You are using an outdated browser. For a faster, safer browsing experience, upgrade for free today.

Морфофункціональні зміни внутрішніх органів щурів за тривалого введення в черевну порожнину наночастинок оксиду заліза (Fe2O3)

ISSN 2223-6775 Український журнал з проблем медицини праці Том.15, № 3, 2019

https://doi.org/10.33573/ujoh2019.03.228

Луговський С. П., Дмитруха Н. М., Діденко М. М., Бакало Л. В., Лагутіна О. С., Мельник Н. А.

Морфофункціональні зміни внутрішніх органів щурів за тривалого введення в черевну порожнину наночастинок оксиду заліза (Fe2O3)

Державна установа «Інститут медицини праці імені Ю. І. Кундієва Національної академії медичних наук України», м. Київ

Full article (PDF), UKR

Вступ. Серед наночастинок (НЧ) металів НЧ оксидів заліза (НЧОЗ) набувають особливого значення, оскільки широко використовуються в сільському господарстві, медицині та фармації. Експозиція НЧОЗ може відбуватись на етапі їхнього виробництва, застосування та утилізації, а також за особливих умов на підприємствах кольорової та чорної металургії, під час виконання різних операцій з виплавки металу, різання та зварювання металевих кон­струкцій. Маючи високу біологічну активність, НЧОЗ сьогодні залишаються не достатньо вивченими стосовно їхнього впливу на різні органи та системи організму.

Мета дослідження – визначення морфофункціональних змін у внутрішніх органах щурів (серце, печінка, нирки, підшлункова залоза) за тривалого введення в черевну порожнину різних за розміром НЧ Fe2O3.

Матеріали та методи дослідження. Дослідження проведено на 24 щурах-самцях Вістар масою 150–180 г, розподілених на 3 групи: 1 контрольну і 2 дослідні. В експерименті були використані колоїди оксиду заліза (Fe2O3) з середнім роз­міром НЧ 19 нм і 75 нм. Колоїдні розчини вводили в черевну порожнину (5 днів на тиждень), усього – 30 введень. Виконано морфологічні дослідження внутрішніх органів (серце, печінка, нирки, підшлункова залоза) з використан­ням загальноприйнятих і спеціальних гістологічних і гістохімічних методик, а також визначено біохімічні показники, що характеризують функціональний стан печінки, нирок, ліпідний, вуглеводний і білковий обміни за допомогою біохімічного аналізатора VITLAB FLEXOR E (Нідерланди) і стандартних тест-наборів Elіtech (Франція).

Результати. Встановлено, що тривале введення в черевну порожнину щурів НЧ Fe2O3 супроводжується накопи­ченням у цитоплазмі кардіоміоцитів, гепатоцитів і клітин нефротелію дрібних кристалоподібних включень. Це свідчить про кумуляцію НЧ Fe2O3 в органах-мішенях, що призводить до дистрофічних і некробіотичних процесів у клітинах і визначає ефект токсичної дії. Кардіовазотоксична дія НЧ Fe2O3 проявлялась порушенням кровообігу в системі мікроциркуляторного русла, про що свідчить стаз крові у просвітах капілярів і вен. Ураження печінки протікали з порушенням антитоксичної та метаболічної функцій та обмінних процесів. Більш виражені зміни всіх показників мали місце у тварин, яким вводили НЧ Fe2O3 19 нм, що вказує на їхню більшу біологічну та токсичну активність. Вплив НЧ Fe2O3 обох розмірів на нирки дослідних щурів супроводжувався повнокров'ям капілярів ниркових клубочків, розширенням просвітів капсули ниркового тільця та зернистою дистрофією клітин прокси­мального епітелію, що свідчить про порушення процесів клубочкової фільтрації та канальцієвої реабсорбції. У підшлунковій залозі щурів ефект токсичної дії характеризувався порушенням кровообігу та дистрофічними зміна­ми ацинарних клітин та інсулоцитів підшлункових острівців, що характеризує зниження їхньої функціональної активності, більш характерне для НЧ Fe2O3 19 нм.

Висновки. Наночастинки Fe2O3 за тривалого введення в черевну порожнину щурів акумулюються в органах-міше­нях (серце, печінка, нирки) і викликають у них широкий спектр структурних і функціональних змін, які свідчать про їхню кардіо-вазотоксичну, гепатотоксичну та нефротоксичну дії.

