toxreviewТоксикологический вестникToxicological Review0869-79223034-4611Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0869-7922-2024-32-6-348-356luveoltoxreview-918Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESОценка цитотоксического и генотоксического действия ципродинила in vitroEvaluation of the cytotoxic and genotoxic effects of cyprodinil in vitrohttps://orcid.org/0000-0003-0028-2522ГоренскаяОльга ВладимировнаGorenskayaOlga V.

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

e-mail: gorenskaya.ov@fncg.ru

Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher at the Department of Genetic Toxicology, Federal Scientific Centre of Hygiene named after F.F. Erisman, Rospotrebnadzor, 141014, Mytishchi, Moscow region, Russian Federation

e-mail: gorenskaya.ov@fncg.ru

gorenskaya.ov@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, Leading Researcher at the Department of Genetic Toxicology, Federal Scientific Centre of Hygiene named after F.F. Erisman, Rospotrebnadzor, 141014, Mytishchi, Moscow region, Russian Federation

e-mail: egorova.ov@fncg.ru

egorova.ov@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2973-8776АверьяноваНаталья СергеевнаAveryanovaNatalia 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 at the Department of Genetic Toxicology, Federal Scientific Centre of Hygiene named after F.F. Erisman, Rospotrebnadzor, 141014, Mytishchi, Moscow region, Russian Federation

e-mail: averyanova.ns@fncg.ru

averyanova.ns@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 at the Department of Genetic Toxicology, Federal Scientific Centre of Hygiene named after F.F. Erisman, Rospotrebnadzor, 141014, Mytishchi, Moscow region, Russian Federation

e-mail: kotnova.ap@fncg.ru

kotnova.ap@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9122-9465ИлюшинаНаталия АлексеевнаIlyushinaNatalia A.

Доктор биологических наук, заведующая отделом генетической токсикологии ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Московская область, г. Мытищи, Россия

e-mail: ilushina.na@fncg.ru

Doctor of Biological Sciences, Head of the Department of Genetic Toxicology, Federal Scientific Centre of Hygiene named after F.F. Erisman, Rospotrebnadzor, 141014, Mytishchi, Moscow region, Russian Federation

e-mail: ilushina.na@fncg.ru

ilushina.na@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 Federation202420122024326348356Copyright © Горенская О.В., Егорова О.В., Аверьянова Н.С., Котнова А.П., Илюшина Н.А., 20242024Горенская О.В., Егорова О.В., Аверьянова Н.С., Котнова А.П., Илюшина Н.А.Gorenskaya O.V., Egorova O.V., Averyanova N.S., Kotnova A.P., 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/918Введение

Введение. Ципродинил – системный фунгицид широкого спектра действия из класса анилинопиримидинов. Имеющиеся в литературе данные о генотоксичности этого пестицида противоречивы.

Цель работы – изучить цитотоксические и генотоксические эффекты ципродинила.

Материал и методы

Материал и методы. Мутационную активность ципродинила оценивали в тесте Эймса. Уровень фрагментации ДНК в лимфоцитах периферической крови определяли путём проведения щелочного гель-электрофореза отдельных клеток (метод ДНК-комет). Жизнеспособность клеток оценивали с помощью счётчика клеток ТС20 (BioRad). Для выяснения путей гибели клеток использовали автоматический флюоресцентный клеточный анализатор ADAMII LS (Nano Entek).

Результаты

Результаты. Ципродинил оказывает цитотоксическое действие на клетки бактерий S. typhimurium, начиная с концентрации 1,6 мг/чашка в условиях метаболической активации и в концентрациях 0,5 мг/чашка и выше в отсутствие смеси S9. Мутагенного действия в тесте Эймса не обнаружено. Уровень разрывов ДНК лимфоцитов периферической крови (показатель «процент ДНК в хвосте комет» (%ДНКхв.)) возрастал по сравнению с контролем после культивирования в среде с ципродинилом в концентрации 100 мкг/мл в отсутствие метаболической активации. При этом от 70 до 95% клеток погибали путём апоптоза и некроза.

Ограничение исследования

Ограничение исследования. Исследование ограничено оценкой цитотоксичности и генотоксичности ципродинила только в тестах in vitro.

Заключение

Заключение. Ципродинил не оказывает генотоксического эффекта. Наблюдаемое повышение уровня разрывов ДНК лимфоцитов периферической крови в условиях in vitro в присутствии ципродинила является следствием общетоксического действия, которое может приводить к разрушению клеточных структур, высвобождению ферментов, в том числе эндонуклеаз, вызывающих разрывы ДНК.

