toxreviewТоксикологический вестникToxicological Review0869-79223034-4611Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0869-7922-2025-33-4-221-228kapxretoxreview-998Research ArticleПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯPREVENTIVE TOXICOLOGYЭкспериментальное изучение морфофункциональных изменений внутренних органов животных при пероральном поступлении цилиндроспермопсина в условиях хронического воздействияExperimental research of morphofunctional changes in animal internal organs upon oral ingestion of cylindrospermopsin in chronic exposure termshttps://orcid.org/0000-0002-7573-0185КузьНадежда ВалентиновнаKuzNadezhda V.

Научный сотрудник отдела гигиены воды ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: nadetzhda.v.k@gmail.com

Researcher of the Water Hygiene Department, Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: nadetzhda.v.k@gmail.com

nadetzhda.v.k@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-7668-9324ТурбинскийВиктор ВладиславовичTurbinskiiViktor V.

Доктор мед. наук, доцент, заведующий отделом гигиены воды ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: turbinskii.vv@fncg.ru

Dr. M.Sc., Associate Professor, Head of the Department of Water Hygiene, Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: turbinskii.vv@fncg.ru

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

Доктор мед. наук, профессор, главный научный сотрудник отдела гигиены воды ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: pushkareva.mv@fncg.ru

Dr. M.Sc., Professor, Chief Scientific Officer of the Water Hygiene Department of the Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: pushkareva.mv@fncg.ru

pushkareva.mv@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0241-0690СиницынаОксана ОлеговнаSinitsynaOksana O.

Доктор мед. наук, профессор, член-корреспондент РАН, заместитель директора по научной работе ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: sinitsyna.oo@fncg.ru

Dr. M.Sc., Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Deputy Director for Scientific Work of the Federal Budgetary Institution of Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: sinitsyna.oo@fncg.ru

sinitsyna.oo@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1539-1633МасальцевГлеб ВикторовичMasaltsevGleb V.

Кандидат биол наук, заведующий отделом токсикологии ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: masalcev.gv@fncg.ru

PhD in Biology, Head of the Toxicology Department, Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, 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 «ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: shiryaeva.ma@fncg.ru

Junior researcher of the Water Hygiene Department, Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: shiryaeva.ma@fncg.ru

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

Младший научный сотрудник отдела гигиены воды ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: ryashenceva.tm@fncg.ru

Junior researcher of the Water Hygiene Department, Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: ryashenceva.tm@fncg.ru

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

Младший научный сотрудник отдела токсикологии Института гигиены, токсикологии пестицидов и химической безопасности ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: vostrikova.mv@fncg.ru

Junior researcher of the Toxicology Department, Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: vostrikova.mv@fncg.ru

vostrikova.mv@fncg.ruhttps://orcid.org/0009-0001-3843-6921МалиновскаяНаталья НиколаевнаMalinovskayaNataliya N.

Кандидат биол. наук, старший научный сотрудник отдела токсикологии Института гигиены, токсикологии пестицидов и химической безопасности ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: malinovskaya.nn@fncg.ru

PhD in Biology, Senior Researcher of the Toxicology Department, Institute of Hygiene, Pesticide Toxicology and Chemical Safety of the Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: malinovskaya.nn@fncg.ru

malinovskaya.nn@fncg.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2504-9815БеляеваНаталия НиколаевнаBelyaevaNatalya N.

Доктор биол. наук, профессор, ведущий научный сотрудник отдела токсикологии Института гигиены, токсикологии пестицидов и химической безопасности ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи, Россия

e-mail: belnatnik@mail.ru

Doctor of Biological Sciences, Professor, Leading Researcher of the Toxicology Department of the Institute of Hygiene, Pesticide Toxicology and Chemical Safety of the Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman, Mytishchi, 141014, Russian Federation

