Оценка нарушений метаболических процессов на основе квантификации белков-мишеней у детей при аэрогенном воздействии оксида алюминия
Введение. Исследование механизмов возникновения неблагоприятных событий на молекулярном уровне с последующим изучением биологических процессов на клеточно-тканевом и органном позволяет глубже изучить токсическое действие химических веществ для прогнозирования развития негативных эффектов у человека. Цель исследования — оценить нарушения сигнально-транспортных путей метаболических процессов на основе квантификации идентифицированных белков-мишеней у детей при аэрогенном воздействии оксида алюминия. Материалы и методы. Методами химико-аналитического, статистического, протеомного, биохимического, гистологического исследования и биоинформационного анализа проведена оценка негативных эффектов у детей 4‒7 лет, находившихся в условиях длительной аэрогенной экспозиции оксидом алюминия, и крыс линии Wistar, подвергавшихся ингаляционной экспозиции Al2O3. Проведён сопоставительный анализ результатов, полученных в натурных условиях и в эксперименте. Результаты. Установлено, что у детей в условиях длительной аэрогенной экспозиции Al2O3 на уровне 0,1‒1 RfC концентрация изучаемого вещества в моче до двух раз превышает средний показатель сравнения и референтное значение. В эксперименте при хроническом ингаляционном поступлении Al2O3 в дозе, эквивалентной реальной, у крыс содержание алюминия в моче было в 3,5 раза выше показателя контроля. При сравнительном анализе протеомных карт у детей установлено 23 достоверно различающихся белковых пятна, из которых 8 имели связь изменения интенсивности с повышением концентрации Al в моче. У крыс установлено 15 достоверно различающихся белковых пятен между группами, из которых 13 имели достоверную связь с маркёром экспозиции. В натурных и экспериментальных исследованиях установлено только два тождественных белка (аполипопротеин А-I и транстиретин), повышены уровни АЛАТ, АСАТ и щелочной фосфатазы, общего и прямого билирубина, гамма-аминомасляной и глутаминовой кислот, гидроперекиси липидов в сыворотке крови, повышен МДА и снижена АОА в плазме крови. Подтверждены патоморфологические изменения в тканях головного мозга, сердца и печени в эксперименте. Ограничения исследования. Проведённое исследование позволяет сделать вывод о влиянии Al2O3 на организм только при аэрогенном пути поступлении. Заключение. На основе биоинформационного анализа полученных результатов и оценки причинно-следственных связей трансформации протеомного профиля плазмы крови в натурных условиях, верифицированных в эксперименте, выявлены ведущие молекулярно-клеточные события развития негативных эффектов в виде окисления, дисбаланса обмена липопротеинов и нейротрансмиттеров, снижения активности нейрогенеза. Прогнозируются метаболические нарушения в тканях сердца, сосудов, печени и головного мозга при сохраняющихся условиях аэрогенной экспозиции Al2O3. Исследование каскада событий негативных реакций (от молекулярного до органного уровня) расширяет знания о патогенетических механизмах метаболических процессов дисрегуляции сигнально-транспортёрных путей в организме человека в ответ на воздействие химического фактора, в том числе Al2O3. Это повышает эффективность раннего прогноза развития патологий и позволяет своевременно разработать адресные меры профилактики негативных последствий. Соблюдение этических стандартов. Экспериментальные исследования на биологической модели проведены с соблюдением требований Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых в экспериментальных или в иных научных целях (ETS № 123). Обследование детей выполнено с соблюдением этических принципов Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (2013 г.). Исследования одобрены Комитетом по биомедицинской этике ФБУН «ФНЦ МПТ УРЗН» (протокол заседания № 1 от 4.02.2021 г.).