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). Все участники дали информированное добровольное письменное согласие на участие в исследовании.

Участие авторов

Участие авторов: Горенская О.В. – сбор и обработка материала, статистический анализ, написание текста; Егорова О.В. – концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, анализ результатов, написание текста; Аверьянова Н.С., Котнова А.П. – сбор материала; Илюшина Н.А. – концепция и дизайн исследования, анализ результатов, написание текста, редактирование. Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Благодарность

Благодарность. Авторы выражают благодарность компании ООО «Биолайн» и лично Эдуарду Мингазову за возможность проведения исследования по оценке цитотоксических эффектов с помощью автоматического флюоресцентного клеточного анализатора ADAMII LS, Nano Entek, полученного по договору безвозмездной аренды.

Конфликт интересов

Конфликт интересов.  Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила в редакцию

Поступила в редакцию: 09 октября 2024 / Поступила после исправления: 08 ноября 2024 / Принята в печать: 12 ноября 2024 / Опубликована: 28 декабря 2024

Introduction

Introduction. Cyprodinil is a broad-spectrum systemic fungicide of the anilinopyrimidine class. Available literature data on the genotoxicity of this pesticide are contradictory.

The aim of the work is to study the cytotoxic and genotoxic effects of ciprodinil.

Material and methods

Material and methods. The mutation activity of cyprodinil was assessed in the Ames test. The level of DNA fragmentation in peripheral blood lymphocytes was determined by conducting alkaline gel electrophoresis of individual cells (DNA comet assay). Cell viability was assessed using a TC20 cell counter (BioRad). The ADAMII LS automated fluorescent cell analyzer (Nano Entek) was used to determine the pathways of cell death.

Results

Results. Cyprodinil has a cytotoxic effect on S. typhimurium bacterial cells starting from a concentration of 1.6 mg/ cup under metabolic activation conditions and at concentrations of 0.5 mg/cup and higher in the absence of the S9 mixture. No mutagenic effect was detected in the Ames test. The level of DNA breaks in peripheral blood lymphocytes (%, Tail Intensity) increased compared to the control after their cultivation in a medium with cyprodinil at a concentration of 100 µg/ml in the absence of metabolic activation. In this case, 70 to 95% of the cells died by apoptosis and necrosis.

Limitations

Limitations. The study is limited to in vitro cytotoxicity and genotoxicity assessment of cyprodinil only.

Conclusion

Conclusion. Cyprodinil does not have a genotoxic effect. The observed increase in the level of DNA breaks in peripheral blood lymphocytes in vitro in the presence of cyprodinil is a consequence of the general toxic effect, which can lead to the destruction of cellular structures, the release of enzymes, including endonucleases, causing DNA breaks.

Compliance with ethical standards. The study was approved by the Ethics Committee of the Federal Scientific Centre of Hygiene named after F.F. Erisman, Rospotrebnadzor (Protocol No. 1, September 29, 2020). All participants gave informed voluntary written consent to participate in the study.

Authors contribution

Authors contribution: Gorenskaya O.V. – collecting and processing of data; statistical analysis; analysis of the results; writing the text; Egorova O.V. – concept and design of the study; collecting and processing of data; analysis of the results; writing the text; Averyanova N.S., Kotnova A.P. – the collection of data; Ilyushina N.A. – concept and design of the study; collecting and processing of data; analysis of the results; writing the text; editing. All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of the manuscript final version.

Acknowledgements

Acknowledgements. The authors express their gratitude to Bioline LLC and personally to Eduard Mingazov for the opportunity to conduct the study on the assessment of cytotoxic effects using the automatic fluorescent cell analyzer ADAMII LS, Nano Entek, obtained under a free lease agreement.

Conflict of interest

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

Funding

Funding. The study had no sponsorship.

