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

Экспериментальное исследование влияния наночастиц Fe2O3 на организм крыс изолированно и на фоне применения препарата «Кверцетин»

Экспериментальное исследование влияния наночастиц Fe2O3 на организм крыс изолированно и на фоне применения препарата «Кверцетин»

ISSN 2223-6775 Украинский журнал по проблемам медицины труда, Том.17, №1, 2021

Экспериментальное исследование влияния наночастиц Fe2O3 на организм крыс изолированно и на фоне применения препарата «Кверцетин»

Трахтенберг И.М., Дмитруха Н.М., Короленко Т.К., Лагутина А.С. Бакало Л.В., Легкоступ Л.А.

https://doi.org/10.33573/ujoh2021.01.003

Государственное учреждение «Институт медицины труда имени Ю.И. Кундиева Национальной академии медицинских наук Украины», г. Киев

Полная статья (PDF), УКР

Вступление. Наночастицы (НЧ) оксидов железа при их производстве и применении могут попадать в организм человека с воздухом, пищей и лекарствами. Учитывая высокую биологическую активность НЧ, важным вопросом для профилактической медицины является исследование особенностей их токсичности и поиск средств профилактики негативного влияния.

Цель исследования - исследование токсичности растворов Fe2O3 с частицами разного размера и оценка эффективности применения препарата «Кверцетин» как средства профилактики их негативного воздействия на организм.

Материалы и методы исследования. Эксперимент проведен на половозрелых крысах самцах линии Вистар с исходной массой тела 190-200 г, которые находились в условиях вивария на стандартном пищевом и водном режимах. Крысы были разделены на 6 опытных и 2 контрольные группы. Первым 3-ем опытным группам вводили изолированно коллоидные растворы Fe2O3 (с частицами 19 нм, 75 нм и 400 нм) , следующим 3-ем опытным группам вводили коллоидные растворы Fe2O3 на фоне применения препарата «Кверцетин» ( 4 мг на 100 г массы тела). Коллоидные растворы Fe2O3 вводили крысам в брюшину 5 раз в неделю (концентрация железа в растворах 0,112 мг/мл). Контрольным крысам вводили стабилизатор НЧ (0,1% раствор желатина) изолированно и вместе с Кверцетином. У крыс в динамике определяли массу тела. После 30-ти введений Fe2O3 забирали кровь и органы. Проведен анализ крови с подсчетом лейкоцитарной формулы; определяли биохимические показатели, характеризующие состояние печени, почек, белкового и липидного обменов; оценивали активность перитонеальных макрофагов и содержание циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК) в крови.

Результаты. Установлено, что изолированное введение крысам всех 3-х коллоидных растворов Fe2O3 вызвало в динамике эксперимента увеличение массы тела. Изменения гематологических показателей характеризовались снижением уровня гемоглобина, количества эритроцитов, лимфоцитов и гранулоцитов, увеличением уровня цинкпротопорфирина и моноцитов, стимуляцией респираторного взрыва в макрофагах, повышением уровня ЦИК. Полученные данные указывают на развитие анемии и активацию клеток неспецифического естественного иммунитета. Коллоидные растворы Fe2O3 оказывали токсическое действие на клетки печени и почек, которое было более выраженным после введения Fe2O3 с НЧ 19 нм. Препарат «Кверцетин» одновременно с введением растворов Fe2O3 способствовал нормализации отдельных гематологических и биохимических показателей, что свидетельствует об уменьшении токсического действия на периферическую кровь, печень и почки. Наибольший профилактический эффект от применения Кверцетина был установлен в группе крыс, которым вводили НЧ Fe2O3 19 нм.

Выводы. Нарушения клеточного состава крови, повышение активности внутриклеточных ферментов, образование ЦИК являются признаками токсического поражения органов и тканей, что указывает на гемато-, гепато- и нефротоксическое действие растворов Fe2O3, особенно с НЧ 19 нм. Фармацевтический препарат «Кверцетин», который крысы употребляли одновременно с введением Fe2O3 проявлял мембранопротекторное, антиоксидантное и детоксикационное действие, что позволяет рекомендовать его для профилакти негативного влияния НЧ Fe2O3 на организм.

Ключевые слова: Fe2O3, наночастицы, токсичность, Кверцетин, профилактика.