e-mail: belnatnik@mail.ru

belnatnik@mail.ruФБУН «Федеральный научный центр гигиены им Ф.Ф. Эрисмана» РоспотребнадзораРоссияFederal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human WellbeingRussian FederationФБУН «Федеральный научный центр гигиены им Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора; ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в городе Москве»РоссияFederal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing; Centre of Hygiene and Epidemiology in MoscowRussian Federation202529082025334221228Copyright © Кузь Н.В., Турбинский В.В., Пушкарева М.В., Синицына О.О., Масальцев Г.В., Ширяева М.А., Ряшенцева Т.М., Вострикова М.В., Малиновская Н.Н., Беляева Н.Н., 20252025Кузь Н.В., Турбинский В.В., Пушкарева М.В., Синицына О.О., Масальцев Г.В., Ширяева М.А., Ряшенцева Т.М., Вострикова М.В., Малиновская Н.Н., Беляева Н.Н.Kuz N.V., Turbinskii V.V., Pushkareva M.V., Sinitsyna O.O., Masaltsev G.V., Shiryaeva M.A., Ryashentseva T.M., Vostrikova M.V., Malinovskaya N.N., Belyaeva N.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/998Введение

Введение. Цилиндроспермопсин (ЦСП) – токсин, вырабатываемый рядом видов цианобактерий, находящихся в водных объектах и усиленное размножение которых связано с климатическими изменениями на планете. В ряде зарубежных исследований указывается на возможность попадания ЦСП в организм человека как с питьевой водой, так и при условии рекреационного использования воды озёр и рек. Наряду с выявленными в экспериментах общетоксическими свойствами ЦСП, остаются малоизученными эффекты воздействия его малых доз на морфофункциональное состояние внутренних органов теплокровных животных в условиях длительного перорального поступления.

Цель исследования – изучить особенности морфофункциональных изменений внутренних органов животных при воздействии ЦСП на организм белых крыс при внутрижелудочном поступлении в условиях хронического эксперимента.

Материал и методы

Материал и методы. Объектами исследования служили аналитический стандарт ЦСП, производство Испания, CAS 143545-90-8, внутренние органы беспородных белых крыс-самцов. Токсин вводили белым крысам-самцам внутрижелудочно в дозах 0,1 мкг/кг, 1,0 мкг/кг, 10,0 мкг/кг ежедневно на протяжении 90 сут. Морфофункциональные изменения внутренних органов изучали с использованием морфологических, морфометрических и стереометрических методов исследования.

Результаты

Результаты. Установлено, что ЦСП только в дозе 10 мкг/кг в условиях хронического перорального воздействия вызывает у опытных животных следующие структурно-функциональные нарушения, выраженность которых по сравнению с контролем составила: в печени – жировая дистрофия в 2,1 раза, микронекрозов на 80%; в почках – некротические изменения в почечных клубочках в 2 раза; в желудке и толстом кишечнике – гиперсекрецию собственных желёз в 3,5 – 4 раза; в щитовидной железе – десквамацию тироцитов в 5 раз; в семенниках – выраженное разрежение сперматид и сперматозоидов при отсутствии в контрольной группе.

Ограничения исследования

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

Заключение

Заключение. Хроническое пероральное воздействие ЦСП в дозе 10 мкг/кг вызывает достоверные морфофункциональные изменения внутренних органов экспериментальных животных по сравнению с контролем, в наибольшей степени стимулирующего характера в желудке и толстом кишечнике, и структурно-функциональные отклонения в семенниках и щитовидной железе, а также нарушения некротического характера в печени и почках.

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: Кузь Н.В. – концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала; Турбинский В.В. – концепция и дизайн исследования, написание текста, редактирование; Пушкарева М.В. – концепция и дизайн исследования, обобщение результатов, написание текста, редактирование;Синицына О.О. – концепция и дизайн исследования, обобщение результатов, редактирование; Масальцев Г.В. – обработка материала, написание текста; Ширяева М.А., Вострикова М.В., Малиновская Н.Н., Беляева Н.Н. – сбор и обработка материала. Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование

Финансирование. Исследование выполнено в рамках реализации государственной программы «Обеспечение химической и биологической безопасности Российской Федерации» на 2021–2027 гг.

Поступила в редакцию

Поступила в редакцию: 27 февраля 2025 / Поступила после исправления: 27 мая 2025 / Принята в печать: 14 июля 2025 / Опубликована: 29 августа 2025

Introduction

Introduction. Cylindrospermopsin (CSP) is a toxin produced by a variety of cyanobacteria species in aquatic areas, increased multiplication associated with climatic changes on the planet.

