Danio rerio как модель изучения репродуктивных рисков, связанных с воздействием полихлорированных бифенилов на людей (систематический обзор)

Обложка
  • Авторы: Коцур Д.А.1,2, Сорокина Т.Ю.1, Аксенов А.С.1, Чащин В.П.1,3,4,5
  • Учреждения:
    1. Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова
    2. Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. Н.П. Лаверова
    3. Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова
    4. Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
    5. Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья
  • Выпуск: Том 30, № 4 (2023)
  • Страницы: 245-258
  • Раздел: ОБЗОРЫ
  • URL: https://journals.rcsi.science/1728-0869/article/view/254620
  • DOI: https://doi.org/10.17816/humeco321190
  • ID: 254620

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Выполненный систематический обзор представляет собой результат поиска, критического анализа и синтеза научных данных о влиянии большого класса стойких органических загрязнителей (СОЗ), включая полихлорированные бифенилы (ПХБ), на репродуктивную функцию, постэмбриональную выживаемость и морфофункциональное развитие потомства у аквариумных рыб Danio rerio, широко используемых в экспериментальных исследованиях для моделирования канцерогенных, мутагенных и общетоксических эффектов.

Поиск литературы осуществляли в международных научных базах данных Web of Science, Scopus, PubMed и eLIBRARY.RU в соответствии с рекомендациями PRISMA 2020. Всего было идентифицировано 613 статей, из которых отобрали 14 статей для детального анализа. В 11 из 14 публикаций были представлены результаты оценки вредного воздействия ПХБ на репродуктивную систему Danio rerio, а в 8 из 14 статьей сообщалось о результатах изучения влияния ПХБ на жизнеспособность и постэмбриональное развитие потомства у подвергнутых такому воздействию родительских особей. Отмечено, что вредное влияние ПХБ или их смесей с другими СОЗ на репродуктивную систему самцов Danio rerio изучено в гораздо меньшей степени, чем у самок. Передача последующим поколениям рисков морфофункциональных нарушений, связанных с раздельным воздействием ПХБ на родительские особи обоих полов, и дозовая зависимость этих эффектов, судя по опубликованным работам, не получили надлежащей оценки. Нарушения развития потомства изучались в основном в первом поколении после экспозиции родительских особей к смесям СОЗ и ПХБ. Недостаток подобных сведений не позволяет осуществить корректную оценку феномена трансгенерационного наследования рисков морфофункциональных нарушений, связанных с воздействием ПХБ и других гормоноподобных экотоксикантов на организм прародителей.

Результаты выполненного анализа могут быть полезны при планировании экспериментальной количественной оценки для прогнозирования и предотвращения нарушений репродуктивного здоровья человека и здоровья будущих поколений.

Об авторах

Дмитрий Александрович Коцур

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова; Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики им. Н.П. Лаверова

Автор, ответственный за переписку.
Email: mitia.kotsur@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1216-9335
SPIN-код: 8124-3660
Scopus Author ID: 57210162204
ResearcherId: ABF-3591-2020

инженер

Россия, 163002, Архангельск, набережная Северной Двины, д. 17; Архангельск

Татьяна Юрьевна Сорокина

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Email: t.sorokina@narfu.ru
ORCID iD: 0000-0002-4873-8747
SPIN-код: 1813-7323

к.ю.н.

