Russian Journal of GeneticsRussian Journal of GeneticsГенетика0016-67583034-5103The Russian Academy of Sciences66719410.31857/S0016675824090027afavqlОБЩАЯ ГЕНЕТИКАResearch ArticleNematode Caenorhabditis elegans as an object for testing the genotoxicity of chemical compoundsНематода Caenorhabditis elegans как объект для тестирования генотоксичности химических соединенийAbilevS. K.АбилевС. К.
Russian Federation
abilev@vigg.ruMachigovE. M.МачиговЭ. М.
Russian Federation
abilev@vigg.ruSmirnovaS. V.СмирноваС. В.
Russian Federation
abilev@vigg.ruMarsovaM. V.МарсоваМ. В.
Russian Federation
abilev@vigg.ruVavilov Institute of General Genetics Russian Academy of ScienceИнститут общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук10092024609101526022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://transsyst.ru/0016-6758/article/view/667194

In connection with the requirements of International and national organizations to comply with the principles of humanization of experiments using animals, alternative test systems are being searched and tested to replace animals in ecological, toxicological and genotoxicological studies. One such alternative may be the nematode Caenorhabditis elegans, which has a biotransformation system of chemical compounds similar to the mammalian system. The genotoxicity of the pesticides paraquat and the antibacterial agent furacilin was studied on C. elegans by horizontal gel electrophoresis of total DNA in order to assess its integrity. It has been shown that paraquat in concentrations of 0.01 to 0.05 mol/l and furacilin f in concentrations of 0.0001 and 0.00025 mol/l, caused DNA breaks in nematode cells. The antioxidant N-acetylcysteine at a concentration of 0.01 mol/l reduced the genotoxicity of both compounds.

В связи с требованиями международных и национальных организаций к соблюдению принципов гуманизации экспериментов с использованием животных проводится поиск и апробация альтернативных тест-систем для замены животных в эколого-токсикологических и генотоксикологических исследованиях. Одной из таких альтернатив может быть нематода Caenorhabditis elegans, которая обладает системой биотрансформации химических соединений, аналогичной системе млекопитающих. Проведено изучение генотоксичности пестицида параквата и антибактериального средства фурацилина на C. elegans методом горизонтального гель-электрофореза тотальной ДНК с целью оценки ее целостности. Показано, что паракват в концентрациях 0,01 моль/л и фурацилин в концентрациях 0,0001 и 0,00025 моль/л индуцировали разрывы ДНК в клетках нематоды. Антиоксидант N-ацетилцистеин в концентрации 0,01 моль/л снижал генотоксичность обоих соединений.

Caenorhabditis elegansDNA breaksgelelectrophoresisparaquatfuracilinN-acetylcysteineCaenorhabditis elegansразрывы ДНКгель-электрофорезпаракватфурацилинN-ацетилцистеинМинистерство науки и высшего образования Российской ФедерацииMinistry of Science and Higher Education of the Russian Federation122022600163-7Russell, W.M.S. , Burch, R.L. The Principles of Humane Experimental Technique. Methuen, 1959. London: Reprinted by UFAW, 1002: 8 Hamilton Close, South Mimms, Potters Bar, Herts EN6 3QD England. ISBN 0 900767 78 2.Kilkenny C., Browne W.J., Cuthill I.C. et al. Improving bioscience research reporting: The ARRIVE guidelines for reporting animal research // PLoS Biol. 2010. V.. 8. doi:10.1371/journal.pbio.1000412Kousholt B.S., Præstegaard K.F., Stone J.C. et al. Reporting of 3Rs approaches in preclinical animal experimental studies. A nationwide study // Animals (Basel). 2023. V. 13(19). doi: 10.3390/ani13193005Leung M.C.K., Williams F.L., Benedetto A. et al. Caenorhabditis elegans: An emerging model in biomedical and environmental toxicology // Toxicol. Sci. 2008. V. 106. P. 5–28. doi:10.1093/toxsci/kfn121Минуллина Р.Т., Фахруллин Р.Ф., Ишмухаметова Д.Г. Сaenorhabditis elegans в токсикологии и нанотоксикологии // Вестник ВГУ. Серия химия, биология, фармация. 2012. № 2. С. 172–282.Consortium (The C. elegans Sequencing Consortium) Genome sequence of the nematode С. elegans: A platform for investigating biology // Scienсe. 1998. V. 282. P. 2012–2018.Imanikia S., Galea F., Nagy E. et al. The application of the comet assay to assess the genotoxicity of environmental pollutants in the nematode Caenorhabditis elegans // Environ. Toxicol. Pharmacol. 2016. V. 7(45) P. 356–361. DOI:10.1016/j.etapHartman J.H., Widmayer S.J., Christina M. et al. Xenobiotic metabolism and transport in Caenorhabditis elegans // J. Toxicol. Envir. Health. 2021. Part B. V. 24(2). P. 51–94. DOI:10.1080/10937404.2021.1884921Harlow P.H., Perry S.J., Alexander J. et al. Comparative metabolism of xenobiotic chemicals by cytochrome P450s in the nematode Caenorhabditis elegans // Nat. Sci. Reports. 2018. V. 8. P. 13333. doi: 10.1038/ s41598-018-31215-wМачигов Э.А., Абилев С.К., Игонина Е.В., Марсова М.В. Изучение генотоксичности бета-пропиолактона с помощью Iux-биосенсоров E. coli и нематоды Сaenorhabditis elegans // Генетика. 2023. Т. 59. № 5. С. 507–516. doi: 10.31857/S0016675823040070Meneely P.M., Dahlberg C.L., Rose J.K. Working with worms: Caenorhabditis elegans asamodel organism // Curr.. Prot. Ess. Lab. Techn. 2019. V.. 19. doi: 10.1002/cpet.35Iyyadurai R., Mohan J., Jose A. et al. Paraquat poisoning management // Curr.. Med. Issues. 2019. V. 17. P. 34–37. doi: 10.4103/cmi.cmi_29_19Bus J.S, Aust S.D., Gibson J.E. Superoxide-and singlet oxygen-catalyzed lipid peroxidation as a possible mechanism for paraquat (methyl viologen) toxicity // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1974. V. 58. P. 749–755.Fukushima T., Tanaka K., Lim H. et al. Mechanism of сytotoxicity of рaraquat // Environ. Health and Preven. Med. 2002. V. 7. P. 89–94.Onur B., Çavuşoğlu K., Yalçin E. et al. Paraquat toxicity in diferent cell types of Swiss albino mice // Nat. Sci. Rep. 2022. V. 12. Р. 4818. doi:10.1038/s41598-022-08961-zRoldan M.D., Perez-Reinado E., Castillo F. et al. Reduction of polynitroaromatic compounds: Тhe bacterial nitroreductases // FEMS Microbiol. Rev. 2008. V. 38. P. 474–500. doi:10.1111/j.1574-6976.2008.00107.xMcCalla D.R. Mutagenicity of nitrofuran derivatives: Review // Environ. Mutagenes. 1983. V.5. P. 745–765.Anderson D. & Philips B.J. Nitrofurazone-genotoxicity studies in mammalian cells in vitro and in vivo // Food. Chem. Toxicol. 1985. V. 23. P. 1091–1098.