A series of foreign studies indicate the possibility of CSP ingestion into the human organism both with drinking water and recreational use of lake and river water. Along with the general toxic properties of CSP revealed in experiments, the effects of its low doses on morphofunctional state of internal organs of warm-blooded animals under conditions of long-term oral intake remain poorly studied.

The aim of the study is to investigate the peculiarities of morphofunctional changes of internal organs of animals under the influence of CSP on the body of white rats at intragastric intake under conditions of chronic experiment.

Material and methods

Material and methods. The analytical test sample of cylindrospermopsin, manufactured in Spain, CAS 143545-90-8, was used as an experimental target, the internal organs of outbred white male rats. The toxin was injected intragastrically into male white rats at doses of 0.1 µg/kg, 1.0 µg/kg, 10.0 µg/kg daily for 90 days. Morphofunctional changes were explored using morphological, morphometric and stereometric research methods.

Results

Results. It was found that CSP only at a dose of 10 mcg/kg under conditions of chronic oral exposure causes the following structural and functional disorders in experimental animals, the severity of which remained in comparison with the control: liver fatty degeneration by 2.1 times, micronecrosis by 80%; kidney necrotic changes in the renal glomeruli by 2 times; stomach and in the large intestine – hypersecretion of its own glands by 3.5–4 times; in the thyroid gland – desquamation of thyrocytes by 5 times; in the testes, there is a pronounced rarefaction of spermatids and spermatozoa in the absence of the control group.

Limitations

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

Conclusion

Conclusion. Chronic oral exposure to CSP at a dose of 10 micrograms/kg causes significant morphofunctional changes in the internal organs of experimental animals compared with the control, with the most stimulating effects in the stomach and large intestine and structural and functional abnormalities in the testes and thyroid gland, as well as necrotic disorders in the liver and kidneys.

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

Authors’ contribution

Authors’ contribution: Kuz N.V. – conception and design of the study, collection and processing of material; Turbinskii V.V. – research concept and design, text writing, editing; Pushkareva M.V. – research concept and design, summary of results, text writing, editing; Sinitsyna O.O. – research concept and design, summary of results, editing; Masaltsev G.V. – text writing and material processing; Shiryaeva M.A., Ryashentseva T.M., Vostrikova M.V., Malinovskaya N.N., Belyaeva N.N. – collection and processing of the material. All co-authors – responsibility for the integrity of all parts of the article, approval of the final version of the article.

Conflict of interest

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

Acknowledgments

Acknowledgments. The study was carried out as part of the implementation of the state program “Ensuring Chemical and Biological Safety of the Russian Federation” for 2021–2027.

Received

Received: February 27, 2025 / Revised: May 27, 2025 / Accepted: July 14, 2025 / Published: August 29, 2025

