya. FEMS Microbiol. Ecol. 2003; 43(2): 141–8.Krienitz L., Ballot A., Kotut K., Wiegand C., Pütz S., Metcalf J.S., Codd G.A., Pflugmacher S. Contribution of hot spring cyanobacteria to the mysterious deaths of Lesser Famingos at lake Bogoria, Kenya. FEMS Microbiol. Ecol. 2003; 43(2): 141–8.Chorus I., Welker M. Toxic cyanobacteria in water: a guide to their public health consequences, monitoring and management. Taylor & Francis. 2021.Chorus I., Welker M. Toxic cyanobacteria in water: a guide to their public health consequences, monitoring and management. Taylor & Francis. 2021.Carrière A., Prévost M., Zamyadi A., Chevalier P., Barbeau B ulnerability of Quebec drinking-water treatment plants to cyanotoxins in a climate change context. Journal of Water and Health. 2010; 8(3): 455–65. https://doi.org/10.2166/wh.2009.207Carrière A., Prévost M., Zamyadi A., Chevalier P., Barbeau B ulnerability of Quebec drinking-water treatment plants to cyanotoxins in a climate change context. Journal of Water and Health. 2010; 8(3): 455–65. https://doi.org/10.2166/wh.2009.207Colas S., Marie B., Lance E., Kiblier S., Tricoire-Leinel H., Mattei S. Anatoxin-a: Overview on a harmful cyanobacterial neurotoxin from the environmental scale to the molecular target. Environmental Research. 2021; 193(2): 110590. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.110590Colas S., Marie B., Lance E., Kiblier S., Tricoire-Leinel H., Mattei S. Anatoxin-a: Overview on a harmful cyanobacterial neurotoxin from the environmental scale to the molecular target. Environmental Research. 2021; 193(2): 110590. https://doi.org/10.1016/j.envres.2020.110590Stevens D.K., Krieger R.I. Stability studies on the cyanobacterial nicotinic alkaloid anatoxin-A. Toxicon. 1991; 29(2): 167–79.Stevens D.K., Krieger R.I. Stability studies on the cyanobacterial nicotinic alkaloid anatoxin-A. Toxicon. 1991; 29(2): 167–79.Puddick J., van Ginkel R., Page C.D., Murray J.S., Greenhough H.E., Bowater J., et al. Acute toxicity of dihydroanatoxin-a from Microcoleus autumnalis in comparison to anatoxin-a. Chemosphere. 2021; 263(1): 127937.Puddick J., van Ginkel R., Page C.D., Murray J.S., Greenhough H.E., Bowater J., et al. Acute toxicity of dihydroanatoxin-a from Microcoleus autumnalis in comparison to anatoxin-a. Chemosphere. 2021; 263(1): 127937.Testai E., et al. Risk to human health associated with the environmental occurrence of cyanobacterial neurotoxic alkaloids anatoxins and saxitoxins. Critical reviews in toxicology. 2016; 46(5): 385–419.Testai E., et al. Risk to human health associated with the environmental occurrence of cyanobacterial neurotoxic alkaloids anatoxins and saxitoxins. Critical reviews in toxicology. 2016; 46(5): 385–419.Kuz N.V., Pushkareva M.V., Masaltsev G.V., Ryashentseva T.M. General toxic effect of anatoxin-a under chronic experimental conditions. Scientific research in Shanghai Cooperation Organization (SCO) countries: synergies and integration. 2024; (19): 123–30. https://doi.org/10.34660/INF.2024.94.80.198Kuz N.V., Pushkareva M.V., Masaltsev G.V., Ryashentseva T.M. General toxic effect of anatoxin-a under chronic experimental conditions. Scientific research in Shanghai Cooperation Organization (SCO) countries: synergies and integration. 2024; (19): 123–30. https://doi.org/10.34660/INF.2024.94.80.198Руководство Р 1.2.3156–13. Оценка токсичности и опасности химических веществ и их смесей для здоровья человека. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора? 2014.Guideline R 1.2.3156-13. Assessment of toxicity and danger of chemical substances and their mixtures for human health. Moscow: Federal Centre of Hygiene and Epidemiology of Rospotrebnadzor, 2014.Беляева Н.Н., Ракитский В.Н., Николаева Н.И., Вострикова М.В., Вещемова Т.Е. Количественная структурно-функциональная оценка различных систем организма лабораторных животных в гигиенических исследованиях. Гигиена и санитария. 2020; 99(12): 1438–45. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-12-1438-1445Belyaeva N.N., Rakitsky V.N., Nikolaeva N.I., Vostrikova M.V., Veschemova T.E. Quantitative structural and functional evaluation of various systems of the organism of laboratory animals in hygienic research. Gigiena I Sanitariya. 2020; 99(12): 1438–45. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2020-99-12-1438-1445Халафян А.А. Статистический анализ данных STATISTICA 6. М.: ООО «Бином-Пресс», 2007.Khalafyan A.A. STATISTICA 6. Statistical data analysis. Moscow: 6LLC “Binom-Press”; 2007.Abdi H. Bonferroni and Šidák corrections for multiple comparisons. Encyclopedia of measurement and statistics. Sage Publication, Inc. 2007; 3: 103–7.Abdi H. Bonferroni and Šidák corrections for multiple comparisons. Encyclopedia of measurement and statistics. Sage Publication, Inc. 2007; 3: 103–7.Corder G.W., Foreman D.I. Nonparametric statistics: A step-by-step approach. John Wiley & Sons. 2014.Corder G.W., Foreman D.I. Nonparametric statistics: A step-by-step approach. John Wiley & Sons. 2014.Agresti A. Categorical data analysis. John Wiley & Sons. 2003.Agresti A. Categorical data analysis. John Wiley & Sons. 2003.Zhang J., et al. Adverse effects of exposure to fine particles and ultrafine particles in the environment on different organs of organisms. Journal of Environmental Sciences. 2024; 135(1): 449–73.Zhang J., et al. Adverse effects of exposure to fine particles and ultrafine particles in the environment on different organs of organisms. Journal of Environmental Sciences. 2024; 135(1): 449–73.Lieshchova M.A., Oliyar A.V., Bohomaz A.A. Morphofunctional characteristics of liver in rat exposed to high-fat diet and Lemon balm. Theoretical and Applied Veterinary Medicine. 2023; 11(3) 10–5.Lieshchova M.A., Oliyar A.V., Bohomaz A.A. Morphofunctional characteristics of liver in rat exposed to high-fat diet and Lemon balm. Theoretical and Applied Veterinary Medicine. 2023; 11(3) 10–5.

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