Россия, 163002, Архангельск, набережная Северной Двины, д. 17

Андрей Сергеевич Аксенов

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова

Email: a.s.aksenov@narfu.ru
ORCID iD: 0000-0003-1013-1357
SPIN-код: 2267-4560

к.т.н., доцент

Россия, 163002, Архангельск, набережная Северной Двины, д. 17

Валерий Петрович Чащин

Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова; Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»; Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья

Email: valerych05@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2600-0522
SPIN-код: 6989-1648

д.м.н., профессор, главный научный сотрудник, институт экологии

Россия, 163002, Архангельск, набережная Северной Двины, д. 17; Санкт-Петербург; Москва; Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Hu D., Hornbuckle K.C. Inadvertent polychlorinated biphenyls in commercial paint pigments // Environ Sci Technol. 2010. Vol. 44, N 8. P. 2822–2827. doi: 10.1021/es902413k
  2. https://publications.iarc.fr/ [Internet]. Overall evaluations of carcinogenicity: an updating of IARC monographs volumes 1 to 42. In: IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans. Supplement. 1987. Vol. 7 [дата обращения: 29.01.2023]. Доступ по ссылке: https://publications.iarc.fr/Book-And-Report-Series/Iarc-Monographs-Supplements/Overall-Evaluations-Of-Carcinogenicity-An-Updating-Of-IARC-Monographs-Volumes-1%E2%80%9342-1987
  3. Agency for Toxic Substances and Disease Registry. ATSDR case studies in environmental medicine. Polychlorinated biphenyls (PCBs) toxicity [Internet]. 2016. P. 90 [дата обращения: 10.02.2023]. Доступ по ссылке: https://www.atsdr.cdc.gov/csem/pcb/docs/pcb.pdf
  4. Hayes M.A., Safe S.H., Armstrong D., Cameron R.G. Influence of cell proliferation on initiating activity of pure polychlorinated biphenyls and complex mixtures in resistant hepatocyte in vivo assays for carcinogenicity // J Natl Cancer Inst. 1985. Vol. 74, N 5. P. 1037–1041. doi: 10.1093/jnci/74.5.1037
  5. Silberhorn E.M., Glauert H.P., Robertsson L.W. Carcinogenicity of polyhalogenated biphenyls: PCBs and PBBs // Crit Rev Toxicol. 1990. Vol. 20, N 6. P. 440–496. doi: 10.3109/10408449009029331
  6. Tryphonas H., Luster M.I., Schiffman G., et al. Effect of chronic exposure of PCB (Aroclor 1254) on specific and nonspecific immune parameters in the rhesus (Macaca mulatta) monkeys // Fundam Appl Toxicol. 1991. Vol. 16, N 4. P. 639–648. doi: 10.1093/toxsci/16.4.773
  7. AMAP Assessment 2016: chemicals of emerging arctic concern. In: Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP). Oslo : AMAP, 2017. P. xvi + 353 [дата обращения: 29.01.2023]. Доступ по ссылке: https://www.amap.no/documents/doc/amap-assessment-2016-chemicals-of-emerging-arctic-concern/1624
  8. UNEP, 2015 [Internet]. Expert Meeting on the Effectiveness Evaluation of Implementation of the Stockholm Convention for PCB and Sixth Meeting of the Advisory Committee of the PCB Elimination Network (PEN). In: Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants. Geneva : 2015. P. 40 [дата обращения: 15.01.2023]. Доступ по ссылке: http://chm.pops.int/Implementation/IndustrialPOPs/PCB/Meetings/6thmeetingPENAdvisoryCommittee/tabid/4779/Default.aspx
  9. Nogales B., Moore E.R., Llobet-Brossa E., et al. Combined use of 16S ribosomal DNA and 16S rRNA to study the bacterial community of polychlorinated biphenyl-polluted soil // Appl Environ Microbiol. 2001. Vol. 67, N 4. P. 1874–1884. doi: 10.1128/AEM.67.4.1874-1884.2001
