Влияние пестицида из класса фталимидов на лимфоциты периферической крови человека in vitro: индукция повреждений ДНК

Введение. Каптан — контактный фунгицид из класса фталимидов, используется в сельском хозяйстве для борьбы с болезнями растений. Вопрос о генотоксичности этого пестицида для человека до сих пор остается открытым. В исследованиях мутагенной активности каптана с использованием разных тестов получены противоречивые данные.

Цель исследования — изучение способности каптана индуцировать повреждения ДНК в лимфоцитах периферической крови человека in vitro с использованием метода щелочного гель-электрофореза отдельных клеток.

Материал и методы. Оценку ДНК-повреждающего действия каптана (0; 2,5; 5,0; 10,0; 12,5 и 25 мкг/мл) на лимфоцитах 26 доноров проводили в двух параллельных вариантах: в условиях метаболической активации (+S9) и без неё (–S9), с помощью ДНК-кометного анализа.

Результаты. В отсутствие метаболической активации каптан оказывал выраженное генотоксическое действие на клетки. Статистически значимые эффекты каптана обнаружены на лимфоцитах всех доноров. Уровень ДНК-повреждающего действия на лимфоциты 20 из 26 доноров зависел от концентрации. Кратность превышения показателя «%ДНК в хвосте комет» по сравнению с отрицательным контролем при концентрации 25 мкг/мл варьировала в диапазоне 4,3–226 раз. В присутствии смеси S9 слабые, но значимые эффекты, удовлетворяющие критериям положительного ответа, выявлены только для трех доноров, но при этом значения не выходили за рамки диапазона отрицательного контроля.

Ограничение исследования. Изучение генотоксичности каптана проведено только в условиях in vitro.

Заключение. Каптан индуцирует повреждения ДНК в лимфоцитах периферической крови человека in vitro в отсутствие метаболической активации. В условиях метаболической активации не выявлено биологически значимых генотоксических эффектов. Поэтому мутагенное действие этого пестицида in vivo маловероятно. Уровни повреждений ДНК в лимфоцитах периферической крови разных доноров после экспозиции с каптаном заметно различались, что свидетельствует о необходимости учитывать индивидуальную чувствительность к генотоксикантам при использовании метода ДНК-комет для оценки потенциальной мутагенной активности химических веществ.

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).

Участие авторов:
Царева А.А., Котнова А.П., Аверьянова Н.С. — сбор материала;
Игнатьев С.Д. — обработка материала;
Егорова О.В. — концепция и дизайн исследования, сбор материала, анализ результатов, написание текста;
Илюшина Н.А. — концепция и дизайн исследования, сбор данных литературы, анализ результатов, написание текста.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Дата поступления: 1о ноября 2023 / Дата принятия в печать: 03 декабря 2023 / Дата публикации: 29 декабря 2023

1. Elliot Gordon Independent Researcher. Captan and Folpet December 2010. In: Hayes’ Handbook of Pesticide Toxicology. 1915–9. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-374367-1.00090-2

2. Федорова Н.Е., Березняк И.В., Бондарева Л.Г., Добрева Н.И., Егорченкова О.Е., Добрев С.Д. Каптан – проблемы определения в объектах окружающей среды и пищевой продукции. Пути решения. Химическая безопасность. 2022; 6(2): 227–42. https://doi.org/10.25514/CHS.2022.2.23015

3. Mary Ann Liebert, Inc., Publishers. Final Report on the Safety Assessment of Captan. Journal of the American college of toxicology. 1989; 8(4): 643–80. https://journals.sagepub.com/doi/pdf/10.3109/10915818909010526

4. Arce G.T., Gordon E.B., Cohen S.M., Singh P. Genetic toxicology of folpet and captan. Critical Reviews in Toxicology. 2010; 40(6): 546–74.

5. Аверьянова Н.С., Кара Л.А., Егорова О.В., Илюшина Н.А. Изучение первичных повреждений ДНК в костном мозге мышей при комбинированном действии пестицидов. Токсикологический вестник. 2021; 29(4): 14–21. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2021-29-4-14-21

6. Egorova O.V., Ilyushina N.A., Rakitskii V.N. Mutagenicity evaluation of pesticide analogs using standard and 6-well miniaturized bacterial reverse mutation tests. Toxicology in Vitro. 2020; 69: 105006. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2020.105006

7. Greenburg D.L., Rusiecki J., Koutros S., Dosemeci M., Patel R., Hines C.J., Hoppin J.A., Alavanja M.C. Cancer incidence among pesticide applicators exposed to captan in the Agricultural Health Study. Cancer Causes Control. 2008; 19(10): 1401–7. https://doi.org/10.1007/s10552-008-9187-9

8. Lebailly P., Devaux A., Pottier D., De Meo M., Andre V., Baldi I., Severin F., Bernaud J., Durand B., Henry-Amar M., Gauduchon P. Urine mutagenicity and lymphocyte DNA damage in fruit growers occupationally exposed to the fungicide captan. Occup Environ Med. 2003; 60(12): 910–7. https://doi.org/10.1136/oem.60.12.910

9. Presutti R., Harris S.A., Kachuri L., Spinelli J.J., Pahwa M., Blair A., Zahm S.H., Cantor K.P., Weisenburger D.D., Pahwa P., McLaughlin J.R., Dosman J.A., Freeman L.B. Pesticide exposures and the risk of multiple myeloma in men: An analysis of the North American Pooled Project. Int J Cancer. 2016; 139(8): 1703–14. https://doi.org/10.1002/ijc.30218

10. De Hondt H.A., Ali S.M., El-laithy A.F. Biochemical and chromosomal studies on rats injected with captan. Egypt. J. Genet. Cytol. 1982; 11(2): 245–54.

11. Илюшина Н.А. Системная оценка генотоксичности пестицидов в Российской Федерации: Автореф. дисс. … канд. биол. наук. М.; 2020.

12. Gordon E.B., Mobley S.C., Ehrlich T., Williams M. Measurement of the reaction between the fungicides captan or folpet and blood thiols. Toxicol. Methods. 2001; 11: 209–23.

13. Fernandez-Vidal A., Arnaud L.C., Maumus M., Chevalier M., Mirey G., Salles B., Vignard J., Boutet-Robinet E. Exposure to the Fungicide Captan Induces DNA Base Alterations and Replicative Stress in Mammalian Cells. Environ Mol Mutagen. 2019; 60(3): 286–97. https://doi.org/10.1002/em.22268