Метаболомный анализ кондиционных сред клеток линии HepaRG при токсическом действии бенз[а]пирена при цитопротекторном действии ингибиторов цитохромов CYP1A и CYP3A и агониста арилгидрокарбонового рецептора

Введение. Бенз[а]пирен – один из самых токсичных канцерогенов I группы по классификации МАИР (IARC); он метаболически активируется ферментами системы цитохрома P450 (CYP) с образованием реакционноспособных метаболитов, которые могут повреждать клетки и ДНК, что приводит к канцерогенезу. Клеточная линия HepaRG, обладающая активными ферментами I и II фазы биотрансформации, служит моделью для изучения метаболизма полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и оценки влияния модуляторов CYP – кетоконазола, α-нафтофлавона и 6-формилиндоло[3,2-b]карбазол (FICZ) – на метаболизм клеток и возможность цитопротекции при воздействии бенз[а]пирена.

Цель исследования – оценка метаболических изменений при цитопротекторном действии кетоконазола, α-нафтофлавона и FICZ на фоне токсичности бенз[а]пирена в модели клеточной линии HepaRG.

Материал и методы. Для определения метаболомных биомаркеров интоксикации полициклическими ароматическими углеводородами в клетках HepaRG было исследовано изменение метаболомного профиля методами хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения. Потенциальные маркеры определяли с помощью статистического анализа.

Результаты. Показана возможность применения метаболомного анализа кондиционных сред для выявления маркеров воздействия бенз[а]пирена и оценки эффектов модуляторов CYP in vitro с использованием клеточной линии HepaRG. Изменения метаболомного профиля кондиционных сред после воздействия бенз[а]пирена на клетки HepaRG в присутствии α‑нафтофлавона свидетельствует о снижении токсического действия ПАУ на клетки.

Ограничения исследования. Исследование выполнено in vitro на культуре клеток без анализа зависимости наблюдаемых изменений метаболома от доз исследуемых соединений и не позволяет экстраполировать полученные результаты на живой организм.

Заключение. По результатам метаболомного профилирования клеточной среды HepaRG был выявлен ряд метаболомных маркеров: 5-гидрокситриптофол, лизофосфатиды, аргинин и глутаминовая кислота, которые свидетельствуют о цитопротекторном действии α-нафтофлавона на фоне токсического действия бенз[а]пирена.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов:
Ильюшонок С.К. – анализ и обработка материала, статистическая обработка, написание текста;
Роговская Н.Ю. – сбор материала, написание текста;
Гладчук А.С. – редактирование текста о метаболомном анализе;
Бельтюков П.П. – обработка и интерпретация данных, редактирование;
Шарапов Я.А. – написание текста;
Подольская Е.П – концепция и дизайн исследования;
Бабаков В.Н. – концепция и дизайн исследования, редактирование.
Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование. Работа выполнена в рамках ГК (2224388100182000000000000/25.456.22.9), шифр «Мониторинг-СОЗ».

Поступила в редакцию: 07 августа 2025 / Принята в печать: 02 октября 2025 / Опубликована: 19 ноября 2025

1. Moorthy B., Chu C., Carlin D.J. Polycyclic aromatic hydrocarbons: from metabolism to lung cancer. Toxicol Sci. 2015; 145(1): 5–15. https://doi.org/10.1093/toxsci/kfv040

2. Ravindra K., Sokhi R., Van Grieken R. Atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons: source attribution, emission factors and regulation. Atmos Environ. 2008; 42(13): 2895–921. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2007.12.010

3. Kim K.H., Jahan S.A., Kabir E., Brown R.J. A review of airborne polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their human health effects. Environ Int. 2013; 60: 71–80. https://doi.org/10.1016/j.envint.2013.07.019

4. International Agency for Research on Cancer (IARC). Chemical agents and related occupations: a review of human carcinogens. IARC Monogr. 2012; 100F: 111–44.

5. Boström C.E., Gerde P., Hanberg A., et al. Cancer risk assessment, indicators, and guidelines for polycyclic aromatic hydrocarbons in the ambient air. Environ Health Perspect. 2002; 110(3): 451–88. https://doi.org/10.1289/ehp.110-1241197

6. Androutsopoulos V.P., Tsatsakis A.M., Spandidos D.A. Cytochrome P450 CYP1A1: wider roles in cancer progression and prevention. BMC Cancer. 2009; 9: 1. https://doi.org/10.1186/1471-2407-9-187

7. Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). Toxicological profile for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Atlanta: U.S. Department of Health and Human Services; 1995.

8. Kanebratt K.P., Andersson T.B. HepaRG cells as an in vitro model for evaluation of cytochrome P450 induction in humans. Drug Metab Dispos. 2008; 36(1): 137–45. https://doi.org/10.1124/dmd.107.017418

9. Hart S.N., Li Y., Nakamoto K., Subileau E.A., Steen D., Zhong X.B. A comparison of whole genome gene expression profiles of HepaRG cells and HepG2 cells to primary human hepatocytes and human liver tissues. Drug Metab Dispos. 2010; 38(6): 988–94. https://doi.org/10.1124/dmd.109.031831

10. Kim N., Bang J.H., Yi H. et al. Comparison of in vitro models for drug-induced liver injury assessment. J Biomed Transl Res. 2024; 25: 53–67. https://doi.org/10.12729/jbtr.2024.25.2.53

11. Guo X., Xu H., Seo J.E. Application of HepaRG cells for genotoxicity assessment: a review. J Environ Sci Health C Toxicol Carcinog. 2024; 42: 214–37. https://doi.org/10.1080/26896583.2024.2331956

12. Малыгина Д.А., Роговская Н.Ю., Бельтюков П.П., Бабаков В.Н. Роль цитохромов CYP1A и CYP3A в генотоксическом действии бенз(а)пирена. Токсикологический вестник. 2022; 30(3): 158–66. https://doi.org/10.47470/0869-7922-2022-30-3-158-166

13. Бабаков В.Н., Роговская Н.Ю., Курдюков И.Д., Бельтюков П.П., Дулов С.А., Радилов А.С. Влияние агонистов арилгидрокарбонового рецептора и липополисахарида на маркеры генотоксического действия бенз(а)пирена. Токсикологический вестник. 2019; 3(156): 19–25. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2019-3-19-25

14. Программное обеспечение MetaboAnalyst 6.0. доступно: https://www.metaboanalyst.ca/