Siberian Journal of Life Sciences and AgricultureSiberian Journal of Life Sciences and AgricultureSiberian Journal of Life Sciences and Agriculture2658-66492658-6657Science and Innovation Center Publishing House44312910.12731/2658-6649-2026-18-1-1394PSMHJUPublic Health and Preventive MedicineЗдравоохранение и профилактическая медицинаResearch ArticleExperimental evaluation of effectiveness of a bioprophylactic complex administered during cadmium chloride exposure combined with physical exerciseЭкспериментальная оценка эффективности биопрофилактического комплекса в условиях сочетанного действия хлорида кадмия и физической нагрузкиhttps://orcid.org/0000-0002-0097-784536632768200T-2027-2018МинигалиеваИльзира АмировнаMinigalievaIlzira A.
Россия

зав. отдела токсикологии и биопрофилактики, д.б.н.

Head of the Department of Toxicology and Bioprophylaxis, Doctor of Biological Sciences

ilzira-minigalieva@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8284-000857727271500HOH-8601-20238293-8305ШабардинаЛада ВладимировнаShabardinaLada V.
Россия

м.н.с. отдела токсикологии и биопрофилактики

Junior Researcher, Department of Toxicology and Bioprophylaxis

lada.shabardina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2726-925955857666100СахаутдиноваРената РашидовнаSakhautdinovaRenata R.
Россия

зав. ДЛО НПО Лабораторно-диагностических технологий

Head of the Diagnostic Laboratory Department of the Research and Production Association of Laboratory and Diagnostic Technologies, Candidate of Medical Sciences

sahautdinova@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1743-764235281187300T-2882-2018СутунковаМарина ПетровнаSutunkovaMarina P.
Россия

директор ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора; и.о. зав. кафедрой, доцент УГМУ Минздрава России, д.м.н.

Director, Doctor of Medical Sciences; Docent, Head of the Department of Occupational Hygiene and Medicine

marinasutunkova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5576-365XAEG-9819-20226156-0729УнесихинаМария СергеевнаUnesikhinaMaria S.
Россия

м.н.с. отдела молекулярной биологии и электронной микроскопии

Junior Researcher, Department of Molecular Biology and Electron Microscopy

unesihinams@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6819-3185G-5511-2017МакеевОлег ГермановичMakeyevOleg G.
Россия

зав. каф. биологии и биотехнологий, д.м.н., профессор

Head of the Department of Biology and Biotechnologies, Doctor of Medical Sciences, Professor

oomt305@mail.ruФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП РоспотребнадзораYekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial WorkersФГБОУ ВО УГМУ Минздрава РоссииUral State Medical Universityru28022026202618141443931072026Copyright ©; 2026, Minigalieva I.A., Shabardina L.V., Sakhautdinova R.R., Sutunkova M.P., Unesikhina M.S., Makeyev O.G.Copyright ©; 2026, Минигалиева И.А., Шабардина Л.В., Сахаутдинова Р.Р., Сутункова М.П., Унесихина М.С., Макеев О.Г.2026Minigalieva I.A., Shabardina L.V., Sakhautdinova R.R., Sutunkova M.P., Unesikhina M.S., Makeyev O.G.Минигалиева И.А., Шабардина Л.В., Сахаутдинова Р.Р., Сутункова М.П., Унесихина М.С., Макеев О.Г.https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0https://journals.rcsi.science/2658-6649/article/view/443129

Background. The level of chemical load remains high. The risk of developing occupational diseases is posed by the combination of exposure to industrial hazards, including chemical pollution, and heavy muscle load. Increasing the body resistance to such adverse impact is an important task for health care systems and the economy. Bioprophylaxis is one of the promising ways to solve this problem.

Purpose. To substantiate the effectiveness of a bioprophylactic complex administered during subchronic cadmium chloride exposure combined with physical exercise in an experiment on rats.