Accepted

Accepted: October 9, 2024 / Revised: November 8, 2024 / Received: November 12, 2024 / Published: December 28, 2024

ципродинилметод ДНК-кометапоптознекрозлимфоциты человекатест ЭймсаcyprodinilDNA-comet assayapoptosisnecrosishuman lymphocytesthe Ames testReferencesИлюшина Н.А., Егорова О.В., Масальцев Г.В., Аверьянова Н.С., Ревазова Ю.А. Мутагенность и канцерогенность пестицидов, опасность для здоровья человека. Систематический обзор. Здравоохранение Российской Федерации. 2017; 61(2): 96–102. https://elibrary.ru/yinysrIlyushina N.A., Egorova O.V., Masaltsev G.V., Averyanova N.S., Revazova Yu.A. The mutagenicity and carcinogenicity of pesticides and hazards for human health: A systematic review. Zdravooxranenie Rossijskoj Federacii. 2017; 61(2): 96–102. https://doi.org/10.18821/0044-197X-2017-61-2-96-102 (In Russian)Илюшина Н.А. Системная оценка генотоксичности пестицидов. Медицинская генетика. 2020; 19(9): 67–9. https://doi.org/10.25557/2073-7998.2020.09.67-69Ilyushina N.A. Systemic assessment of pesticide genotoxicity. Medicinskaya genetika. 2020; 19(9): 67–9. https://doi.org/10.25557/2073-7998.2020.09.67-69 (In Russian)Blixt E., Djurle A., Yuen J., Olson Å. Fungicide sensitivity in Swedish isolates of Phaeosphaeria nodorum. Plant Pathology. 2009; 58: 655–64. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2009.02041.xBlixt E., Djurle A., Yuen J., Olson Å. Fungicide sensitivity in Swedish isolates of Phaeosphaeria nodorum. Plant Pathology. 2009; 58: 655–64. https://doi.org/10.1111/j.1365-3059.2009.02041.xMosbach A., Edel D., Farmer A.D., Widdison S., Barchietto T., Dietrich R.A. et al. Anilinopyrimidine Resistance in Botrytis cinerea Is Linked to Mitochondrial Function. Front. Microbiol. 2017; 8: 2361. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.02361Mosbach A., Edel D., Farmer A.D., Widdison S., Barchietto T., Dietrich R.A. et al. Anilinopyrimidine Resistance in Botrytis cinerea Is Linked to Mitochondrial Function. Front. Microbiol. 2017; 8: 2361. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.02361FAO SPECIFICATIONS AND EVALUATIONS FOR CYPRODINIL. Avaible at: https://www.fao.org/fileadmin/templates/agphome/documents/Pests_Pesticides/Specs/Cyprodinil09.pdf (data 08.10.2024)FAO SPECIFICATIONS AND EVALUATIONS FOR CYPRODINIL. Avaible at: https://www.fao.org/fileadmin/templates/agphome/documents/Pests_Pesticides/Specs/Cyprodinil09.pdf (data 08.10.2024)Fang C.C., Chen F.Y., Chen C.R.., Liu C.C., Wong L.C., Liu Y.W., et al. Cyprodinil as an activator of aryl hydrocarbon receptor. Toxicology. 2013; (8): 304: 32–40. https://doi.org/10.1016/j.tox.2012.11.018Fang C.C., Chen F.Y., Chen C.R.., Liu C.C., Wong L.C., Liu Y.W., et al. Cyprodinil as an activator of aryl hydrocarbon receptor. Toxicology. 2013; (8): 304: 32–40. https://doi.org/10.1016/j.tox.2012.11.018Schrenk D., Bignami M., Bodin L., Chipman J. K., Mazo J., Grasl-Kraupp B., et al. Risk assessment of small organoarsenic species in food. EFSA. 2024; 22(7): e8844. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2024.8844Schrenk D., Bignami M., Bodin L., Chipman J. K., Mazo J., Grasl-Kraupp B., et al. Risk assessment of small organoarsenic species in food. EFSA. 2024; 22(7): e8844. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2024.8844Graillot V., Takakura N., Hegarat L.L., Fessard V., Audebert M., Cravedi J.P. Genotoxicity of pesticide mixtures present in the diet of the French population. Environ Mol Mutagen. 2012; 53(3): 173–84. https://doi.org/10.1002/em.21676Graillot V., Takakura N., Hegarat L.L., Fessard V., Audebert M., Cravedi J.P. Genotoxicity of pesticide mixtures present in the diet of the French population. Environ Mol Mutagen. 