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

Оцінка впливу наночастинок Fe2O3 на функціональну активність перитонеальних макрофагів щурів у дослідах in vitro та in vivo

Оцінка впливу наночастинок Fe2O3 на функціональну активність перитонеальних макрофагів щурів у дослідах in vitro та in vivo

https://doi.org/10.33573/ujoh2015.03.028

Дмитруха Н. М., Луговський С. П., Лагутіна О. С.

Оцінка впливу наночастинок Fe2O3 на функціональну активність перитонеальних макрофагів щурів у дослідах in vitro та in vivo

ДУ «Інститут медицини праці НАМН України», м. Київ

Повна стаття (PDF), ENG

Вступ. Сьогодні в світі значна увага приділяється дослідженню безпечності наноматеріалів (НМ), які синтизують і використовують у різних сферах діяльності людини. Серед наночастинок (НЧ) металів, які активно застосовуються в медицині, фармації, є НЧ заліза та його оксидів, Важливим кроком для вивчення того, як вони впливають на живий організм, є дослідження їхньої токсичності та біологічної активності. Особливий інтерес у цьому аспекті представляють макрофаги, які присутні в різних тканинах, і є ключовими клітинами у формуванні імунної відповіді.

Мета дослідження — оцінка впливу НЧ Fe2O3 на життєздатність та функціональну активність перитонеальних макрофагів щурів у дослідах in vitro та in vivo.

Матеріали та методи дослідження. Наночастинки Fe2O3 19 нм і 75 нм були отримані хімічним способом. Життєздатність перитонеальних макрофагів за впливу НЧ Fe2O3 визначали фарбуванням трипановим синім та в МТТ-тесті, фагоцитарну активність клітин оцінювали за поглинанням часточок латексу та цитохімічно, бактерицидність — у тесті з нітросинім тетразолієм (НСТ-тест).

Результати. Встановлено, що інкубація в умовах in vitro спричиняла загибель 30 % макрофагів, тоді як надходження в організм не впливало на життєздатність цих клітин. НЧ Fe2O3 стимулювали процес фагоцитозу, утворення великих фагоцитарних вакуолей, фагосом, лізосом і фаголізосом, а також продукцію активних форм кисню. Більшу активність проявляли НЧ Fe2O3 19 нм.

Висновок. НЧ Fe2Oз при контакті з макрофагами викликають активацію фагоцитозу й утворення реактивних форм кисню, які спрямовані на їхню елімінацію та знешкодження. Однак надмірна або хронічна стимуляція оксидативного стресу може призвести до загибелі клітин, розвитку запального процесу. Отримані дані дозволяють припустити про можливий токсичний вплив НЧ Fe2Oз на функціонування інших ланок імунної системи організму, що вимагає проведення розширених імунологічних досліджень.

Ключові слова: наночастинки оксиду заліза, макрофаги, фагоцитоз, імунотоксичність

Література

  1. Yokel, R. A., Macphail, R. C. 2011. “Engineered nanomaterials: exposures, hazards, and risk prevention”, J. Occup Med Toxicol., no. 6, pp. 7–13. https://doi.org/10.1186/1745-6673-6-7
  2. Buzea, C., Blandino, I. I. P., Robbie, K. 2001. “Nanomaterials and nanoparticles: sources and toxicity”, Biointerphases, v. 2, no. 4, pp. 17–71. https://doi.org/10.1116/1.2815690
  3. Faraji, M., Yamini, Y., Rezaee, M. 2010. “Magnetic nanoparticles: synthesis, stabilization, functionalization, characterization, and applications”, J. Iran. Chem. Soc., v. 7, no. 1, pp. 1–37.
  4. Katsnelson, B. A., Privalova, L. I., Sutunkova, M. P. et al. 2012,“Uptake of some metallic nanoparticles by and their impact on pulmonary macrophages in vivo as viewed by optical, atomic force and transmission electron microscopy”, J. Nanomed. & Nanotech., v. 3, no. 1, pp. 1–9.
  5. Dobrovolskaia, M. 2007, “Immunological properties of engineered nanomaterials”, Nat. Nanotechnol., no. 2, pp. 469–478. https://doi.org/10.1038/nnano.2007.223
  6. Park, J. B. Phagocytosis induced superoxide formation and apoptosis in macrophages, 2003, Exp. Mol. Med., v. 35, no. 5, pp. 325–335. https://doi.org/10.1038/emm.2003.44
  7. Carlson, C., Hussain, S. M., Schrand, A. M. [et al.]. 2008, “Unique cellular interaction of silver nanoparticles: size-dependent generation of reactive oxygen species”, J. Phys. Chem. B., v. 112, no. 43, pp. 13608–13619. https://doi.org/10.1021/jp712087m
  8. Park, J., Lim, D. H., Lim, H. J. [et al.]. 2011, “Size dependent macrophage responses and toxicological effects of Ag nanoparticles”, Chem.Commun. (Camb), no. 47, pp. 4382–4384. https://doi.org/10.1039/c1cc10357a
  9. Metz, S., Bonaterra, G., Rudelius, M. [et al.]. 2004, “Capacity of human monocytes to phagocytose approved iron oxide MR contrast agents in vitro”, Eur. Radio., v. 14, no. 10, pp. 1851–1858. https://doi.org/10.1007/s00330-004-2405-2
  10. European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for Experimental and Other Scientific Purposes. 1986. Strasbourg, http:// conventions.coe.int/treaty/en/treaties/html/123.htm
  11. Basic cell culture protocols. Third edition. 2005. Ed. by Cheryl D. Helgason, Cindy L. Miller / Human Press Inc., Totowa New Jersey, v. 290, 371 p.
  12. Freeman R., King B., 1972. "Technique for the performance of the nitro-blue tetrazolium (NBT) test", J. of Clinical Pathology, v. 25, no. 10, pp. 912–914. https://doi.org/10.1136/jcp.25.10.912
  13. Lojda, Z., Gossrau, R., Schiebler, T.H. 1982, “En zym e Histochemistry. A Laboratory manual”, Мoskva : Mir, 259 p.
  14. De Brauwer, E., Jacobs, J., Nieman, F. [et al.]. 1999,“Test Characteristics of Acridine Orange, Gram, and May-Grünwald-Giemsa Stains for Enumeration of Intracellular Organisms in Bronchoalveolar Lavage Fluid”, J. Сlinical microbiology, v. 37, no. 2, рр. 427–429.
  15. Sioutas, Li. N., Cho, C., Schmitz, A. [et al.]. 2003, ”Ultrafine particulate polutants induced oxidative stress and mitochondrial damage”, Environ. Health Perspect., v. 111, no. 4, рр. 455–460. https://doi.org/10.1289/ehp.6000
  16. Brown, D. M., Donaldson, K., Borm, P. J. [et al.]. 2004, ”Calcium and ROS-mediated activation of transcription factors and TNF-alpha cytokine gene exptession in macrophages exposed to ultrafine particles”, Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol., v. 286, no. 24, рр. 344–353. https://doi.org/10.1152/ajplung.00139.2003