RUDN Journal of MedicineRUDN Journal of MedicineВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина2313-02452313-0261Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)2656010.22363/2313-0245-2021-25-2-147-153CLINICAL PHYSIOLOGHYКЛИНИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯResearch ArticleCytogenetic effect of caffeine in the micronucleus testОценка цитогенетического действия кофеина в микроядерном тестеhttps://orcid.org/0000-0003-4628-9519DurnovaN. A.ДурноваН. А.ndurnova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5387-1606KlantsatayaA. R.КланцатаяА. Р.ndurnova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4432-5555KurchatovaM. N.КурчатоваМ. Н.ndurnova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8043-3142KaretnikovaA. Yu.КаретниковаА. Ю.ndurnova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0022-8318SheremetyevaA. S.ШереметьеваА. С.ndurnova@mail.ruSaratov State Medical UniversityСаратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского25052021252EXPERIMENTAL AND CLINICAL PHYSIOLOGYЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ14715325052021Copyright ©; 2021, Durnova N.A., Klantsataya A.R., Kurchatova M.N., Karetnikova A.Y., Sheremetyeva A.S.Copyright ©; 2021, Дурнова Н.А., Кланцатая А.Р., Курчатова М.Н., Каретникова А.Ю., Шереметьева А.С.2021Durnova N.A., Klantsataya A.R., Kurchatova M.N., Karetnikova A.Y., Sheremetyeva A.S.Дурнова Н.А., Кланцатая А.Р., Курчатова М.Н., Каретникова А.Ю., Шереметьева А.С.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/medicine/article/view/26560

Relevance. The consumption of caffeine-containing food in the modern world must necessarily be safe for humans, including should not affect the hereditary material of the body. Objective: to determine the possible effect of caffeine at the cytogenetic level by the micronucleus method on erythrocytes. Materials and Methods. The objects for the study were non-linear mice, which were divided into 6 groups - one control group and 5 experimental groups. The first experimental group and the second in the experiment received caffeine in doses of 40 mg/kg and 100 mg/kg.The control group received saline. Caffeine was administered orally. The mutagen (dioxidine) was injected intraperitoneally. On the 5th day of the experimental study, we performed blood sampling for cytogenetic analysis. Results and Discussion. Our study of the caffeine preparation made it possible to determine the following patterns. Firstly, when administered within 5 days, caffeine at a dose of 40 and 100 mg/kg did not cause an increase in the number of micronuclei in erythrocytes in mice. Secondly, the combined use of caffeine (both at a dose of 40mg/kgand at a dose of 100 mg / kg) and dioxidine significantly increased the level of micronuclei in comparison with the control group. Thirdly, caffeine at a dose of 40mg/kgdid not increase the mutagenic activity of dioxidine, but a dose of caffeine of 100mg/kgwhen combined with a mutagen led to a significant increase in the level of cytogenetic damage. Conclusion. According to our data, caffeine in the experimental study was not a mutagen, but at a dose of 100 mg/kg it represented a comutagenic effect.

Актуальность. Употребление кофеинсодержащих продуктов питания в современном мире обязательно должно быть безопасным для человека, в том числе не должно влиять на наследственный материал организма. Цель исследования: определить возможное действие кофеина на цитогенетическом уровне микроядерным методом на эритроцитах. Материалы и методы. Объектами для исследования выбраны нелинейные мыши, которые были поделены на 6 групп - одна группа контрольная и 5 групп опытных. Первая опытная группа и вторая в эксперименте получали кофеин в дозах 40 мг/кг и 100 мг/кг. Третьей группе вводили диоксидин (доза равнялась 200 мг/кг). Четвертая и пятая группа подвергалась воздействию кофеина в дозах 40 мг/кг и 100 мг/кг совместно с диоксидином. Контрольная группа получала физиологический раствор. Кофеин вводили перорально. Мутаген (диоксидин) вводился внутрибрюшинно. На 5-е сутки экспериментального исследования мы проводили забор крови на цитогенетический анализ. Результаты и обсуждение. Наше исследование препарата кофеина позволило определить следующие закономерности. Во-первых, при введении в течение 5 дней кофеин в дозе 40 и 100 мг/кг не вызывал увеличения количества микроядер в эритроцитах крови у мышей. Во-вторых, сочетанное применение кофеина (как в дозе 40 мг/кг, так и в дозе 100 мг/кг) и диоксидина достоверно повышало уровень микроядер по сравнению с группой контроля. В-третьих, кофеин в дозе 40 мг/кг не увеличил мутагенную активность диоксидина, но доза кофеина в 100 мг/кг при сочетанном применении с мутагеном привела к достоверному повышению уровня цитогенетических повреждений. Выводы. По нашим данным, кофеин в экспериментальном исследовании не являлся мутагеном, но в дозе 100 мг/кг оказывал комутагенное действие.