2012; 53(3): 173–84. https://doi.org/10.1002/em.21676Toğay V., Türel G.Y., Çelik D.A., Özgöçmen M., Tülüceoğlu E.E., Şen İ. DNA damage effect of cyprodinil and thiacloprid in adult zebrafish gills. Environ Sci Pollut Res. 2021; 28: 14482–7. https://doi.org/10.1007/s11356-020-11668-1Toğay V., Türel G.Y., Çelik D.A., Özgöçmen M., Tülüceoğlu E.E., Şen İ. DNA damage effect of cyprodinil and thiacloprid in adult zebrafish gills. Environ Sci Pollut Res. 2021; 28: 14482–7. https://doi.org/10.1007/s11356-020-11668-1Kim Y., Bereketoglu C., Sercinoglu O., Pradhan A. In Vitro, In Vivo, and In Silico Analysis of Pyraclostrobin and Cyprodinil and Their Mixture Reveal New Targets and Signaling Mechanisms. Chem Res Toxicol. 2024; 18; 37(3): 497–512. https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.3c00371Kim Y., Bereketoglu C., Sercinoglu O., Pradhan A. In Vitro, In Vivo, and In Silico Analysis of Pyraclostrobin and Cyprodinil and Their Mixture Reveal New Targets and Signaling Mechanisms. Chem Res Toxicol. 2024; 18; 37(3): 497–512. https://doi.org/10.1021/acs.chemrestox.3c00371Царёва А.А., Игнатьев С.Д., Егорова О.В., Аверьянова Н.С., Котнова А.П., Илюшина Н.А. Влиияние пестицида из класса фталимидов на лимфоциты периферической крови человека in vitro: индукция повреждений ДНК. Токсикологический вестник. 2023; 31(6): 376–84.Tsareva A.A., Ignatyev S.D., Egorova O.V., Kotnova A.P., Averianova N.S., Ilyushina N.A. Effect of a phthalimide pesticide on human peripheral blood lymphocytes in vitro: induction of DNA damage. Toksikologicheskij vestnik. 2023; 31(6): 376–84. https://doi.org/10.47470/0869-7922-2023-31-6-376-384 (In Russian)Collins A., Møller P., Gajski G., et al. Measuring DNA modifications with the comet assay: a compendium of protocols. Nat Protoc. 2023; 18: 929–89. https://doi.org/10.1038/s41596-022-00754-yCollins A., Møller P., Gajski G., et al. Measuring DNA modifications with the comet assay: a compendium of protocols. Nat Protoc. 2023; 18: 929–89. https://doi.org/10.1038/s41596-022-00754-yEuropean Food Safety Authority; Conclusion regarding the peer review of the pesticide risk assessment of the active substance cyprodinil. The EFSA Journal. 2006; 4(1): RN-51: 1–78. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2006.51rEuropean Food Safety Authority; Conclusion regarding the peer review of the pesticide risk assessment of the active substance cyprodinil. The EFSA Journal. 2006; 4(1): RN-51: 1–78. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2006.51rMasner P., Muster P., Schmid J. Possible methionine biosynthesis inhibition by pyrimidinamine fungicides. Pesticide Science. 1994; 42(3): 163–6. https://doi.org/10.1002/ps.2780420304Masner P., Muster P., Schmid J. Possible methionine biosynthesis inhibition by pyrimidinamine fungicides. Pesticide Science. 1994; 42(3): 163–6. https://doi.org/10.1002/ps.2780420304Fritz J.M., Erhard R.E., Delitto A., Welch W.C., Nowakowski P.E. Preliminary results of the use of a two-stage treadmill test as a clinical diagnostic tool in the differential diagnosis of lumbar spinal stenosis. J Spinal Disord. 1997; 10(5): 410–6.Fritz J.M., Erhard R.E., Delitto A., Welch W.C., Nowakowski P.E. Preliminary results of the use of a two-stage treadmill test as a clinical diagnostic tool in the differential diagnosis of lumbar spinal stenosis. J Spinal Disord. 1997; 10(5): 410–6.Kanetis L., Forster H., Jones C.A., Borkovich K.A., Adaskaveg J.E. Characterization of genetic and biochemical mechanisms of fludioxonil and pyrimethanil resistance in field isolates of Penicillium digitatum. Phytopathology. 2008; (98): 205–14.Kanetis L., Forster H., Jones C.A., Borkovich K.A., Adaskaveg J.E. Characterization of genetic and biochemical mechanisms of fludioxonil and pyrimethanil resistance in field isolates of Penicillium digitatum. Phytopathology. 2008; (98): 205–14.Шурыгина И.А., Шурыгин М.Г., Зеленин Н.В., Гранина Г.Б. Роль map -киназных механизмов в регуляции клеточного роста (обзор литературы). Сибирский медицинский журнал. 2009; 6: 36–40.Shurygina I.A., Shurygin M.G., Zelenin N.V., Granina L.B. Role of MAp-KINAsE mechanisms iN THE regulation of cell growth (literature review). Sibirskij medicinskij zhurnal. 2009; (6): 36–40.

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