Протеомное профилирование плазмы крови при хронической экспериментальной экспозиции оксидом алюминия как инструмент прогноза негативных эффектов со стороны критических органов и систем человека

Введение. Высокоинформативные методы исследования, к числу которых относится протеомное профилирование, обеспечивают возможность прогнозирования на самых ранних этапах негативных эффектов со стороны критических органов и систем человека. В сочетании с токсикологическими исследованиями данные методы позволяют экстраполировать на человека изменения белкового профиля плазмы крови, выявленные в эксперименте на биологических моделях. Определение экспрессии, функциональных характеристик и тканевой принадлежности изменённых белков и пептидов обеспечивает уточнение механизмов нарушений гомеостаза на клеточно-молекулярном уровне, связанных с воздействием химических веществ. Цель работы — выявление и оценка изменений протеомного профиля плазмы крови при экспериментальной экспозиции оксидом алюминия для прогнозирования негативных эффектов со стороны критических органов и систем человека. Материалы и методы. При моделировании ингаляционной экспозиции оксидом алюминия в дозе 0,0025 мг/(кг · день), эквивалентной дозе в натурных условиях экспозиции при годовом периоде осреднения, и с учётом межвидового переноса доз в эксперименте на крысах линии Wistar исследовано содержание данного металла в моче и проведён сравнительный анализ протеомного профиля плазмы крови экспонированных и неэкспонированных особей. Методами статистического и биоинформационного анализа данные, полученные в эксперименте, экстраполированы на человека для прогнозирования негативных эффектов со стороны критических органов и систем при хронической аэрогенной экспозиции оксидом алюминия. Результаты. При хроническом ингаляционном поступлении оксида алюминия в дозе 0,0025 мг/(кг · день) у животных опытной группы содержание алюминия в моче установлено в 3,5 раза выше относительно аналогичного показателя в контрольной группе. В результате денситометрического измерения и сравнительного анализа протеомных карт плазмы крови экспонированных и неэкспонированных животных установлено 13 белковых пятен, интенсивность которых в группах достоверно отличается и доказанно связана с содержанием алюминия в моче. При сопоставлении масс-спектров данных белковых пятен идентифицировано 8 белков, совпадающих с белками библиотечного масс-спектра (актин-связывающий Rho-активирующий белок; альдегиддегидрогеназа, цитозоль 1; аполипопротеин А-I; белок Sec22b, транспортирующий везикулы; фактор элонгации 1-γ; нейросекреторный белок Vgf; пумилио гомолог 3; тенеурин-2). В результате биоинформационного анализа установлены гены, кодирующие выявленные белки, их участие в биологических процессах (клеточные и метаболические процессы, процессы биологического регулирования), а также ткани органов, в которых они имеют повышенную экспрессию (печень, головной мозг, сердце, мышцы, тонкая кишка, селезёнка, матка, яички, надпочечники). У человека определены ортологи установленных генов, что позволяет использовать белки, выявленные в эксперименте, в качестве маркёров негативных ответов и предполагать развитие патологий сердечно-сосудистой системы, печени и головного мозга в условиях длительной аэрогенной экспозиции оксидом алюминия. Ограничения исследования. Проведённое исследование на крысах линии Wistar моделировало только хроническое ингаляционное воздействие оксида алюминия. Заключение. Установлена трансформация протеомного профиля плазмы крови в эксперименте на биологической модели при хроническом ингаляционном воздействии оксида алюминия в дозе 0,0025 мг/(кг · день). Экстраполяция полученных данных и обнаружение ортологичных генов у человека позволяют предположить развитие негативных эффектов в виде болезней сердечно-сосудистой системы, печени и головного мозга при хроническом ингаляционном поступлении оксида алюминия в организм. Полученные данные расширяют теоретические представления о механизмах токсического действия химических веществ, в том числе оксидных соединений алюминия, на клеточно-молекулярном уровне для прогнозирования негативных эффектов со стороны критических органов и систем человека.