actabiomedicaActa Biomedica ScientificaActa Biomedica Scientifica2541-94202587-9596Scientific Centre for Family Health and Human Reproduction Problems10.29413/ABS.2024-9.5.17actabiomedica-5045Research ArticleМОРФОЛОГИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ И ПАТОФИЗИОЛОГИЯMORPHOLOGY, PHYSIOLOGY AND PATHOPHYSIOLOGYЭкспериментальная модель для оценки эффективности радиопротекторов в биомедицинских исследованияхExperimental model for assessing the effectiveness of radioprotectors in biomedical researchhttps://orcid.org/0000-0002-9184-0237ОмельчукН. Н.OmelchukN. N.

Омельчук Надежда Николаевна – заведующая кафедрой клинической лабораторной диагностики медицинского института

117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Nadezhda N. Omelchuk – Head of the Department of Clinical Laboratory Diagnostics, Medical Institute

Miklukho-Maklaya str. 6, Moscow 117198

kkld-fpkmr-nom@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0004-1664-9426СимаковЮ. Г.SimakovYu. G.

Симаков Юрий Георгиевич – доктор биологических наук, профессор кафедры биологии

109004, г. Москва, ул. Земляной Вал, 73

Yuri G. Simakov – Dr. Sc. (Biol.), Professor at the Department of Biology

Zemlyanoy Val str. 73, Moscow 109004

usimakov@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0938-8577ВолковаЛ. В.VolkovaL. V.

Волкова Лариса Владимировна – доктор медицинских наук, профессор кафедры медико-биологических дисциплин медицинского факультета

125190, г. Москва, Ленинградский просп., 80Г

Larisa V. Volkova – Dr. Sc. (Med.), Professor at the Department of Biomedicine, Faculty of Medicine

Leningradsky Ave. 80G, Moscow 125190

volkovalr16@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3309-4683ПопадюкВ. И.PopadyukV. I.

Попадюк Валентин Иванович – доктор медицинских наук, декан факультета непрерывного медицинского образования медицинского института, профессор

117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Valentin I. Popadyuk – Dr. Sc. (Med.), Professor, Dean of the Faculty of Continuing Medical Education

Miklukho-Maklaya str. 6, Moscow 117198

popadyuk-vi@rudn.ruhttps://orcid.org/0009-0004-4948-5130АнисимоваО. В.AnisimovaO. V.

Анисимова Ольга Викторовна – преподаватель кафедры клинической лабораторной диагностики медицинского института

117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Olga V. Anisimova – Lecturer at the Department of Clinical Laboratory Diagnostics, Medical Institute

Miklukho-Maklaya str. 6, Moscow 117198

olga-210986@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0001-0004-9096ХилькоТ. Н.KhilkoT. N.

Хилько Татьяна Николаевна – преподаватель кафедры клинической лабораторной диагностики медицинского института

117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Tatyana N. Khilko – Lecturer at the Department of Clinical Laboratory Diagnostics, Medical Institute

Miklukho-Maklaya str. 6, Moscow 117198

tanuakhilko@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0006-8160-6486ЧерноваО. Э.ChernovaO. E.

Чернова Ольга Эдгаровна – преподаватель кафедры клинической лабораторной диагностики медицинского института

117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Olga E. Chernova – Lecturer at the Department of Clinical Laboratory Diagnostics, Medical Institute

Miklukho-Maklaya str. 6, Moscow 117198

ochernova2007@gmail.comФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы»Peoples’ Friendship University of RussiaФГБОУ ВО «Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского»K.G. Razumovsky Moscow State University of Technologies and Management (the First Cossack University)НОЧУ ВО «Московский финансово-промышленный университет «Синергия»Synergy University20242211202495159167Copyright © Омельчук Н.Н., Симаков Ю.Г., Волкова Л.В., Попадюк В.И., Анисимова О.В., Хилько Т.Н., Чернова О.Э., 20242024Омельчук Н.Н., Симаков Ю.Г., Волкова Л.В., Попадюк В.И., Анисимова О.В., Хилько Т.Н., Чернова О.Э.Omelchuk N.N., Simakov Y.G., Volkova L.V., Popadyuk V.I., Anisimova O.V., Khilko T.N., Chernova O.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.actabiomedica.ru/jour/article/view/5045