caffeinedioxidinemicronucleiкофеиндиоксидинмикроядраChu YF. Coffee: emerging health effects and disease prevention. Wiley-Blackwell. 2012. Р. 352.Chu Y.F. Coffee: emerging health effects and disease prevention. Wiley-Blackwell. 2012. Р. 352.Porta M, Vioque J, Ayude D, Alguacil J, Jariod M, Ruiz L, et al. Coffee drinking: the rationale for treating it as a potential effect modifier of carcinogenic exposures. European journal of epidemiology. 2003;18(4):289-298.Porta M., Vioque J., Ayude D., Alguacil J., Jariod M., Ruiz L., et al. Coffee drinking: the rationale for treating it as a potential effect modifier of carcinogenic exposures // European Journal of Epidemiology. 2003. Vol. 18. №4. P. 289–298.Kozachuk IV. On the problem of physiological effects of caffeine on human organism. Russian Universities Reports. Mathematics. 2009; 14(1):45-47. (In Russ).Козачук И.В. К вопросу о физиологических эффектах кофеина на организм человека // Вестник российских университетов. Математика. 2009. Т. 14. № 1. С. 45-47.Sivolap YuP, Damulin IV. Сaffeine and Alzheimer’s disease. Neurology Bulletin.2017; 49(4):5-10. (In Russ).Сиволап Ю.П., Дамулин И.В. Кофеин и болезнь Альцгеймера // Неврологический вестник. 2017. Т. 49. № 4. С. 5-10.Bohn SK, Ward NC, Hodgson JM, Croft KD. Effects of tea and coffee on cardiovascular disease risk. Food &Function.2012;3(6):575-591.Bohn S.K., Ward N.C., Hodgson J.M., Croft K.D. Effects of tea and coffee on cardiovascular disease risk // Food &Function. 2012. Vol. 3. № 6. P. 575-591.Proskuryakova TV, Grishin ME. Caffeine and mental health. Psihicheskoe zdorov’e. 2016;14(10):76-82. (In Russ).Проскурякова Т.В., Гришин М.Э. Кофеин и психическое здоровье // Психическое здоровье. 2016. Т. 14. № 10. С. 76–82.Azimova YE, Rachin AP. Migraine, caffeine, ergotamine: the classic trio. Poliklinika. 2016;(1):28-30. (In Russ).Азимова Ю.Э., Рачин А.П. Мигрень, кофеин, эрготамин: классическое трио // Поликлиника. 2016. № 1. С. 28–30.Cano-Marquina A, Tarin JJ, Cano A. The impact of coffee on health. Maturitas. 2013;75(1):7-21.Cano-Marquina A., Tarin J.J., Cano A. The impact of coffee on health // Maturitas. 2013. Vol. 75. № 1. P. 7–21.Zainullin RA, Kunakova RV, Egorova EYu. Coffee, caffeine and human genetics. Beer and beverages. 2015;(6):50-54. (In Russ).Зайнуллин Р.А., Кунакова Р.В., Егорова Е.Ю. Кофе, кофеин и генетика человека // Пиво и напитки. 2015. № 6. С. 50–54.Brambilla G, Martelli A. Update on genotoxicity and carcinogenicity testing of 472 marketed pharmaceuticals. Mutation Research. Reviews in Mutation Research. 2009;681(2-3):209-229.Brambilla G., Martelli A. Update on genotoxicity and carcinogenicity test in gof 472 marketed pharmaceuticals // Mutation Research. Reviews in Mutation Research. 2009. Vol. 681. № 2–3. P. 209–229.Golubeva IS, Barmashov AE, Rudakova AA, Baryshnikova MA, Rukk NS, Skryabina AYu, et al.Сytotoxicity of zinc (II) and cadmium (II) iodide complexes with antipyrine, caffeine and phenantroline. Russian Journal of Biotherapy.2017;16(3):75-78. (In Russ). doi: 10.17650/1726-9784-2017-16-3-75-78Голубева И.С., Бармашов А.Е., Рудакова А.А., Барышникова М.А., Рукк Н.С., Скрябина А.Ю. и др. Цитотоксическая активность комплексов иодидов цинка и кадмия с антипирином, кофеином и фенантролином // Российский биотерапевтический журнал. 2017. Т. 16. № 3. С. 75-78. doi: 10.17650/1726-9784-2017-16-3-75-78Selivyorstov YuA, Babin ME. Caffeine and neurodegenerative disorders. Medical alphabet. 2018; 2 (17(354)):37-42. (In Russ).Селиверстов Ю.А., Бабин М.Е. Кофеин и его влияние на нейродегенеративные заболевания // Медицинский алфавит. 