  10. Di Lenola M., Caracciolo A.B., Grenni P., et al. Effects of apirolio addition and alfalfa and compost treatments on the natural microbial community of a historically PCB-contaminated soil // Water Air Soil Pollution. 2018. Vol. 229. P. 143. doi: 10.1007/s11270-018-3803-4
  11. Lakhmanov D., Varakina Yu., Aksenov A., et al. Persistent organic pollutants (POPs) in fish consumed by the indigenous peoples from Nenets Autonomous Okrug // Environments. 2020. Vol. 7, N 3. P. 14. doi: 10.3390/environments7010003
  12. Varakina Y., Lakhmanov D., Aksenov A., et al. Concentrations of persistent organic pollutants in women’s serum in the European Arctic Russia // Toxics. 2021. Vol. 9, N 1. P. 12. doi: 10.3390/toxics9010006
  13. Tehrani R., Van A.B. Hydroxylated polychlorinated biphenyls in the environment: sources, fate, and toxicities // Environ Sci Pollut Res Int. 2014. Vol. 21, N 10. P. 6334–6345. doi: 10.1007/s11356-013-1742-6
  14. He Q.L., Zhang L., Liu S.Z. Effects of polychlorinated biphenyls on animal reproductive systems and epigenetic modifications // Bull Environ Contam Toxicol. 2021. Vol. 107, N 3. P. 398–405. doi: 10.1007/s00128-021-03285-6
  15. He Q.L., Wei X.Y., Han X.Y., et al. Effects of 2, 3', 4, 4', 5-pentachlorobiphenyl exposure during pregnancy on epigenetic imprinting and maturation of offspring's oocytes in mice // Arch Toxicol. 2019. Vol. 93, N 9. P. 2575–2592. doi: 10.1007/s00204-019-02529-z
  16. He Q.L., Lyu T.Q., Zhang Y.T., et al. Effects of intrauterine exposure to 2, 3', 4, 4', 5-pentachlorobiphenyl on the reproductive system and sperm epigenetic imprinting of male offspring // Journal of applied toxicology. 2020. Vol. 40, N 10. P. 1396–1409. doi: 10.1002/jat.3992
  17. Canadian Council on Animal Care Conseil canadien de protection des animaux. CCAC guidelines: Zebrafish and other small, warm-water laboratory fish. Ottawa: 2020. P. iv + 104 [дата обращения: 21.12.2022]. Доступ по ссылке: https://ccac.ca/Documents/Standards/Guidelines/CCAC_Guidelines-Zebrafish_and_other_small_warm-water_laboratory_fish.pdf
  18. Беляева Н.Ф., Каширцева В.Н., Медведева Н.В., и др. Зебрафиш как модель в биомедицинских исследованиях // Биомедицинская химия. 2010. Т. 56, № 1. С. 120–131. doi: 10.18097/PBMC20105601120
  19. Козикова Л.В., Полтева Е.А., Лохматова С.А. Зебрафиш (Danio rerio) — модельный объект для изучения биологии развития и тест–система экологических рисков // Генетика и разведение животных. 2016. № 2. C. 13–18.
  20. Xu H., Yang J., Wang Y., et al. Exposure to 17alpha-ethynylestradiol impairs reproductive functions of both male and female zebrafish (Danio rerio) // Aquat Toxicol. 2008. Vol. 88, N 1. P. 1–8. doi: 10.1016/j.aquatox.2008.01.020
  21. Brion F., Tyler C.R., Palazzi X., et al. Impacts of 17beta-estradiol, including environmentally relevant concentrations, on reproduction after exposure during embryo-, larval-, juvenile- and adult-life stages in zebrafish (Danio rerio) // Aquat Toxicol. 2004. Vol. 68, N 3. P. 193–217. doi: 10.1016/j.aquatox.2004.01.022
  22. Liu H., Nie F.-H., Lin H.Y., et al. Developmental toxicity, EROD, and CYP1A mRNA expression in zebrafish embryos exposed to dioxin-like PCB126 // Environ Toxicol. 2016. Vol. 31, N 2. P. 201–210. doi: 10.1002/tox.22035
  23. Liu H., Gooneratne R., Huang X., et al. A rapid in vivo zebrafish model to elucidate oxidative stress mediated PCB126-induced apoptosis and developmental toxicity // Free Radic Biol Med. 2015. Vol. 84. P. 91–102. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2015.03.002
