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

Експериментальне дослідження впливу наночастинок оксиду заліза на організм щурів за умови одноразового інтратрахеального введення

Експериментальне дослідження впливу наночастинок оксиду заліза на організм щурів за умови одноразового інтратрахеального введення

ISSN 2223-6775 Український журнал з проблем медицини праці Том.16, № 4, 2020

Експериментальне дослідження впливу наночастинок оксиду заліза на організм  щурів за умови одноразового інтратрахеального введення

Трахтенберг І. М., Дмитруха Н. М., Короленко Т. К., Легкоступ Л. А.,  Лагутіна О. С., Козлов К. П., Бакало Л. В.

 

https://doi.org/10.33573/ujoh2020.04.251

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

 

Full article (PDF), UKR

Вступ. Оксиди заліза (Fe2O3, Fe3O4) у вигляді нанодисперсій є перспективним матеріалом для промисловості, медицини й фармації. Наночастинки (НЧ) оксиду заліза можуть потрапляти в організм людини з повітрям, їжею та ліками. Наявність особливих фізико-хімічних властивостей у НЧ (ультрамалий розмір, велика площа поверхні, підвищена реактивність і біологічна дія) потребують ґрунтовних досліджень з оцінки їхньої безпечності. Важливим питанням є дослідження поведінки НЧ, а саме: транспорт, розподілення, вплив на роботу органів і систем за умови короткочасного та тривалого надходження в організм.

Мета дослідження – експериментальне дослідження впливу колоїдних розчинів Fe2O3 різної дисперсності на організм щурів за умови одноразового інтратрахеального введення.

Матеріали та методи дослідження. Дослідження проведено на 24 щурах-самцях Wistar масою 220–260 г, розподілених на 2 дослідні групи, яким одноразово інтратрахеально вводили колоїдні розчини Fe2O3 з частинками 19 нм і 400 нм у дозі за залізом 10 мг/кг, контрольній групі у той самий спосіб вводили 0,9 % фізіологічний розчин. На 21-у добу експерименту щурів знеживлювали, визначали масу тіла та органів, гематологічні показники (загальний аналіз крові з підрахунком субпопуляцій лейкоцитів, коагулограми), біохімічні показники, що характеризують стан печінки, нирок, білкового та ліпідного обмінів, неспецифічного природного імунітету.

Результати. Встановлено, що одноразове інтратрахеальне введення щурам колоїдних розчинів Fe2O3 не впливало на інтегральні показники – масу тіла та органів. Введення розчину Fe2O3 з частинками 19 нм спричинило незначне збільшення вмісту заліза в легенях, тимусі та нирках, а Fe2O3 з частинками 400 нм викликало достовірне підвищення концентрації заліза в легенях, печінці, селезінці, тимусі та нирках порівняно з показниками в контрольній групі. Зміни гематологічних показників у піддослідних щурів характеризувались зниженням рівня гемоглобіну та кількості еритроцитів, абсолютної кількості лімфоцитів і гранулоцитів, збільшенням рівня цинкпротопорфірину й відсотка моноцитів. Ці дані вказують на розвиток анемії та активацію клітин неспецифічного природного імунітету. Встановлене підвищення кількості тромбоцитів, фібриногену та протромбінового індексу, зниження тромбінового часу в щурів дослідних груп свідчить про вплив Fe2O3 на процес зсідання крові. Визначені підвищені рівні С-реактивного білка та циркулюючих імунних комплексів у сироватці крові щурів дослідних груп можуть бути ознаками формування запального процесу в організмі.

Висновки. Накопичення заліза в органах (серце, печінка, селезінка, нирки) щурів дослідних груп після одноразового інтратрахеального введення розчину Fe2O3 з частинками 400 нм свідчить про їхню підвищену акумуляційну здатність. Визначені порушення клітинного та білкового складу крові вказують на потенційну гематотоксичну, прозапальну та атерогенну дію, особливо НЧ Fe2O3 19 нм.

