toxreviewТоксикологический вестникToxicological Review0869-79223034-4611Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.36946/0869-7922-2017-5-28-34toxreview-92Research ArticleСтатьиМаркеры апоптоза – молекулярные мишени токсического действия сернистого ипритаApoptosis markers are molecular targets of sulfure mustard toxic actionРоговскаяН. Ю.RogovskayaN. Yu.noemail@neicon.ruБабаковВ. Н.BabakovV. N.noemail@neicon.ruФГУП «НИИ гигиены, профпатологии и экологии человека» ФМБА РоссииРоссияResearch Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology, Federal Medical Biological AgencyRussian Federation201728102017052834Copyright © Роговская Н.Ю., Бабаков В.Н., 20172017Роговская Н.Ю., Бабаков В.Н.Rogovskaya N.Y., 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/92

Предложены клеточные in vitro тест-системы, которые позволяют определять активацию апоптоза при различных концентрациях сернистого иприта (СИ); была оценена эффективность этих тест-систем при действии N-ацетилцистеина (NAC). В качестве показателей токсического действия СИ оценивали как интегральную цитотоксичность, так и активацию молекулярных мишеней: поли(АДФ-рибоза)полимеразы, каспазы-3, каспазы-9, транскрипционного фактора p53 и других маркеров апоптоза в экстрактах клеток человека линии SH-SY5Y при действии СИ и при совместном действии СИ и NAC. Можно выделить следующие основные мишени токсического действия СИ на клетки: каспазу-3, каспазу-9, PARP1 и транскрипционный фактор p53, который в данной системе является первичной мишенью и активируется через 6 ч после добавления токсиканта. Активные формы ферментов каспазы-3, каспазы-9 и PARP1 заметно накапливаются в клетках через 24 ч после добавления токсиканта.

Cellular in vitro test systems, which allow to determine apoptosis activation at different concentrations of sulfur mustard, were proposed. The efficiency of these test systems was evaluated by the action of N-acetylcysteine. As indicators of toxic effect, were evaluated an integral cytotoxicity and activation of the following targets: poly (ADP-ribose) polymerase (PARP1), caspase-3, caspase-9, transcription factor p53 and other markers of apoptosis in human SH-SY5Y cells extracts after sulfur mustard and sulfur mustard with N-acetylcysteine exposure. We can distinguished the following main target of sulfur mustard toxic action on the cells: caspase-3, caspase-9, PARP1 and p53 transcription factor, which in this system was the primary target and was activated after 6 h toxicant exposure. The active forms of enzymes caspase-3, caspase-9 and PARP1 significantly accumulate in cells after 24 h toxicant exposure.