  24. Timme-Laragy A.R., Sant K.E., Rousseau M.E., Dilorio P.J. Deviant development of pancreatic beta cells from embryonic exposure to PCB-126 in zebrafish // Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol. 2015. Vol. 178. P. 25–32. doi: 10.1016/j.cbpc.2015.08.012
  25. Zhang X., Hong Q., Yang L., et al. PCB1254 exposure contributes to the abnormalities of optomotor responses and influence of the photoreceptor cell development in zebrafish larvae // Ecotoxicol Environ Saf. 2015. Vol. 118. P. 133–138. doi: 10.1016/j.ecoenv.2015.04.026
  26. Ju L., Zhou Z., Jiang B., et al. MiR-21 is involved in skeletal deficiencies of zebrafish embryos exposed to polychlorinated biphenyls // Environ Sci Pollut Res Int. 2017. Vol. 24, N 1. P. 886–891. doi: 10.1007/s11356-016-7874-8
  27. Page M.J., McKenzie J.E., Bossuyt P.M., et al. The PRISMA 2020 statement: an updated guideline for reporting systematic reviews // BMJ. 2021. Vol. 372. P. 71. doi: 10.1136/bmj.n71
  28. Починкова П.А., Горбатова М.А., Наркевич А.Н., Гржибовский А.М. Обновленные краткие рекомендации по подготовке и представлению систематических обзоров: что нового в PRISMA-2020? // Морская медицина. 2022. Т. 8, № 2. С. 88–101. doi: 10.22328/2413-5747-2022-8-2-88-101
  29. Billsson K., Westerlund L., Tysklind M., Olsson P.-E. Developmental disturbances caused by polychlorinated biphenyls in zebrafish (Brachydanio rerio) // Marine Environmental Research. 1998. Vol. 46, N 1-5. P. 461–464. doi: 10.1016/S0141-1136(97)00041-X
  30. Orn S., Andersson P.L., Förlin L., et al. The impact on reproduction of an orally administered mixture of selected PCBs in zebrafish (Danio rerio) // Arch Environ Contam Toxicol. 1998. Vol. 35, N 1. P. 52–57. doi: 10.1007/s002449900348
  31. Olsson P.E., Westerlund L., Teh S.J., et al. Effects of maternal exposure to estrogen and PCB on different life stages of zebrafish (Danio rerio) // Ambio. 1999. Vol. 28, N 1. P. 100–106.
  32. Westerlund L., Billsson K., Andersson P.L., et al. Early life-stage mortality in zebrafish (Danio rerio) following maternal exposure to polychlorinated biphenyls and estrogen // Environmental toxicology. 2000. Vol. 19, N 6. P. 1582–1588. doi: 10.1002/etc.5620190615
  33. Njiwa J.R., Müller P., Klein R. Binary mixture of DDT and Arochlor1254: effects on sperm release by Danio rerio // Ecotoxicol Environ Saf. 2004. Vol. 58, N 2. P. 211–219. doi: 10.1016/j.ecoenv.2003.11.003
  34. Nourizadeh-Lillabadi R., Lyche J.L., Almaas C., et al. Transcriptional regulation in liver and testis associated with developmental and reproductive effects in male Zebrafish exposed to natural mixtures of persistent organic pollutants (POP) // J Toxicol Environ Health A. 2009. Vol. 72, N 3-4. P. 112–130. doi: 10.1080/15287390802537255
  35. Lyche J.L., Nourizadeh-Lillabadi R., Almaas C., et al. Natural mixtures of persistent organic pollutants (pop) increase weight gain, advance puberty, and induce changes in gene expression associated with steroid hormones and obesity in female Zebrafish // J Toxicol Environ Health A. 2010. Vol. 73, N 15. P. 1032–1057. doi: 10.1080/15287394.2010.481618
  36. Berg V., Lyche J.L., Karlsson C., et al. Accumulation and effects of natural mixtures of persistent organic pollutants (POP) in Zebrafish after two generations of exposure // J Toxicol Environ Health A. 2011. Vol. 74, N 7-9. P. 407–423. doi: 10.1080/15287394.2011.550455