Materials and methods. The experiment was conducted on male Wistar rats. The animals were exposed to cadmium chloride and had physical exercise with some rats receiving a bioprophylactic complex (BPC). After exposure cessation, we assessed hematological, cytological, histological, and metabolic parameters, as well as the DNA fragmentation coefficient. The statistical data analysis was performed using the Student’s t-test (p<0.05); the results of the metabolomic study were subjected to discriminant analysis and the analysis if variance (ANOVA) (p<0.05).

Results. Test results showed a number of negative post-exposure shifts in hematological, cytological, histological, and metabolomic parameters, as well as an increase in genetic aberrations related to the polysystemic toxicity of cadmium and the ambiguous effect of physical activity on poisoning. Most of the adverse effects were leveled by administration of the BPC.

Conclusion. The protective effect of BPC demonstrated in the experiment indicates its potential to prevent occupational diseases in individuals doing heavy work and being simultaneously exposed to toxicants.

Limitations of the study. The experimental study was conducted on laboratory animals of only one biological species. Cadmium (in the form of its soluble salt – cadmium chloride) was used only in one concentration while muscle load was of only one intensity.

Обоснование. Уровень химической нагрузки остается стабильно высоким. Риск развития профессионально обусловленных заболеваний создается комплексным воздействием вредных производственных факторов, включая химическое загрязнение и тяжелую мышечную нагрузку. Повышение сопротивляемости организма такому воздействию важная задача для систем здравоохранения и экономики. Биологическая профилактика – один из перспективных способов решения этой задачи.

Цель – экспериментально обосновать эффективность биопрофилактического комплекса в условиях субхронической интоксикации хлоридом кадмия на фоне физической нагрузки в эксперименте на крысах.

Материалы и методы. Эксперимент проведен на крысах-самцах Wistar. Животные подвергались сочетанному действию хлорида кадмия и физической нагрузки, часть крыс – получала биопрофилактический комплекс (БПК). По окончании эксперимента оценивались гематологические, цитологические, гистологические, метаболомные показатели, а также коэффициент фрагментации ДНК. Статистическую обработку данных проводили с применением t-критерия Стьюдента (p<0,05), результаты метаболомного исследования подвергались дискриминантному и дисперсионному анализу ANOVA (p<0,05).

Результаты. Анализ полученных данных выявил негативные сдвиги гематологических, цитологических, гистологических, метаболомных показателей, увеличение генетических аберраций после воздействия изучаемых факторов, что обусловлено полисистемной токсичностью кадмия и неоднозначным влиянием физической нагрузки на процессы интоксикации. Бόльшая часть выявленных нарушений была нивелирована применением БПК.

Заключение. Продемонстрированное протекторное действие БПК указывает на его потенциал в профилактике профессиональных патологий у лиц, подверженных сочетанному действию токсикантов и физических нагрузок.

Ограничение исследования. Экспериментальное исследование было проведено на лабораторных животных только одного биологического вида. Кадмий (в форме растворимой соли – хлорида кадмия) использовался только в одной концентрации, мышечная нагрузка – только одной интенсивности.

