CC BY
23
vari/tematicheskii-filosofskii-slo-var.html (in Russian).
2. Kasian V.l. Filosofiia: navchalnyi posibnyk [Phylosophy : Manual]. 5-thed. Kyiv : Znannia ; 2008 : 348 p. (in Russian).
3. Naselenie Ukrainy. Schetchik naseleniya Ukrainy [Population of Ukraine. Population's Counter of Ukraine]. URL : http://coun-trymeters.info/ru/ukraine (in Russian).
4. RudenkoYe. Sotsiolog Libanova : Liudyna, yaka zupynyt viinu, otrymaie velychezni devi-dendy [Sociologist Libanova:
A Person Who Will Stop the War Will Obtain the Huge Dividens]. URL : http://www.pravda.com. ua/artcles/2017/10/9/7157716/ (in Ukrainian).
5. Chto ubivaet Ukrainu [What Kills Ukraine]. URL : http://nbnews.com.ua/ru/tema/ 99063/ (in Russian)
6. Demohrafichna sytuatsiia v Ukraini u 2014 rotsi [Demographic Situation in Ukraine in 2014]. URL : http://database.ukrcensus.gov. ua/PXWEB2007/ukr/publ_new1/ 2015/dem_sit_2014.pdf
(in Ukrainian).
7.Libanova E. V Ukraini demohrafichnyi potentsial vycherpano [The Demographic Potential is Exhausted in Ukraine]. URL : http://rcrs. sumdu.edu.ua/all-news/231-50.html (in Ukrainian).
8. Berdnyk O.V., Polka N.S. and Rudnytska O.P. Otsinka "yakosti naselennia" v systemi hromadskoho zdorovia [Assessment of "Population Quality" in the System of Public Health]. In : Zdorovialiudyny : teoriia I praktyka : mater. konf. [Human's Health: Theory and Practice : Mater. Conf.]. Sumy, Ukraine ; 2017 : 22-24
(in Ukrainian).
9. Shafranskyi V.V. (ed.) ; Ministry of Health of Ukraine ; SI "Ukrainian Institute of Strategic Research". Shchorichna dopovid pro stan zdorovia nase-lennia, sanitarno-epidemichnu sytuatsiiu ta rezultaty diialnosti systemy ohorony zdorovia Ukrainy [Annual Report on the State of Population's Health, Sanitary-and-Epidemiological Situation and Results of the Health Protection System Activity in Ukraine. 2015]. Kyiv ; 2016 : 452 p. (in Ukrainian).
Hagiiïwna go pegaK^Ï 12.12.2017
imbalance of micro- and macroelements in the organs of the immune system under exposure to cadmium chloride and cadmium sulfide nanoparticles (experimental study)
Apykhtina O.L., Kozlov K.P.
ДИСБАЛАНС М1КРО- I МДКРОЕЛЕМЕНТ1В В ОРГАНАХ 1МУННО1 СИСТЕМИ ЗА УМОВИ ЕКСПОЗИЦМ ХЛОРИДОМ КАДМ1Ю ТА НАНОЧАСТИНКАМИ СУЛЬФ1ДУ КАДМ1Ю (експериментальне дошдження)
озвиток нанотехнолопй сприяе широкому впровадженню нано-частинок та наноматерiалiв у виробництво, pi3Hi галузi про-мисловост^ побут. Наночас-тинки (НЧ) мають ункальш фiзико-хiмiчнi властивост, що також обумовлюе Тхый негатив-ний вплив на оргашзм [1]. Як вiдомо, токсичнють НЧ металiв i ïхнiх сполук залежить вiд розми ру, площi поверхнi, заряду частинки, вихiдного матерiалу, дози, шляху надходження, роз-чинност та термiну дiï [2].
Р
АПИХТ1НА О.Л., КОЗЛОВ К.П.
ДУ «1нститут медицини прац НАМН Укра'ши», м. Киïв
УДК [546.48'131+221.1-168] : [612.12:559.323.4] : 57.084 K^40Bi слова: наночастинки, кадмм, токсичнiсть, тимус, селезiнка, мiдь, цинк, селен.
ДИСБАЛАНС МИКРО- И МАКРОЭЛЕМЕНТОВ В ОРГАНАХ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ЭКСПОЗИЦИИ ХЛОРИДОМ КАДМИЯ И НАНОЧАСТИ-ЦАМИ СУЛЬФИДА КАДМИЯ (экспериментальное исследование) Апыхтина А.Л., Козлов К.П.