сернистый ипритN-ацетилцистеинапоптозр53каспаза-3каспаза-9поли(АДФ-рибоза)полимеразаклеточные тест-системыsulfur mustardN-acetylcysteineapoptosisp53caspase-3caspase-9poly (ADP-ribose) polymerasecellular test systemsReferencesПодольская Е.П., Бабаков В.Н. Масс-спектрометрия с мягкими методами ионизации в токсикологическом анализе. Научное приборостроение. 2008; 18 (4): 5-12.Подольская Е.П., Бабаков В.Н. Масс-спектрометрия с мягкими методами ионизации в токсикологическом анализе. Научное приборостроение. 2008; 18 (4): 5-12.Краснов И.А., Подольская Е.П., Гончаров Н.В. и др. Идентификация алкилированного аддукта сывороточного альбумина человека методами масс-спектрометрии. Научное приборостроение. 2008; 18 (4): 46-53.Краснов И.А., Подольская Е.П., Гончаров Н.В. и др. Идентификация алкилированного аддукта сывороточного альбумина человека методами масс-спектрометрии. Научное приборостроение. 2008; 18 (4): 46-53.Nourani M.R., Mahmoodzadeh Hosseini H., Azimzadeh Jamalkandi S., Imani Fooladi A.A. Cellular and molecular mechanisms of acute exposure to sulfur mustard: a systematic review. J Recept Signal Transduct Res. 2016; 2:1-Nourani M.R., Mahmoodzadeh Hosseini H., Azimzadeh Jamalkandi S., Imani Fooladi A.A. Cellular and molecular mechanisms of acute exposure to sulfur mustard: a systematic review. J Recept Signal Transduct Res. 2016; 2:1-Debiak M., kehe k., Burkle A. Role of poly(ADP-ribose) polymerase in sulfur mustard toxicity. Toxicology. 2009; 263:20–5.Debiak M., kehe k., Burkle A. Role of poly(ADP-ribose) polymerase in sulfur mustard toxicity. Toxicology. 2009; 263:20–5.Byrne M.P., Broomfield C.A., Stites W.E. Mustard gas crosslinking of proteins through preferential alkylation of cysteines. J Protein Chem. 1996; 15:131–6.Byrne M.P., Broomfield C.A., Stites W.E. Mustard gas crosslinking of proteins through preferential alkylation of cysteines. J Protein Chem. 1996; 15:131–6.Ghabili k., Agutter P.S., Ghanei M., et al. Sulfur mustard toxicity: history, chemistry, pharmacokinetics, and pharmacodynamics. Critical Rev Toxicol. 2011; 41:384–403.Ghabili k., Agutter P.S., Ghanei M., et al. Sulfur mustard toxicity: history, chemistry, pharmacokinetics, and pharmacodynamics. Critical Rev Toxicol. 2011; 41:384–403.Minsavage G.D., Dillman J.F. 3rd. Bifunctional alkylating agent-induced p53 and nonclassical nuclear factor kappaB responses and cell death are altered by caffeic acid phenethyl ester: a potential role for antioxidant/electrophilic responseelement signaling. J Pharmacol Exp Ther. 2007; 321:202-12.Minsavage G.D., Dillman J.F. 3rd. Bifunctional alkylating agent-induced p53 and nonclassical nuclear factor kappaB responses and cell death are altered by caffeic acid phenethyl ester: a potential role for antioxidant/electrophilic responseelement signaling. J Pharmacol Exp Ther. 2007; 321:202-12.Rebholz B., kehe k., Ruzicka T., Rupec R.A. Role of NF-kappaB/RelA and MAPK pathways in keratinocytes in response to sulfur mustard. J Invest Dermatol. 2008; 128(7):1626-32.Rebholz B., kehe k., Ruzicka T., Rupec R.A. Role of NF-kappaB/RelA and MAPK pathways in keratinocytes in response to sulfur mustard. J Invest Dermatol. 2008; 128(7):1626-32.Dillman J.F. 3rd, McGary K.L., Schlager J.J. An inhibitor of p38 MAP kinasedownregulates cytokine release induced by sulfur mustard exposure in humanepidermal keratinocytes. Toxicol In Vitro. 2004; 18(5):593-9.Dillman J.F. 3rd, McGary K.L., Schlager J.J. An inhibitor of p38 MAP kinasedownregulates cytokine release induced by sulfur mustard exposure in humanepidermal keratinocytes. Toxicol In Vitro. 2004; 18(5):593-9.Schmidt B.Z., Lehmann M., Gutbier S., Nembo E., Noel S., Smirnova L.et al. In vitro acute and developmental neurotoxicity screening: an overview of cellular platforms and high-throughput technical possibilities. Arch Toxicol. 2016: 1-doi:10.1007/s00204-016-1805-9Schmidt B.Z., Lehmann M., Gutbier S., Nembo E., Noel S., Smirnova L.et al. In vitro acute and developmental neurotoxicity screening: an overview of cellular platforms and high-throughput technical possibilities. Arch Toxicol. 2016: 1-doi:10.1007/s00204-016-1805-9Szymanski P., Markowicz M., MikiciukOlasik E. Adaptation of high-throughput screening in drug discovery-toxicological screening tests. Int J Mol Sci.2012; 13(1):427-Szymanski P., Markowicz M., MikiciukOlasik E. Adaptation of high-throughput screening in drug discovery-toxicological screening tests. Int J Mol Sci.2012; 13(1):427-Ozsvari B., Puskas L. G., Nagy L. I., kanizsai I., Gyuris M., Madácsi R., et al. A cell-microelectronic sensing technique for the screening of cytoprotective compounds. International journal of molecular medicine. 2010; 25(4): 525-30.Ozsvari B., Puskas L. G., Nagy L. I., kanizsai I., Gyuris M., Madácsi R., et al. A cell-microelectronic sensing technique for the screening of cytoprotective compounds. International journal of molecular medicine. 2010; 25(4): 525-30.Jayaraman A., Pike C.J. Progesterone attenuates oestrogen neuroprotection via downregulation of oestrogen receptor expression in cultured neurones. J. Neuroendocrinol. 2009; 21(1):77-Jayaraman A., Pike C.J. Progesterone attenuates oestrogen neuroprotection via downregulation of oestrogen receptor expression in cultured neurones. J. Neuroendocrinol. 2009; 21(1):77-Tarze A., Deniaud A., Le Bras M., Maillier E., Molle D., Larochette N., et al. GAPDH, a novel regulator of the pro-apoptotic mitochondrial membrane permeabilization. Oncogene. 2007; 26(18): 2606–20.Tarze A., Deniaud A., Le Bras M., Maillier E., Molle D., Larochette N., et al. GAPDH, a novel regulator of the pro-apoptotic mitochondrial membrane permeabilization. Oncogene. 2007; 26(18): 2606–20.Malaviya R., Sunil V.R., Cervelli J., Anderson D.R., Holmes W.W., Conti M.L., et al. Inflammatory effects of inhaled sulfur mustard in rat lung. Toxicol Appl Pharmacol. 2010; 248 (2):89–99.Malaviya R., Sunil V.R., Cervelli J., Anderson D.R., Holmes W.W., Conti M.L., et al. Inflammatory effects of inhaled sulfur mustard in rat lung. Toxicol Appl Pharmacol. 2010; 248 (2):89–99.Ruff A.L., Dillman J.F. 3rd Signaling molecules in sulfur mustard-induced cutaneous injury. ePlasty. 2008; 8: 8-22.Ruff A.L., Dillman J.F. 3rd Signaling molecules in sulfur mustard-induced cutaneous injury. ePlasty. 2008; 8: 8-22.Толкач П.Г., Башарин В.А., Колобов А.А., Роговская Н.Ю., Бабаков В.Н. Влияние пептида КК1 на содержание маркеров апоптоза в головном мозге крыс после острой тяжелой интоксикации оксидом углерода. Токсикологический вестник. 2016; (3):10-4.Толкач П.Г., Башарин В.А., Колобов А.А., Роговская Н.Ю., Бабаков В.Н. Влияние пептида КК1 на содержание маркеров апоптоза в головном мозге крыс после острой тяжелой интоксикации оксидом углерода. Токсикологический вестник. 2016; (3):10-4.

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