кадмийфизическая нагрузкатоксичностьбиопрофилактикакрысыcadmiumphysical exercisetoxicitybioprophylaxisratsKokaev, R. I., & Brin, V. B. (2020). The effect on some water-electrolyte and hemodynamic parameters of cadmium administration under a calcitonin-induced hypocalcemia model. Modern Problems of Science and Education, (1). https://doi.org/10.17513/spno.29568. EDN: https://elibrary.ru/JHPMPJКокаев, Р. И., & Брин, В. Б. (2020). Влияние на некоторые водо-электролитные и гемодинамические показатели введения кадмия на фоне кальцитонин-вызванной модели гипокальциемии. Современные проблемы науки и образования, (1). https://doi.org/10.17513/spno.29568. EDN: https://elibrary.ru/JHPMPJMayorova, E. A., & Kornyakova, V. V. (2022). Development of oxidative stress during physical activity in athletes. Scientific Bulletin of Omsk State Medical University, 2(2), 17–22. EDN: https://elibrary.ru/RWEKAHМайорова, Е. А., & Корнякова, В. В. (2022). Развитие окислительного стресса при физических нагрузках у спортсменов. Научный вестник Омского государственного медицинского университета, 2(2), 17–22. EDN: https://elibrary.ru/RWEKAHMinigalieva, I. A., Ryabova, Yu. V., Sutunkova, M. P., [et al.]. (2021). Combined effect of lead and physical activity on the rat organism in a subchronic experiment. Hygiene and Sanitation, 100(12), 1404–1411. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-12-1404-1411. EDN: https://elibrary.ru/SJNNKHМинигалиева, И. А., Рябова, Ю. В., Сутункова, М. П., [и др.]. (2021). Сочетанное действие свинца и физической нагрузки на организм крыс в субхроническом эксперименте. Гигиена и санитария, 100(12), 1404–1411. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-12-1404-1411. EDN: https://elibrary.ru/SJNNKHMinigalieva, I. A., Shabardina, L. V., Ryabova, Yu. V., [et al.]. (2025). Experimental study of the combined effect of benzene and physical activity on rats. Hygiene and Sanitation, 104(1), 101–109. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2025-104-1-101-109. EDN: https://elibrary.ru/QZVRNEМинигалиева, И. А., Шабардина, Л. В., Рябова, Ю. В., [и др.]. (2025). Экспериментальное изучение сочетанного действия бензола и физической нагрузки на крыс. Гигиена и санитария, 104(1), 101–109. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2025-104-1-101-109. EDN: https://elibrary.ru/QZVRNEMinigalieva, I. A., Shabardina, L. V., Ryabova, Yu. V., [et al.]. (2024). Experimental investigation of changes in the toxic effects of cadmium under physical activity. Hygiene and Sanitation, 103(8), 895–905. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2024-103-8-895-905. EDN: https://elibrary.ru/DJJVXNМинигалиева, И. А., Шабардина, Л. В., Рябова, Ю. В., [и др.]. (2024). Экспериментальное исследование изменения токсических эффектов действия кадмия на фоне физической нагрузки. Гигиена и санитария, 103(8), 895–905. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2024-103-8-895-905. EDN: https://elibrary.ru/DJJVXNPrivalova, L. I., Klinova, S. V., Minigaleeva, I. A., [et al.]. (2020). Method for increasing the body’s resistance to the combined harmful effects of lead and cadmium [Russian Federation Patent No. 2712954 C1].Привалова, Л. И., Клинова, С. В., Минигалеева, И. А., [и др.]. (2020). Способ повышения устойчивости организма к комбинированному вредному действию свинца и кадмия [Патент РФ № 2712954 С1].Ryabova, Yu. V., Shabardina, L. V., Keskevich, A. A., [et al.]. (2024). Neurotoxic effects of the combined action of cadmium chloride and physical activity and the protective effect of biopreventive agents. Hygiene and Sanitation, 103(2), 165–171. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2024-103-2-165-171. EDN: https://elibrary.ru/UAPWUTРябова, Ю. В., Шабардина, Л. В., Кескевич, А. А., [и др.]