Ключові слова: наночастинки оксиду заліза Fe2O3, печінка, нирки, підшлункова залоза, серце, обмінні процеси

Література

  1. Трахтенберг І. М., Дмитруха Н. М. Наночастинки металів, методи отримання, сфери застосування, фізико-хімічні та токсичні властивості. Український журнал з проблем медицини праці. 2013. № 4 (37). С. 62–74.
  2. Yokel R. A., Macphail R. C. Engineered nanomaterials: exposures, hazards, and risk prevention. J. Occup. Med. Toxicol. № 6. Р. 7–13. https://doi.org/10.1186/1745-6673-6-7.
  3. Zeng H., Sun S. Syntheses, properties, and potential applications of multicomponent magnetic nanoparticles. Advanced Functional Materials. 2008. Vol. 18 (3). Р. 391–400. https://doi.org/10.1002/adfm.200701211.
  4. Фізико-хімічні, фармако-токсикологічні та протипухлинні властивості феромагнітних наноча­стинок заліза (експериментальні дослідження). В. С. Мосієнко, Н. Ф. Кущевська, А. П. Бурлака та ін. Онкологія. 2012. № 14 (1). С. 13–18.
  5. Лубянова И. П. Избыточное железо и патология у рабочих сварочных профессий. Киев : ВД «Авіцена», 2013. 240 с.
  6. Лубянова И. П. Современные представления о метаболизме железа с позиции профпатолога. Актуальні проблеми транспортної медицини. 2010. № 2. С. 47–57.
  7. Ramm G. A., Ruddell R. G. Hepatotoxicity of iron overload mechanisms: pf iron-induced hepatic fibrogenesis. Seminars in liver disease. 2005. Vol. 25 (4). С. 433–449. https://doi.org/10.1055/s-2005-923315.
  8. Superparamagnetic iron oxide: pharmacokinetics and toxicity. R. Weissleder , D. D. Stark, B. L. Engelstad et al. AJR Am. J. Roentgenol. 1998. Vol. 152 (1). P. 167–173. https://doi.org/10.2214/ajr.152.1.167.
  9. Экспериментальные данные к оценке пульмоно­токсичности и резорбтивной токсичности частиц магнетита (Fe3O4) нано- и микрометрового диапазо­на. Б. А. Канцельсон, Л. И. Привалова, С. В. Кузьмин и др. Токсикологический вестник. 2010. № 2. С. 17–24.
  10. Науково-практичні рекомендації з утримання лабораторних тварин та роботи з ними. Ю. М. Кожем’якін, О. С. Хромов, Н. Є. Болдирєва та ін. Київ : Інтерсервіс. 2017. 182 с.
  11. European convention for the protection of vertebrate animal used for experimental and other scientific purposes. Counsul of Europe. Strasburg, 1986. 53 р.
  12. Методи клінічних та експериментальних досліджень в медицині. Л. В. Беркало, О. В. Бобович, Н. О. Боброва та ін.; за ред. І. П. Кайдашева. Полтава : Полімет, 2003. 320 с.
  13. Саркисов Д. С., Петров Ю. Л. Микроскопическая техника: руководство для врачей и лаборантов. Москва : Медицина,1996. 427 с.
  14. Сулейманова Л. В. Морфологические измене­ния органов и тканей экспериментальных животных при воздействии наночастиц золота: автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. мед. наук; 14.0015. Саратов, 2009. 24 с.
  15. Накопичення заліза в печінці та зміни біохімічних показників сироватки крові щурів за вве­дення колоїдних розчинів Fe2O3 з різними розмірами частинок. Л. В. Бакало, Н. М. Дмитруха, І. М. Андрусишина та ін. Сучасні проблеми токсикології, харчової та хімічної безпеки. 2017. № 3 (78). С. 48–55.

ORCID ID співавторів та їхній внесок у підготовку та написання статті:

Луговський С. П. (ORCID ID 0000-0002-3948-7026) – аналіз результатів дослідження, формулювання висновків;

Дмитруха Н. М. (ORCID ID 0000-0001-9161-3889) – аналіз результатів дослідження, формулювання висновків, підготовка матеріалу до друку;

Діденко М. М. (ORCID ID 0000-0002-2540-2685) – виконання гістологічних досліджень та аналіз результатів, підготовка матеріалу до друку;

Бакало Л. В. (ORCID ID 0000-0003-3295-8937) – виконання експериментальних біохімічних і гістологічних досліджень;

Лагутіна О. С. (ORCID ID 0000-0003-0723-1293) – виконання експериментальних біохімічних досліджень, проведення статистичної обробки даних;

Мельник Н. А. (ORCID ID 0000-0003-1271-4476) – виконання експериментальних гістологічних досліджень, підготовка матеріалу до друку.