2018. Т. 2. № 17. С. 37–42.Kurpyakova AF, Bykov VN, Chepur SV, Yudin MA, Nikiforov AS. Examination of the effectiveness of a combination of dithionite, ketorolac and caffeine on the model of a rat heavy poisoning by ethanol. Toxicological Review.2011;5(110):14-17. (In Russ).Курпякова А.Ф., Быков В.Н., Чепур С.В., Юдин М.А., Никиф оров А.С. Изучение эффективности комбинации дитионита, кеторолака и кофеина на модели тяжелого отравления крыс этанолом // Токсикологический вестник. 2011. № 5. Т. 110. С. 14–17.Kuryleva OM, Gracheva ON, Vyatleva OA, Kuznetsova EG, Salomatina LA, Sevastianov VL. Investigation of specific efficacy of caffeine transdermal therapeutic system on healthy volunteers. Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2008;1:40-44.(In Russ).Курылева О.М., Грачева О.Н., Вятлева О.А., Кузнецова Е.Г., Саломатина Л.А., Севастьянов В.И. Исследования специфической эффективности трансдермальной терапевтической системы кофеина на здоровых добровольцах // Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2008. № 1. С. 40–44.Severina TG. Effect of caffeine sodium benzoate on the activity of liver lysosomal enzymes and the resistance of rats to acute immersion hypothermia. Voennaj amedicina. 2009;2(51):110-114. (In Russ).Северина Т.Г. Влияние кофеин-бензоата натрия на активность лизосомных ферментов печени и устойчивость крыс к острой иммерсионной гипотермии // Военная медицина. 2009. № 2. Т. 51. С. 110–114.Levikin KE, Kachanov DA, Lapkina GYA, Slobozhanin AA, Pavlysh AV. Comparative effects of antidepressants of various pharmacological groups on the behavior of adult Danio rerio. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy.2020;18(1):51-56. (In Russ). doi: 10.17816/RCF18151-56Левикин К.Е., Качанов Д.А., Лапкина Г.Я., Слобожанин А.А., Павлыш А.В. Сравнительные эффекты влияния антидепрессантов разных фармакологических групп на поведение взрослых особей Danio rerio // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2020. Т. 18. № 1. С. 51–56. doi: 10.17816/RCF18151-56Arushanyan EB, Popov AV. Peculiarities of the temporal organization of the behavioral response to caffeine in rats. Experimental and Clinical Pharmacology. 2005;68(1):10-12. (In Russ).Арушанян Э.Б., Попов А.В. Особенности временной организации поведенческого ответа крыс на кофеин // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2005. Т. 68. № 1. С. 10–12.Podolsky IN, Shtrygol SYu, Zubkov VA, Gritsenko IS. Interaction of perspective antidepressant with nootropic properties 2-methyl-3-phenylaminomethylquinolin-4-one with cns stimulants and depressants. Medical Herald of the South of Russia. 2014;(1):80-84. (In Russ). doi: 10.21886/2219-8075-2014-1-80-84Подольский И.Н., Штрыголь С.Ю., Зубков В.А., Гриценко И.С. Взаимодействие перспективного антидепрессанта с ноотропными свойствами 2-метил-3-фениламинометилхинолин4-онас веществами, возбуждающими и угнетающими ЦНС // Медицинский вестник Юга России. 2014. № 1. С. 80–84. doi: 10.21886/2219-8075-2014-1-80-84Skamrova GB, Prylutskyy YuI, Evstigneev MP. Combined effect of electromagnetic radiation, dna-intercalators, C60 fullerene and caffeine on human buccal epithelium cells. Biotechnologia Acta. 2014;7(2):54-62. (In Russ).Скамрова Г.Б., Прилуцкий Ю.И., Евстигнеев М.П. Комбинированное действие электромагнитного излучения, ДНКинтеркаляторов, С 60-фуллерена и кофеина на клетки буккального эпителия человека // Biotechnologia Acta. 2014. Т. 7. № 2. С. 54–62.Durnev AD, Kulakova AV, Zhanataev AK, Oganesyants LA. Evaluation of the cytogenetic and mutagen-modifying activity of caffeine in mouse bone marrow cells. Hygiene and Sanitation. 