. (2024). Нейротоксические эффекты сочетанного действия хлорида кадмия и физической нагрузки и протекторное действие биопрофилактических средств. Гигиена и санитария, 103(2), 165–171. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2024-103-2-165-171. EDN: https://elibrary.ru/UAPWUTSutunkova, M. P., Makeev, O. G., Privalova, L. I., [et al.]. (2018). Genotoxic effect of exposure to certain elemental or element-oxide nanoparticles and its attenuation by a complex of bioprotectors. Occupational Health and Industrial Ecology, (11), 10–16. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2018-11-10-16. EDN: https://elibrary.ru/YNKBHFСутункова, М. П., Макеев, О. Г., Привалова, Л. И., [и др.]. (2018). Генотоксический эффект воздействия некоторых элементных или элементнооксидных наночастиц и его ослабление комплексом биопротекторов. Медицина труда и промышленная экология, (11), 10–16. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2018-11-10-16. EDN: https://elibrary.ru/YNKBHFCiarrocca, M., Rosati, M. V., Tomei, F., [et al.]. (2015). Correlation between cadmium and blood counts in workers exposed to urban stressor. Archives of Environmental & Occupational Health, 70, 70–76. https://doi.org/10.1080/19338244.2013.778807Conroy, M. J., Andrews, R. M., Andrews, S., [et al.]. (2024). LIPID MAPS: update to databases and tools for the lipidomics community. Nucleic Acids Research, 52, D1677–D1682. https://doi.org/10.1093/nar/gkad896. EDN: https://elibrary.ru/ZWDOLZEl-Boshy, M., Ashshi, A., Gaith, M., [et al.]. (2017). Studies on the protective effect of the artichoke (Cynara scolymus) leaf extract against cadmium toxicity-induced oxidative stress, hepatorenal damage, and immunosuppressive and hematological disorders in rats. Environmental Science and Pollution Research, 24, 12372–12383. https://doi.org/10.1007/s11356-017-8876-x. EDN: https://elibrary.ru/CCJAVKFantacone, M. L., Lowry, M. B., Uesugi, S. L., [et al.]. (2020). The effect of a multivitamin and mineral supplement on immune function in healthy older adults: A double-blind, randomized, controlled trial. Nutrients, 12(8), 2447. https://doi.org/10.3390/nu12082447. EDN: https://elibrary.ru/FHJMFFGad El-Hak, H. N., & Mohamed, F. H. (2023). Effect of lactoferrin supplement on cadmium chloride induced toxicity to male rats: Toxicopathological, ultrastructural and immunological studies. International Immunopharmacology, 125, 111182. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2023.111182. EDN: https://elibrary.ru/TMSMDMGenchi, G., Sinicropi, M. S., Lauria, G., Carocci, A., [et al.]. (2020). The effects of cadmium toxicity. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17, 3782. https://doi.org/10.3390/ijerph17113782. EDN: https://elibrary.ru/KHDISIHe, Z., Shen, P., Feng, L., [et al.]. (2022). Cadmium induces liver dysfunction and ferroptosis through the endoplasmic stress-ferritinophagy axis. Ecotoxicology and Environmental Safety, 245, 114123. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2022.114123. EDN: https://elibrary.ru/VOXXZVHong, H., Xu, Y., Xu, J., [et al.]. (2021). Cadmium exposure impairs pancreatic β-cell function and exaggerates diabetes by disrupting lipid metabolism. Environment International, 149, 106406. https://doi.org/10.1016/j.envint.2021.106406. EDN: https://elibrary.ru/XDAUXPIbarra-Rodríguez, D., Lizardi-Mendoza, J., López-Maldonado, E. A., & Oropeza-Guzmán, M. T. (2017). Capacity of ‘nopal’ pectin as a dual coagulant-flocculant agent for heavy metals removal. Chemical Engineering Journal, 323, 19–28. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.04.087. EDN: https://elibrary.ru/YVSTBUIsoda, H., Motojima, H., Onaga, S., [et al.]