цилиндроспермопсинхронический эксперименткрысы-самцывнутрижелудочное поступлениеморфофункциональные изменениявнутренние органыcylindrospermopsinchronic experimentmale ratsintragastric intakemorphofunctional changesinternal organsReferencesВолошко Л.Н., Плющ А.В., Титова Н.Н. токсины цианобактерий (cyanobacteria, cyanophyta). Альгология. 2008; 18(1): 3–20.Voloshko L.N., Plyushch A.V., Titova N.N. Toxins of cyanobacteria (cyanobacteria, cyanophyta). Algologiya. 2008; 18(1): 3–20.Falconer I.R. An overview of problems caused by toxic blue-green algae (cyanobacteria) in drinking and recreational water. Environmental Toxicology: An International Journal 1999; 14(1): 5–12.Falconer I.R. An overview of problems caused by toxic blue-green algae (cyanobacteria) in drinking and recreational water. Environmental Toxicology: An International Journal 1999; 14(1): 5–12.Falconer I.R. Toxic cyanobacterial bloom problems in Australian waters: risks and impacts on human health. Phycologia. 2001; 40(3): 228–33.Falconer I.R. Toxic cyanobacterial bloom problems in Australian waters: risks and impacts on human health. Phycologia. 2001; 40(3): 228–33.Falconer I.R., Humpage A.R. Cyanobacterial (blue‐green algal) toxins in water supplies: Cylindrospermopsins. Environmental Toxicology: An International Journal. 2006; 21(4): 299–304.Falconer I.R., Humpage A.R. Cyanobacterial (blue‐green algal) toxins in water supplies: Cylindrospermopsins. Environmental Toxicology: An International Journal. 2006; 21(4): 299–304.Seawright J. Testing for necessary and/or sufficient causation: Which cases are relevant? Political Analysis. 2002; 10 (2): 178–93.Seawright J. Testing for necessary and/or sufficient causation: Which cases are relevant? Political Analysis. 2002; 10 (2): 178–93.Shaw G.R. et al. Cylindrospermopsin, a cyanobacterial alkaloid: evaluation of its toxicologic activity. Therapeutic Drug Monitoring. 2000; 22(1): 89–92.Shaw G.R. et al. Cylindrospermopsin, a cyanobacterial alkaloid: evaluation of its toxicologic activity. Therapeutic Drug Monitoring. 2000; 22(1): 89–92.Chernoff N., Hill D.J., Chorus I., Diggs D.L., Huang H., King D., Lang J.R., Le T.-T., Schmid J.E., Travlos G.S., et al. Cylindrospermopsin toxicity in mice following a 90-d oral exposure. J. Toxicol. Environ. Health Part A. 2018; 81: 549–66. https://doi.org/10.1080/15287394.2018.1460787Chernoff N., Hill D.J., Chorus I., Diggs D.L., Huang H., King D., Lang J.R., Le T.-T., Schmid J.E., Travlos G.S., et al. Cylindrospermopsin toxicity in mice following a 90-d oral exposure. J. Toxicol. Environ. Health Part A. 2018; 81: 549–66. https://doi.org/10.1080/15287394.2018.1460787Беляева 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. Statistica 6. Статистический анализ данных. М.: ООО «Бином-Пресс»; 2007.Khalafyan A.A. Statistica 6. Statistical data analysis [Statistica 6. Statisticheskij analiz dannyh]. Moscow: 6LLC “Binom-Press”; 2007.Poniedziałek B., Rzymski P., Kokociński M. Cylindrospermopsin: Water-linked potential threat to human health in Europe. Environ. Toxicol.Pharm. 2012; 34: 651–60. https://doi.org/10.1016/j.etap.2012.08.005Poniedziałek B., Rzymski P., Kokociński M. Cylindrospermopsin: Water-linked potential threat to human health in Europe. Environ. Toxicol.Pharm. 2012; 34: 651–60. https://doi.org/10.1016/j.etap.2012.08.005Hinojosa M.G., Prieto A.I., Muñoz-Castro C., Sánchez-Mico M.V., Vitorica J., Cameán A.M., Jos Á. Cytotoxicity and Effects on the Synapsis Induced by Pure Cylindrospermopsin in an E17 Embryonic Murine Primary Neuronal Culture in a Concentration- and Time-Dependent Manner. Toxins (Basel). 2022; 14(3): 175. https://doi.org/10.3390/toxins14030175Hinojosa M.G., Prieto A.I., Muñoz-Castro C., Sánchez-Mico M.V., Vitorica J., Cameán A.M., Jos Á. Cytotoxicity and Effects on the Synapsis Induced by Pure Cylindrospermopsin in an E17 Embryonic Murine Primary Neuronal Culture in a Concentration- and Time-Dependent Manner. Toxins (Basel). 2022; 14(3): 175. https://doi.org/10.3390/toxins14030175Guzmán-Guillén R., Lomares I., Moreno I.M., Prieto A.I., Moyano R., Blanco A., Cameán A.M. Cylindrospermopsin induces neurotoxicity in tilapia fish (Oreochromis niloticus) exposed to Aphanizomenon ovalisporum. Aquat. Toxicol. 2015; 161: 17–24. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2015.01.024Guzmán-Guillén R., Lomares I., Moreno I.M., Prieto A.I., Moyano R., Blanco A., Cameán A.M. Cylindrospermopsin induces neurotoxicity in tilapia fish (Oreochromis niloticus) exposed to Aphanizomenon ovalisporum. Aquat. Toxicol. 2015; 161: 17–24. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2015.01.024

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