  37. Daouk T., Larcher T., Roupsard F., et al. Long-term food-exposure of zebrafish to PCB mixtures mimicking some environmental situations induces ovary pathology and impairs reproduction ability // Aquat Toxicol. 2011. Vol. 105. № 3-4. P. 270–278. doi: 10.1016/j.aquatox.2011.06.021
  38. Kraugerud M., Doughty R.W., Lyche J.L., et al. Natural mixtures of persistent organic pollutants (POPs) suppress ovarian follicle development, liver vitellogenin immunostaining and hepatocyte proliferation in female zebrafish (Danio rerio) // Aquat Toxicol. 2012. Vol. 116-117. P. 16–23. doi: 10.1016/j.aquatox.2012.02.031
  39. Horri K., Alfonso S., Cousin X., et al. Fish life-history traits are affected after chronic dietary exposure to an environmentally realistic marine mixture of PCBs and PBDEs // Sci Total Environ. 2018. Vol. 610-611. P. 531–545. doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.08.083
  40. Quintaneiro C., Soares A.M.V.M., Costa D., Monteiro M.S. Effects of PCB-77 in adult zebrafish after exposure during early life stages // J Environ Sci Health A Tox Hazard Subst Environ Eng. 2019. Vol. 54, N 5. P. 478–483. doi: 10.1080/10934529.2019.1568793
  41. Alfonso S., Blanc M., Joassard L., et al. Examining multi- and transgenerational behavioral and molecular alterations resulting from parental exposure to an environmental PCB and PBDE mixture // Aquat Toxicol. 2019. Vol. 208. P. 29–38. doi: 10.1016/j.aquatox.2018.12.021
  42. Blanc M., Alfonso S., Bégout M.L., et al. An environmentally relevant mixture of polychlorinated biphenyls (PCBs) and polybrominated diphenylethers (PBDEs) disrupts mitochondrial function, lipid metabolism and neurotransmission in the brain of exposed zebrafish and their unexposed F2 offspring // Sci Total Environ. 2021. Vol. 754. P. 142097. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.142097
  43. Arnoldsson K., Halden A.N., Norrgren L., Haglund P. Retention and maternal transfer of environmentally relevant polybrominated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans, polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans, and polychlorinated biphenyls in zebrafish (Danio rerio) after dietary exposure // Environ Toxicol Chem. 2012. Vol. 31, N 4. P. 804–812. doi: 10.1002/etc.1750
  44. Tan Y., Sun D., Huang W., Cheng S.H. Mechanical modeling of biological cells in microinjection // IEEE Trans Nanobioscience. 2008. Vol. 7, N 4. P. 257–266. doi: 10.1109/TNB.2008.2011852
  45. AMAP Assessment 2015: human health in the Arctic. In: Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP). Oslo : AMAP, 2015. P. vii + 165 [дата обращения: 29.01.2023]. Доступ по ссылке: https://www.amap.no/documents/doc/Amapassessment-2015-Humanhealth-in-the-Arctic/1346
  46. Дударев А.А., Чупахин В.С., Иванова З.С., Лебедев Г.Б. Содержание стойких токсичных веществ в крови коренных жителей прибрежной Чукотки и инфекционная заболеваемость их детей // Гигиена и санитария. 2011. Т. 90, № 4. С. 26–30.
  47. Дударев А.А., Чупахин В.С. Оценка влияния экспозиции к стойким токсичным веществам на исход беременности, соотношение полов новорожденных и менструальный статус коренных жительниц Чукотки // Гигиена и санитария. 2014. Т. 93, № 1. С. 36–40.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Блок-схема отбора статей.

Скачать (213KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».