2015;94(3):106-110. (In Russ).Дурнев А.Д., Кулакова А.В., Жанатаев А.К., Оганесянц Л.А. Оценка цитогенетической и мутаген-модифицирующей активности кофеина в клетках костного мозга мышей // Гигиена и санитария. 2015. Т. 94. № 3. C. 106–110.Ferguson LR, Philpott M. Nutrition and mutagenesis. Annu. Rev. Nutr. 2008;28:313-329.Ferguson L.R., Philpott M. Nutrition and mutagenesis // Annu. Rev. Nutr. 2008. Vol. 28. P. 313–329.Mironov AN, Bunyatyan ND, Vasiliev AN, Verstakova OL, Zhuravleva MV, Lepakhin VK, et al. Guidelines for conducting preclinical studies of drugs. Moscow: Neck and K; 2012. (In Russ).Миронов А.Н., Бунятян Н.Д., Васильев А.Н., Верстакова О.Л., Журавлева М.В., Лепахин В.К., и др. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. М.: Гриф и К, 2012. 862 с.Timson J. Caffeine. Mutation Research. Reviews in Genetic Toxicology. 1977;47:1-52.Timson J. Caffeine // Mutation Research. Reviews in Genetic Toxicology. 1977. Vol. 47. P. 1–52.Hatzi VI, Karakosta M, Barszczewska K, Karachristou I, Pantelias G, Terzoudi GI. Low concentrations of caffeine induce asymmetric cell division as observed in vitro by means of the CBMN-assay and iFISH. Mutation Research. Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2015;793:71-78.Hatzi V.I., Karakosta M., Barszczewska K., Karachristou I., Pantelias G, Terzoudi G.I. Low concentrations of caffeine induce asymmetric cell division as observed in vitro by means of the CBMN-assay and Ifish // Mutation Research. Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2015. Vol. 793. P. 71–78.Woziwodzka A, Gołuński G, Wyrzykowski D, Kaźmierkiewicz R, Piosik J. Caffeine and Other Methylxanthines as Interceptors of Food-Borne Aromatic Mutagens: Inhibition of Trp-P-1 and Trp-P-2 Mutagenic Activity. Chemical Research in Toxicology. 2013;26(11):1660-1673. doi: 10.1021/tx4002513Woziwodzka A., Gołuński G., Wyrzykowski D., Kaźmierkiewicz R., Piosik J. Caffeine and Other Methylxanthines as Interceptors of Food-Borne Aromatic Mutagens: Inhibition of Trp-P-1 and Trp-P-2 Mutagenic Activity. Chemical Research in Toxicology. 2013. Vol. 26. Т. 11. P. 1660-1673. doi: 10.1021/tx4002513Durnova NA, Karetnikova AYu., Isaev DS, Klantsataya AR, Sheremetyeva AS. Complex effect of caffeine and dioxidine on behavioral responsesin mice in Porsolt test. RUDN Journal of Medicine. 2020;24(4):315-324. doi: 10.22363/2313-0245-2020-24-4-315-324 (In Russ).Дурнова Н.А., Каретникова А.Ю., Исаев Д.С., Кланцатая А.Р., Шереметьева А.С. Комплексное воздействие кофеина и диоксидина в тесте Порсолта на поведенческие реакции мышей // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина. 2020. Т. 24. № 4. С. 315–324. doi: 10.22363/2313-0245-2020-24-4-315-324Bunting SY, Lapworth DJ, Crane EJ, Grima-Olmedo J, Koroša A, Kuczyńska A, Mali N, Rosenqvist L, van Vliet ME, Togola A, Lopez B. Emerging organic compounds in European groundwater. Environ Pollut. 2020;3:115945.Bunting S.Y., Lapworth D.J., Crane E., Grima-Olmedo J., Koroša A., Kuczyńska A., Mali N., Rosenqvist L., van Vliet M.E., Togola A., Lopez B. Emerging organic compounds in European groundwater // Environ Pollut. 2020; 3:115945.Um CY, McCullough ML, Guinter MA, Campbell PT, Jacobs EJ, Gapstur SM. Coffee consumption and risk of colorectal cancer in the Cancer Prevention Study-II Nutrition Cohort. Cancer Epidemiol. 2020;67:101730.Um C.Y., McCullough M.L., Guinter M.A., Campbell P.T., Jacobs E.J., Gapstur S.M. Coffee consumption and risk of colorectal cancer in the Cancer Prevention Study-II Nutrition Cohort // Cancer Epidemiol. 2020. Vol. 67. P. 101730.