Обоснование. Радиобиологические исследования, посвящённые химическим радиопротекторам, являются актуальными при исследовании радиационных поражений и в практической медицине при лучевой терапии онкологических пациентов. Подбор оптимальной экспериментальной модели необходим для оценки влияния радиопротекторов на гемопоэз и является важной задачей.Цель исследования. Анализ возможности применения рыб Danio rerio как тест-объекта для оценки эффективности защитного действия радиопротекторов от ионизирующего излучения с помощью проведения эритроцитарного микроядерного теста.Материал и методы. Работа проведена на аквариумных рыбах Danio rerio. Семь групп двухмесячной молоди рыб Danio (n = 35), а также взрослые рыбы подвергались воздействию рентгеновского излучения в дозах 0 Гр (контроль), 1,0 Гр, 2,0 Гр, 3,0 Гр, 4,0 Гр, 6,0 Гр и 8,0 Гр для определения частоты встречаемости микроядер в эритроцитах периферической крови через 72 часа после облучения.Результаты. Значения частоты встречаемости микроядер в эритроцитах Danio rerio носили дозозависимый характер. У молоди, как и у взрослых рыб, увеличение дозы ионизирующего облучения до 4 Гр приводило к резкому увеличению частоты встречаемости микроядер в эритроцитах. Взрослые Danio rerio были более радиорезистентными: количество образующихся в эритроцитах микроядер у двухмесячной молоди превосходило частоту встречаемости микроядер у взрослых рыб.Заключение. Модель с использованием молоди рыб Danio rerio как лабораторного тест-объекта для оценки эффективности защитного действия радиопротекторов от ионизирующего излучения с помощью проведения эритроцитарного микроядерного теста может быть рекомендована для апробации действия медицинских препаратов при поражениях радиацией, а также при оценке возможности их применения при лучевой терапии у онкологических больных.

Background. Radiobiological research on chemical radioprotectors is relevant in the study of radiation injuries and in practical medicine during radiation therapy of cancer patients. Selection of the optimal experimental model is necessary to assess the effect of radioprotectors on hematopoiesis and is an important task.The aim. Analysis of the possibility of using Danio rerio fish as a test object for assessing the effectiveness of the protective effect of radioprotectors against ionizing radiation using an erythrocyte micronucleus test.Material and methods. The work was carried out on Danio rerio aquarium fish. Seven groups of two-month-old zebrafish juveniles (n = 35), as well as adult fish, were exposed to X-ray radiation at doses of 0 Gy (control), 1.0 Gy, 2.0 Gy, 3.0 Gy, 4.0 Gy, 6.0 Gy, 8.0 Gy to determine the frequency of occurrence of micronuclei in peripheral blood erythrocytes 72 hours after irradiation.Results. The frequency of occurrence of micronuclei in Danio rerio erythrocytes was dose-dependent. In juveniles, as in adult fish, the dose of ionizing radiation increased to 4 Gy led to a sharp increase in the frequency of occurrence of micronuclei in erythrocytes. Adult Danio rerio were more radioresistant; the number of micronuclei formed in erythrocytes in two-month-old juveniles exceeded the frequency of occurrence of micronuclei in adult fish.Conclusion. A model using juvenile fish Danio rerio as a laboratory test object for assessing the effectiveness of the protective effect of radioprotectors against ionizing radiation using the erythrocyte micronucleus test can be recommended for testing the effect of medications in case of radiation injuries, as well as for assessing the possibility of their use in radiation therapy in cancer patients.