. (2014). Analysis of the erythroid differentiation effect of flavonoid apigenin on K562 human chronic leukemia cells. Chemico-Biological Interactions, 220, 269–277. https://doi.org/10.1016/j.cbi.2014.07.006. EDN: https://elibrary.ru/YEXQEDKamenova, K., Gluhcheva, Y., Dorkov, P., & Ivanova, J. (2019). Comparative assessment of the effects of meso-2,3-dimercaptosuccinic acid and salinomycin on spleen function of cadmium-exposed mice. Environmental Science and Pollution Research, 26, 33304–33310. https://doi.org/10.1007/s11356-019-06473-4. EDN: https://elibrary.ru/GSJGRCKatsnelson, B. A., Makeev, O. H., Kochneva, N. I., [et al.]. (2007). Testing a set of bioprotectors against the genotoxic effect of a combination of ecotoxicants. Central European Journal of Occupational and Environmental Medicine, 13, 251–264.Klinova, S. V., Minigalieva, I. A., Protsenko, Y. L., [et al.]. (2022). Changes in the cardiotoxic effects of lead intoxication in rats induced by muscular exercise. International Journal of Molecular Sciences, 23, 4417. https://doi.org/10.3390/ijms23084417. EDN: https://elibrary.ru/VEGVDMKowalczyk, E., Kopff, A., Fijałkowski, P., [et al.]. (2003). Effect of anthocyanins on selected biochemical parameters in rats exposed to cadmium. Acta Biochimica Polonica, 50, 543–548. https://doi.org/10.18388/abp.2003_3707Kumar, N. G., Contaifer, D., Madurantakam, P., [et al.]. (2019). Dietary bioactive fatty acids as modulators of immune function: Implications on human health. Nutrients, 11(12), 2974. https://doi.org/10.3390/nu11122974Mukhopadhyay, S., Mukhopadhyay, S., Addya, S., Bhattacharya, D. K., [et al.]. (1988). Effects of cadmium treatment in vitro on the antioxidant protection mechanism and activation of human blood platelets. Thrombosis Research, 50, 419–427. https://doi.org/10.1016/0049-3848(88)90271-XNagaraju, R., Kalahasthi, R., Balachandar, R., & Bagepally, B. S. (2022). Cadmium exposure and DNA damage (genotoxicity): A systematic review and meta-analysis. Critical Reviews in Toxicology, 52(10), 786–798. https://doi.org/10.1080/10408444.2023.2173557. EDN: https://elibrary.ru/BEMBHQOmar, E. M., El-Sayed, N. S., Elnozahy, F. Y., [et al.]. (2024). Reversal effects of royal jelly and propolis against cadmium-induced hepatorenal toxicity in rats. Biological Trace Element Research, 202, 1612–1627. https://doi.org/10.1007/s12011-023-03775-0. EDN: https://elibrary.ru/YIEVZMVenter, C., Oberholzer, H. M., Bester, J., van Rooy, M. J., [et al.]. (2017). Ultrastructural, confocal and viscoelastic characteristics of whole blood and plasma after exposure to cadmium and chromium alone and in combination: An ex vivo study. Cellular Physiology and Biochemistry, 43, 1288–1300. https://doi.org/10.1159/000481841Waisberg, M., Joseph, P., Hale, B., & Beyersmann, D. (2003). Molecular and cellular mechanisms of cadmium carcinogenesis. Toxicology, 192(2–3), 95–117. https://doi.org/10.1016/S0300-483X(03)00305-6Wishart, D. S., Guo, A., Oler, E., [et al.]. (2022). HMDB 5.0: The Human Metabolome Database for 2022. Nucleic Acids Research, 50, D622–D631. https://doi.org/10.1093/nar/gkab1062. EDN: https://elibrary.ru/RTIFWRZamani, M. M., Mortazavi, S. H., & Monajjemzadeh, M., [et al.]. (2021). Protective effect of combined long time administration of selenium and vitamin C on liver and kidney toxicity of cadmium in rats. Iranian Journal of Pathology, 16(2), 174–180. https://doi.org/10.30699/IJP.2020.135777.2489. EDN: https://elibrary.ru/FZFMNMZhang, T., Yan, W., Liu, C., [et al.]. (2023). Cadmium exposure promotes ferroptosis by upregulating Heat Shock Protein 70 in vascular endothelial damage of zebrafish. Ecotoxicology and Environmental Safety, 263, 115241. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2023.115241. EDN: https://elibrary.ru/NLDZWI