Ключові слова: колоїдні розчини оксиду заліза (Fe2O3), інтратрахеальне введення, токсичність, безпечність

 

Література

  1. Нариси з токсикології важких металів. Випуск V – Залізо; за заг. ред. акад. НАМНУ І. М. Трахтенберга. Київ : ВД «Авіцена», 2017. 88 с. ISBN 978-966-2144-96-3.
  2. Albretsen Jay. The toxicity of iron, an essential element. Veterinary Medicine, 2006. V. 2. Р. 82–90.
  3. Лубянова И. П. Избыточное железо и патология у рабочих сварочных профессий: под общей ред. акад. Ю. И. Кундиева. Киев : ВД «Авіцена», 2013. 240 с. ISBN 978-966-2144-59-8.
  4. Patel R. R, Yi E. S., Ryu J. H. Systemic iron overload associated with Welder's siderosis. The American Journal of the Medical Sciences. 2009. V. 337 (1). Р. 57–59. https://doi.org/10.1097/01.MAJ.0000308933. 80112.49 
  5. Ghio A. J. Disruption of iron homeostasis and lung disease. Biochim Biophys Acta. 2009. V. 1790 (7). Р. 731–739. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2008.11.004
  6. Дудченко Н. О. Магнітні наночастинки медикобіологічного призначення: методи синтезу, дос лідження властивостей, застосування. Нано системи, наноматеріали, нанотехнології. 2009. Т. 7, № 4. С. 1027–1059.
  7. Чехун В. Ф. Создание новых лекарственных форм на основе нанокомпозитных материалов для решения современных проблем онкологии. Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: зб. наук. праць. Т. 9, вип. 1. Київ, 2011. С. 261–274.
  8. 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. https://doi.org/10.33573/ujoh2013.04.062
  9. Toxicology studies of a superparamagnetic iron oxide nanoparticle in vivo. S. Y. Liu et al. Adv. Mater. Res. 2008. V. 47–50. Р. 1097–1100. https://doi.org/10.4028/ www.scientific.net/AMR.47-50.1097
  10. 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. 
  11. Comparative study of pulmonary responses to nano- and submicron-sized ferric oxide in rats. M. T.  Zhu, W. Y. Feng, B. Wang et al. Toxicology. 2008. V. 247, Iss. 2–3. P. 102–111. https://doi.org/10.1016/j.tox.2008.02.011
  12. Морфофункціональні зміни у внутрішніх органах щурів при тривалому введенні у черевну порожнину наночастинок оксиду заліза (Fe2O3). С. П. Луговський, Н. М. Дмитруха, М. М. Діденко, Л. В. Бакало, О. С. Лагутіна та ін. Український журнал з проблем медицини праці. 2019. V.15, № 3. С. 228–239. https://doi.org/10.33573/ujoh2019.03.228  
  13. European convention for the protection of vertebrate animal used for experimental and other scientific purposes. Counsul of Europe. Strasburg, 1986. 53 р.
  14. 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.
  15. Антамонов М. Ю. Математическая обработка и анализ медико-биологических данных. 2-е изд. Киев : 2017. 576 с.
  16. Профілактична токсикологія та медична екологія. Вибрані лекції для науковців, лікарів та студентів: за заг. ред. акад. НАМНУ І. М. Трахтенберга. Київ : ВД «Авіцена», 2010. 248 с. ISBN 978-966-2144-27-7.
  17. Мислицький В. Ф., Подолян С. К. Патологічні зміни тромбоцитарно-судинного та коагуляційного гемостазу під впливом хлористого свинцю та їх корекція за допомогою синтетичного аналога простацикліну. Фізіологічний  журнал. 1999. № 4. С. 99–104.
  18. Влияние наночастиц оксида железа (ІІІ) на свертываемость крови по данным светорассеяния. М. Н. Кириченко, Н. А. Булычев, Л. Л. Чайков и др. XIII International Conference on pulsed lasers and laser applications A M P L -2 0 1 7 September 10–15, 2017, Tomsk, Russia. https://doi.org/10.1117/12.2303510  
  19. Endothelial dysfunction and inflamation induced by iron oxide nanoparticle exposur: Risk factors for early atherosclerosis. M. T. Zhu, B. Wang, Y. Wang et al. Toxicol. Letter. 2011. V. 203 (2). Р. 162–171. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2011.03.021