радиобиологиябиоиндикация радиопротекторовионизирующая радиацияin vivo моделирыбы Danio rerioмикроядерный тест в эритроцитахradiobiologybioindication of radioprotectorsionizing radiationin vivo modelsDanio rerio fishmicronucleus test in erythrocytesИсследование выполнено в рамках государственного бюджетного финансирования.ReferencesOmelchuk N. Effect of the Rs-10 radioprotector on proteinsteroid interaction in irradiated animals with biphasic adrenocortical response to irradiation. Qubahan Academic Journal (QAJ). 2023; 3(4): 70-76. doi: 10.48161/qaj.v3n4a163Omelchuk N. Effect of the Rs-10 radioprotector on proteinsteroid interaction in irradiated animals with biphasic adrenocortical response to irradiation. Qubahan Academic Journal (QAJ). 2023; 3(4): 70-76. doi: 10.48161/qaj.v3n4a163Omelchuk NN. Significance of corticosteroids binding to blood plasma proteins in the mechanism of the RS-10 radioprotector affecting the function of the adrenal cortex. Gac Méd Caracas. 2023; 131(3): 603-611. doi: 10.47307/GMC.2023.131.3.12Omelchuk NN. Significance of corticosteroids binding to blood plasma proteins in the mechanism of the RS-10 radioprotector affecting the function of the adrenal cortex. Gac Méd Caracas. 2023; 131(3): 603-611. doi: 10.47307/GMC.2023.131.3.12Hernández-Silva D, Alcaraz-Pérez F, Pérez-Sánchez H, Cayuela ML. Virtual screening and zebrafish models in tandem, for drug discovery and development. Expert Opin Drug Discov. 2023; 18(8): 903-915. doi: 10.1080/17460441.2022.2147503Hernández-Silva D, Alcaraz-Pérez F, Pérez-Sánchez H, Cayuela ML. Virtual screening and zebrafish models in tandem, for drug discovery and development. Expert Opin Drug Discov. 2023; 18(8): 903-915. doi: 10.1080/17460441.2022.2147503Ливанова А.А., Завирский А.В., Кравцов В.Ю. Danio rerio как экспериментальная модель в радиобиологии. Радиационная биология, радиоэкология. 2020; 60(2): 163-174.Livanova AA, Zavirsky AV, Kravtsov VYu. Danio rerio as an experimental model in radiobiology. Radiation Biology, Radioecology. 2020; 60(2): 163-174. (In Russ.). doi: 10.31857/S0869803120020095Dash SN, Patnaik L. Flight for fish in drug discovery: A review of zebrafish-based screening of molecules. Biol Lett. 2023; 19(8): 20220541. doi: 10.1098/rsbl.2022.0541Dash SN, Patnaik L. Flight for fish in drug discovery: A review of zebrafish-based screening of molecules. Biol Lett. 2023; 19(8): 20220541. doi: 10.1098/rsbl.2022.0541Cahill T, da Silveira WA, Renaud L, Williamson T, Wang H, Chung D, et al. Induced torpor as a countermeasure for low dose radiation exposure in a zebrafish model. Cells. 2021; 10(4): 906. doi: 10.3390/cells10040906Cahill T, da Silveira WA, Renaud L, Williamson T, Wang H, Chung D, et al. Induced torpor as a countermeasure for low dose radiation exposure in a zebrafish model. Cells. 2021; 10(4): 906. doi: 10.3390/cells10040906Есин T.А. Определение некоторых характеристик Danio rerio как in vivo модели для радиобиологических исследований. FORCIPE. 2020; (2): 544-545.Esin TA. Determining some characteristics of Danio rerio as an in vivo model for radiobiological research. FORCIPE. 2020; (2): 544-545. (In Russ.).Valcarce DG, Sellés-Egea A, Riesco MF, De Garnica MG, Martínez-Fernández B, Herráez MP, et al. Early stress exposure on zebrafish development: Effects on survival, malformations and molecular alterations. Fish Physiol Biochem. 2024; 50(4): 1545-1562. doi: 10.1007/s10695-024-01355-0Valcarce DG, Sellés-Egea A, Riesco MF, De Garnica MG, Martínez-Fernández B, Herráez MP, et al. Early stress exposure on zebrafish development: Effects on survival, malformations and molecular alterations. Fish Physiol Biochem. 