Литература

  1. Mornet S., Vasseur S., Grasset F. et al. Magnetic nanoparticle design for medical applications. J. Progress in Solid State Chemistry. 2006, V.34. P. 237-247.
  2. Gorbyk P.P. Chechun V.F. Nanocomposites of medicobiologic destination: reality and perspectives for oncology. Functional materials, 2012. V.19, N 2. P. 145-156.
  3. 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. 261–27.
  4. Нариси з токсикології важких металів. Випуск V – Залізо: за загю ред. акад. НАМНУ І.М. Трахтенберга, Київ : ВД «Авіцена», 2017. 88 с. ISBN 978-966-2144-96-3.
  5. 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.
  6. Ghio A. J. Disruption of iron homeostasis and lung disease. Biochimica et Biophysica Acta. 2009. V.1790(7). Р. 731–739.
    https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2008. 11.004.
  7. Endothelial dysfunction and inflamation induced by iron oxide nanoparticle exposur: Risk factors for early atherosclerosis. M. T. Zhu, B. Wang, Y. Wang et al. Toxicology Letters. 2011. V. 203 (2). Р. 162–171. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2011.03.021.
  8. Katsnelson B.A., Privalova L.I., Kuzmin S.V., Degtyareva T.D. et al Some peculiarities of pulmonary clearence mechanisms in rats after intratracheal instillation of magnetite (Fe3O4) suspensions with different particle sixes in nanometer and micrometer ranges: Are we defenseless against nanoparticles? International Journal of Occupational and Environmental Health. 2010 16:508-524.
  9. Katsnelson B.A., Degtyareva T.D., Minigalieva I.A., Privalova L.I., Kuzmin S.V. et al.Sub-chronic systemic toxicity and bioaccumulation of Fe3O4 nano- and microparticles following repeated intraperitonial administration to rats. International Journal of Toxicology 2011, 30:60-67.
  10. Zhu M. T., Feng W. Y., Wang B. et al. Comparative study of pulmonary responses to nano- and submicron-sized ferric oxide in rats. International Journal of Toxicology. 2008. V. 247, Iss. 2–3. P. 102–111. https://doi.org/10.1016/j.tox.2008. 02.011.12.
  11. Трахтенберг І.М., Дмитруха Н.М., Короленко Т.К., Легкоступ Л.А., Лагутіна О.С., Козлов К.П., Бакало Л.В.. Експериментальне дослідження впливу наночастинок оксиду заліза на організм щурів за умови однократного інтратрахеального введення. Український журнал з проблем медицини праці. Т. № 4. С. 251-260.
  12. Бакало Л.В., Дмитруха Н.М., Андрусишина І.М. та ін. Накопичення заліза в печінці та зміни біохімічних показників сироватки крові щурів за введення колоїдних розчинів Fe2O3 з різними розмірами частинок. Сучасні проблеми токси кології, харчо­вої та хімічної безпеки. 2017. №3(78). С.48–55. https://doi.org/10.33573/ujoh03.228
  13. Луговський С.П., Дмитруха Н.М., Діденко М.М., Бакало Л.В., Лагутіна О.С. та ін. Морфофункціональні зміни у внутрішніх органах щурів при тривалому введенні у черевну порожнину наночастинок оксиду заліза (Fe2O3). Український журнал з проблем медицини праці. 2019. V.15, No 3. С. 228–239. https://doi.org/10.33573/ujoh2019.03.228.
  14. Привалова Л.И., Кацнельсон Б.А., Минигалиева И.А., Сутункова М.П. и др. Биопрофилактика в системе управления профессиональными рисками, связанными с воздействием металлсодержащих наночастиц. Гигиена и санитария. 2017. Т. 96(12). С.1187-1191.
  15. Перспективы применения кверцетина: современный взгляд на проблему (обзор). Рациональная фармакотерапия. 2014. №2(31) 2014. С.25-28.
  16. Дмитруха Н.М., Голуб І.О. Експериментальне дослідження впливу ацетату свинцю, препаратів „Альгінат кальцію” та „Кверцетин” на на імунологічну реактивність організму білих щурів. Наук. Журн. Актуальні проблеми транспортної медицини, 2005. №2. С.74-80.
  17. 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.
  18. European convention for the protection of vertebrate animal used for experimental and other scientific purposes. Counsul of Europe. Strasburg, 1986. 53 р.14.
  19. Медицинские лабораторные технологии. Справочник /Под редакцией проф. А.И. Карпищенко. – Санкт-Петербург: Интермедика.2002. 600с.
  20. Пастер Е.У., Овод В.В., Позур В.К., Віхоть Н.Е. Иммунология : Практикум. К.: Вища шк., 1989. 304 с.