Структурно-функциональная оценка воздействия in vivo одностенных углеродных нанотрубок и комплекса витаминов А и Е на печень крыс

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Обзор литературы по нанотехнологиям показывает, что опережающее развитие гигиенических исследований в области нанотоксикологии имеет принципиальное значение, так как позволяет создать основу для внедрения безопасных производств уже на этапе проектирования технологических процессов. Проводится оценка воздействия углеродных нанотрубок (УНТ) на организм для их применения во многих различных технических приложениях, в том числе и для возможного их использования в качестве сорбирующего материала в процессе водоподготовки. 

Материал и методы. У пятнадцати групп животных изучено двухнедельное внутрижелудочное воздействие одностенных углеродных нанотрубок (оУНТ) в дозах 0,05 и 0,5 мг/кг и комплекс витаминов А и Е (АЕ) в дозе 25,3 мг/кг (витамина Е — 25,2 мг/кг и витамина А — 0,1 мг/кг) на печень самцов крыс vistar, а также у этой же партии животных через три месяца после двухнедельного эксперимента и однократного воздействия оУНТ в дозе 5 мг/кг. Растворяли оУНТ в подсолнечном масле из расчёта 0,5 мл масла на 100 г массы тела. 

Результаты. При двухнедельном исследовании оУНТ в дозах 0,05 и 0,5 мг/кг и через три месяца после однократного воздействия в дозе 5мг/кг не выявлено повреждений ядра гепатоцитов, однако через три месяца после двухнедельного эксперимента при воздействии обеих доз оУНТ отмечено достоверное повышение этого показателя, как и показателей жировой дистрофии, только по отношению к группам двухнедельного воздействия. Так, при двухнедельном воздействие оУНТ, через три месяца после него, а также через три месяца после однократного воздействия в дозе 5 мг/кг развивается жировая дистрофия. Воздействие комплекса витаминов АЕ в двухнедельном эксперименте и через три месяца после него достоверно ухудшает все изученные показатели в печени крыс, а при его комплексном воздействии с оУНТ показатели остаются на том же изменённом уровне. 

Обсуждение. Вероятно, УНТ, попадая в пищеварительный тракт, вызывают патологические изменения как в месте прямого контакта – в тонком кишечнике, так и в удалённом органе – печени, что согласуется и с нашими данными, и с другими исследованиями. 

Выводы. оУНТ в разные изученные сроки воздействия вызывает в печени развитие жировой дистрофии, а применение комплекса витаминов А и Е не снижает реакции повреждения печени.

Об авторах

Наталия Николаевна Беляева

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Автор, ответственный за переписку.
Email: belnatnik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2504-9815

Доктор биол. наук, проф., вед. науч. сотр. лаб. генетической токсикологии с группой цитогистологии ФГБУ «ЦСП» Минздрава России.

e-mail: belnatnik@mail.ru

Россия

М. В. Вострикова

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: noemail@neicon.ru
Россия

А. В. Алексеева

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: noemail@neicon.ru
Россия

Н. Н. Дёмина

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: noemail@neicon.ru
Россия

Л. П. Сычёва

ФГБУ Федеральный медицинский биофизический Центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-7370-0169
Россия