2024; 50(4): 1545-1562. doi: 10.1007/s10695-024-01355-0Choi TY, Choi TI, Lee YR, Choe SK, Kim CH. Zebrafish as an animal model for biomedical research. Exp Mol Med. 2021; 53(3): 310-317. doi: 10.1038/s12276-021-00571-5Choi TY, Choi TI, Lee YR, Choe SK, Kim CH. Zebrafish as an animal model for biomedical research. Exp Mol Med. 2021; 53(3): 310-317. doi: 10.1038/s12276-021-00571-5Hoo JY, Kumari Y, Shaikh MF, Hue SM, Goh BH. Zebrafish: A versatile animal model for fertility research. BioMed Res Int. 2016; 2016: 9732780. doi: 10.1155/2016/9732780Hoo JY, Kumari Y, Shaikh MF, Hue SM, Goh BH. Zebrafish: A versatile animal model for fertility research. BioMed Res Int. 2016; 2016: 9732780. doi: 10.1155/2016/9732780Habjan E, Schouten GK, Speer A, van Ulsen P, Bitter W. Diving into drug-screening: Zebrafish embryos as an in vivo platform for antimicrobial drug discovery and assessment. FEMS Microbiol Rev. 2024; 48(3): fuae011. doi: 10.1093/femsre/fuae011Habjan E, Schouten GK, Speer A, van Ulsen P, Bitter W. Diving into drug-screening: Zebrafish embryos as an in vivo platform for antimicrobial drug discovery and assessment. FEMS Microbiol Rev. 2024; 48(3): fuae011. doi: 10.1093/femsre/fuae011Lubin A, Otterstrom J, Hoade Y, Bjedov I, Stead E, Whelan M, et al. A versatile, automated and high-throughput drug screening platform for zebrafish embryos. Biol Open. 2021; 10(9): bio058513. doi: 10.1242/bio.058513Lubin A, Otterstrom J, Hoade Y, Bjedov I, Stead E, Whelan M, et al. A versatile, automated and high-throughput drug screening platform for zebrafish embryos. Biol Open. 2021; 10(9): bio058513. doi: 10.1242/bio.058513Качанов Д.А., Лакеенков Н.М. Danio rerio (zebrafish) как универсальный модельный объект в доклинических исследованиях. FORCIPE. 2018; 1(1): 49-54.Kachanov DA, La keenkov NM. Danio rerio (zebrafish) – an universal model object in preclinical studies. FORCIPE. 2018; 1(1): 49-54. (In Russ.).Смородинская С.В., Симаков Ю.Г. Изменение структуры ДНК и морфологии ядер эритроцитов Danio rerio при загрязнении водной среды бихромата калия. Питание 2035. Физиология, биофизика и биотехнология: Сборник материалов научно-практической конференции. Тамбов; 2019: 110-115.Smorodinskaya SV, Simakov YuG. Changes in the DNA structure and morphology of the nuclei of Danio rerio erythrocytes when the aquatic environment is polluted with potassium dichromate. Nutrition 2035. Physiology, Biophysics and Biotechnology: Proceedings of the Research and Practical Conference. Tambov; 2019: 110-115. (In Russ.).Методические указания по разработке нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. М.; 2009.Methodological guidelines for the development of water quality standards for fishery waters, including standards for maximum permissible concentrations of harmful substances in the fishery waters. Moscow; 2009. (In Russ.).Булгакова Я.В., Дорохов Е.В., Косолапова И.В., Мануковская О.В. Микроядерный тест буккального эпителия как метод скрининга в онкологии. Вестник Авиценны. 2018; 20(1): 47-51.Bulgakova YaV, Dorokhov EV, Kosolapova IV, Manukovskaya OV. Micronuclear test of the buccal epithelium as the screening method in oncology. Avicenna Bulletin. 2018; 20(1): 47-51. (In Russ.). doi: 10.25005/2074-0581-2018-20-1-47-51Зверева Д.Е. Использование микроядерного теста при оценке генотоксических свойств лекарственных веществ. Вестник молодых ученых и специалистов Челябинской области. 2019; 2(25): 10-20.Zvereva DE. Application of micronucleus test for evaluation of genotoxic properties of drugs. Vestnik molodykh uchenykh i spetsialistov Chelyabinskoy oblasti. 2019; 2(25): 10-20. (In Russ.).Мавликеев М.О., Киясов А.П., Деев Р.В., Чернова О.М., Емелин А.М. Гистологическая техника в патоморфологической лаборатории. М.: Практическая медицина; 2023.Mavlikeev MO, Kiyasov AP, Deev RV, Chernova OM, Emelin AM. Histological technique in the pathology laboratory. Moscow: Prakticheskaya meditsina; 2023. (In Russ.).Методы испытания по воздействию химической продукции на организм человека. Микроядерный тест на клетках млекопитающих in vitro: Межгосударственный стандарт ГОСТ 32635. М.: Стандартиформ; 2020.Test methods for the effects of chemical products on the human body. Micronucleus test on mammalian cells in vitro: Interstate standard GOST 32635. Moscow: Standartiiform; 2020. (In Russ.).Автандилов Г.Г. Компьютерная микротелефотометрия в диагностической гистоцитопатологии. М.: РМАПО; 1996.Avtandilov GG. Computer microtelephotometry in diagnostic histocytopathology. Moscow: Russian Medical Academy of Continuing Professional Education; 1996. (In Russ.).Утемисова А.А., Романов П.Ю. Некоторые методы построения кривых Безье. Математическое и программное обеспечение систем в промышленности и социальных сферах. 2018; 6(1): 20-24.Utemisova AA, Romanov PYu. Some methods for constructing Bézier curves. Software of Systems in the Industrial and Social Fields. 2018; 6(1): 20-24. (In Russ.). doi: 10.18503/2306- 2053-2018-6-1-20-24Исаев Д.А., Гурьев Д.В., Блохина Т.М., Яшкина Т.И., Осипов А.Н. Эмбриологические и тератологические эффекты излучения у рыб (Danio rerio). Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2020; 65(6): 11-16.Isaev DA, Guryev DV, Blokhina TM, Yashkina TI, Osipov AN. Embryotoxic and teratogenic effects of gamma radiation on zebrafish (Danio rerio). Medical Radiology and Radiation Safety. 2020; 65(6): 11-16. (In Russ.). doi: 10.12737/1024-6177-2020-65-6-11-16Ting Goh VS, Fujishima Y, Nakayama R, Takebayashi K, Yoshida MA, Kasai K, et al. Manual scoring with shortened 48 h cytokinesis-block micronucleus assay feasible for triage in the event of a mass-casualty radiation accident. Radiat Res. 2023; 199(4): 385-395. doi: 10.1667/RADE-22-00191.1Ting Goh VS, Fujishima Y, Nakayama R, Takebayashi K, Yoshida MA, Kasai K, et al. Manual scoring with shortened 48 h cytokinesis-block micronucleus assay feasible for triage in the event of a mass-casualty radiation accident. Radiat Res. 2023; 199(4): 385-395. doi: 10.1667/RADE-22-00191.1Маркина Т.Н., Аклеев А.В., Веремеева Г.А. Пролиферационная активность и клеточный цикл лимфоцитов периферической крови (ЛПК) человека и отдаленные сроки после хронического радиационного воздействия. Радиация и риск. 2011; 20(1): 40-57.Markina TN, Akleyev AV, Veremeyeva GA. Proliferative activity and cell cycle of peripheral blood lymphocytes (PBL) at late time after chronic radiation exposure in man. Radiation and Risk. 2011; 20(1): 40-57. (In Russ.).Anbumani S, Mohankumar MN. Gamma radiation induced micronuclei and erythrocyte cellular abnormalities in the fish Catla catla. Aquat Toxicol. 2012; 122-123: 125-132. doi: 10.1016/j.aquatox.2012.06.001Anbumani S, Mohankumar MN. Gamma radiation induced micronuclei and erythrocyte cellular abnormalities in the fish Catla catla. Aquat Toxicol. 2012; 122-123: 125-132. doi: 10.1016/j.aquatox.2012.06.001

The authors declare that there are no conflicts of interest present.