Список литературы

  1. Онищенко Г. Г. Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации «О надзоре за производством и оборотом продукции, содержащей наноматериалы». Информационное письмо Роспотребнадзора. 2007; № 0100.4502-07-02 от 02.05. 2007.
  2. Филатов Б.Н. Медико-гигиенические проблемы нанотоксикологии. Материалы научной конференции «Нанотоксикология: достижения, проблемы и перспективы». Волгоград. 2014;7-10.
  3. Фатхутдинова Л.М., Халиуллин Т.О., Залялов Р.Р. Токсичность искусственных наночастиц. Казанский медицинский журнал. 2009; 90 (4): 578-84.
  4. Фатхутдинова Л.М., Халиуллин Т.О., Шведова А.А., Оценка риска здоровью при воздействии углеродных нанотрубок от токсикологии к эпидемиологическим исследованиям (обзор современного состояния проблемы). Российские нанотехнологии. 2015; 10 (5-6): 144-50.
  5. Беляева Н.Н. Структурно-функциональная клеточная оценка воздействия наночастиц и нанопродукции на организм теплокровных животных. Сборник научных трудов: «Биомедицины ХХ1 века: достижения и перспективные направления развития» (под ред. академика Ю.А. Рахманина). Из-во: Российской академии естественных наук.2016: 45-52.
  6. Tetley T.D. New perspectives in nanomedicine. National Heart and Lung Institute, United Kingdom; 2013;140 (2): 176-85.
  7. Аndrew M. Smith, Michael C. Carbon nanoparticles charge up old cancer treatment to powerful effect. Nature Nanotechnology. University of Edinburgh. 2008; 3:.697.
  8. Саяпинана Н.В., Сергиевич А.А., Баталова Т.А., Новиков М.А., Асадчева А.Н., Чайка В.В. и др. Биологическая и токсикологическая опасность углеродных нанотрубок: обзор российских публикаций. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014; 16 (5):.949-53.
  9. Рыбалкин С.П., Михина Л.В., Онацкий Н.М. Изучение токсичности наноструктурированного углерода в форме одностенных углеродных нанотрубок и укороченных одностенных углеродных нанотрубок при ингаляционном пути поступления крысам. Прикладная токсикология.2013; 4: 32-9.
  10. Беляева Н.Н., Михайлова Р.И., Сычева Л.П., Савостикова О. Н., Зеленкина Е.А., Гасимова З.М. и др. Оценка влияния многослойных углеродных нанотрубок на морфофункциональное клеточное состояние тонкого кишечника мышей. Гигиена и санитария. 2012; 6: 58-61.
  11. Сычева Л.П., Михайлова Р.И., Беляева Н.Н., Журков В.С., Юрченко В.В., Савостикова О.Н. и др. Изучение мутагенного и цитотоксического действия многослойных углеродных нанотрубок и активного угля в шести органах мышей in vivo. Российские нанотехнологии. 2015; 10 (3-4):110-5.
  12. Беляева Н.Н., Сычева Л.П., Савостикова О.Н. Структурно-функциональный анализ 6-месячного воздействия многослойных углеродных нанотрубок на тонкую кишку крыс. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2016.; 161 (6):785-8.
  13. Беляева Н.Н., Вострикова М.В., Юрченко В.В., Михайлова Р.И., Каменецкая Д.Б., Рыжова И.А. Оценка воздействия нанотрубок на организм теплокровных лабораторных животных. Научный вестник ЯНАО. 2017; 96 (3): 79-81.
  14. Pothmann D., Simar S., Schuler D., Dony E., Gaering S., Le Net J.L. Lung inflammation and lack of genotoxicity in the comet and micronucleus assays of industrial multiwalled carbon nanotubes C100 after a 90-day nose-only inhalation exposure of rats. Part. Fibre Toxicol. 2015; 12-21.
  15. Wang H., Wang J., Deng X. Biodistribution of carbon single-wall carbon nanotubes in mice J. Nanosci Nanotech. 2004; 4(8): 1019-23.
  16. Mills N.L., Amin N., Robinson S.D. Do inhaled carbon nanoparticles translocate directly into the circulation in humans? Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2006;173 (4): 426-31.
  17. Shvedova A.A., Kisin E.R., Porter D. Mechanisms of pulmonary toxicity and medical applications of carbon nanotubes: Two faces of Janus? Pharmacol. Ther. 2009;121 (2):192-204.
  18. Беляева Н.Н. Морфофункциональное исследование воздействия коротких углеродных нанотрубок на печень Сборник материалов VIII Международного симпозиума «Экология человека и медико-биологическая безопасность населения» (под ред. Ю.А. Рахманина, Венгрия-Австрия, 20-29 октября 2012 г.: 13-9
  19. Тabet L., Bussy C., Amara N. Adverse effects of industrial multiwalled carbon nanotubes on human pulmonary сells. J. Toxicol. Environ Health. 2009; 72 (2):.60-73.
  20. Нirano S., Kanno S., Furuyama A. Multiwalled carbon nanotubes injure the plasma membrane of macrophage. Toxicol. Appl. Pharmacol.2008; 232 (2): 244-51.
  21. Davoren M., Herzog E, Casey A. In vitro toxicity evaluation of single walled carbon nanotubes on human A549 lung cells. Toxicol. In Vitro. 2007; 21 (3): 438-48.
  22. Buford M.C., Hamilton J., Raymond F., Holian A. A comparison of dispersing media for various engineered carbon nanoparticles. Part. Fibre Toxicol. 2007; 4: 6.
  23. Масютин А.Г., Ерохина М.В., Сычевская К.А., Гусев А.А., Васюкова И.А., Ткачев А.Г. и др. Многостенные углеродные нанотрубки индуцируют патологические изменения в органах пищеварительной системы мышей. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2016; 161 (1): 143-8
  24. Patlolla A., McGinnis B., Tchounwou P. Biochemical and histopathological evaluation of functionalized single-walled carbon nanotube in Swiss-Webster mice. J. Appl. Toxicol. 2011; 31(1): 75-83.
  25. Folkmann J.K., Risom L., Jacobsen N.R., Wallin H., Loft S., Møller P. Oxidatively damaged DNA in rats exposed by oral gavage to C60 fullerenes and single-walled carbon nanotubes. Environ. Health Perspect. 2009; 117 (5): 703-8.
  26. Szendi K., Varga C. Lack of genotoxicity of carbon nanotubes in a pilot study. Anticancer Res. 2008; 28 (1A): 349-52.
  27. Coyuco J.C., Liu Y., Tan B.J., Chiu G.N. Functionalized carbon nanomaterials: exploring the interactions with Caco-2 cells for potential oral drug delivery. Int. J. Nanomedicine. 2011; 6: 2253-63.
  28. Cherukuri P., Gannon C.J., Leeuw T.K., Schmidt H.K., Smalley R.E., Curley S.A. et al. Mammalian pharmacokinetics of carbon nanotubes using intrinsic near-infrared fluorescence. PNAS. 2006; 103 (50): 18882-6.
  29. Гмошинский И.В., Хотимченко С.А., Ригер Н.А., Никитюк Д.Б. Углеродные нанотрубки: механизмы действия, биологические маркеры и оценка токсичности in vivo. Гигиена и санитария. 2017; 2.: 176 -86.
  30. Горшенева Е.Б. Дозозависимый эффект многостенных углеродных нанотрубок и частиц сажи при пероральном введении лабораторным мышам. Нанотехнологии и охрана здоровья. 2014; 6 (1): 48-55.
  31. Убогов А.Ю., Полякова И.А., Гусев А.А., Горшенева Е.Б., Ткачев А.Г. Углеродные нанотрубки как фактор развития воспалительного процесса в печени мышей. Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2011; 16 (5):1338-42.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Беляева Н.Н., Вострикова М.В., Алексеева А.В., Дёмина Н.Н., Сычёва Л.П., 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.