ГУ «Институт медицины труда АМН Украины», г. Киев Внедрение НЧ соединений кадмия в производство обусловливает необходимость изучения механизма их действия как на клеточном уровне, так и на уровне органов и систем, определения биомаркеров их влияния, особенно по сравнению с ионной формой. Целью исследования была сравнительная оценка содержания микро- и макроэлементов в селезенке и тимусе опытных животных после экспозиции хлоридом кадмия и НЧ сульфида кадмия. Материалы и методы исследования. Исследования проводились на крысах-самцах половозрелого возраста линии Вистар весом 160180 г, которым внутрибрюшинно вводили CdCl2 и НЧ CdS размером 4-6 нм, 9-11 нм в дозе 0,08 мг/кг/сут в пересчете на кадмий. Токсические эффекты оценивали после 30 введений (1,5 месяца), 60 вводов (3 месяца) и через 1,5 месяца после прекращения экспозиции. Исследование содержания макро- и микроэлементов проводили методом рентген-флуоресцентной спектроскопии. Результаты исследований. В селезенке и тимусе крыс исследовательских групп регистрировалось повышенное содержание кадмия и изменение содержания макро- и микроэлементов по сравнению с контрольной группой животных. В селезенке более интенсивно накапливался кадмий после экспозиции НЧ CdS, особенно большого размера, по сравнению с ионной формой - CdCl2. Накопление кадмия сопровождалось ростом уровня меди и снижением содержания железа, цинка, селена. Наименее выраженные нарушения уровня микроэлементов в селезенке регистрировались после экспозиции НЧ CdS размером 9-11 нм по сравнению с НЧ CdS размером 4-6 нм и CdCl2. В тимусе наблюдалось значительное накопление кадмия, что сопровождалось ростом уровня меди, снижением уровня железа, цинка и селена. Наиболее существенные изменения регистрировались у животных, получавших НЧ CdS (преимущественно большего размера), по сравнению с ионной формой CdCl2. Интенсивное накопление кадмия и дисбаланс микроэлементов могут играть ведущую роль в реализации имму-нотоксического действия соединений кадмия в нано- и ионной форме. Выводы. Определение содержания кадмия, макро- и микроэлементов в селезенке и тимусе позволяет оценить особенности токсикоки-нетики этого металла в организме, предусмотреть патогенетические особенности реализации его токсических эффектов, особенно отдаленные последствия, а также исследовать особенности патогенеза его иммунотоксического действия.
Ключевые слова: наночастицы, кадмий, токсичность, тимус, селезенка, медь, цинк, селен.
© Апихтна О.Л., Козлов К.П. СТАТТЯ, 2018
IMBALANCE OF MICRO- AND MACROELEMENTS IN THE ORGANS OF THE IMMUNE SYSTEM UNDER EXPOSURE TO CADMIUM CHLORIDE AND CADMIUM SULFIDE NANOPARTICLES (experimental study) Apykhtina O.L., Kozlov K.P. State Institution "Institute for Occupational Health of NAMS of Ukraine", Kyiv
The introduction of cadmium nanoparticles (NP) into production makes it necessary to study the mechanism of their action both at the cellular level and at the level of organs and systems, the determination of biomarkers of their effects, especially comparing to its ionic form. Objective. We compared the content of micro-and macroelements in the spleen and thymus of experimental animals after exposure to cadmium sulfide NP and cadmium chloride. Materials and methods. The study was conducted on mature male Wistar rats 160-180 g, intraperi-toneally injected with CdS NP of 4-6 nm and 9-11 nm sizes as well as CdCl2 in 0.08 mg/kg/day dose adjusted to cadmium. Toxic effects were evaluated after 30 injections (1.5 months), 60 injections (3 months) and in the post-exposure period (1.5 months after cessation of exposure). The study of macro- and trace elements was carried out by X-ray fluorescence spectroscopy. Results. In the spleen and thymus of experimental animals increase in cadmium content and changes
in the content of macro- and trace elements were registered in all groups comparing to the control group. In the spleen cadmium accumulated more intensively after exposure to the CdS NP, especially larger sizes, comparing to CdCl2. The accumulation of cadmium was accompanied by an increase in the level of copper and a decrease in the content of iron, zinc, and selenium. Less significant changes in the level of trace elements in the spleen was recorded after exposure to CdS NP 9-11 nm, comparing to CdS NP 4-6 nm and CdCl2. In the thymus, there was a significant accumulation of cadmium which was accompanied by an increase in the level of copper, a decrease in the level of iron, zinc and selenium. The most significant changes were recorded in animals exposed to low CdS NP 9-11 nm comparing to CdCl2. Intensive accumulation of cadmium and an imbalance of trace elements may play a leading role in the implementation of the immunotoxic activity of cadmium compounds in nano- and ionic forms. Conclusions. Determination of the content of cadmium, macro- and microelements in the spleen and thymus allows to evaluate cadmium toxicokinetics in the body, predicting the pathogenetic features of its toxic effects, especially in the post-exposure period, as well as to study the pathogenesis of its immunotoxic action.
Keywords: nanoparticles, cadmium, toxicity, thymus, spleen, copper, zinc, selenium.
Впровадження НЧ сполук кадмю у виробництво зумовлюе необхщнють вивчення мехашз-му УхньоУ дм як на кттинному рiвнi, так i на рiвнi оргашв i систем, визначення бюмарке-рiв Ухнього впливу, особливо порiвняно з юнною формою [3].
Кадммвмюш наноматерiали устшно застосовуються в оптичних та електронних при-строях [4]. Сульфщ кадмю як натвпровщник р-типу викори-стовуеться в електронц зо-крема е активним середови-щем у натвпровщникових лазерах, матерiалом для виготов-лення фотоелемен^в, сонячних батарей, фото- i свiтлодiодiв. Квантовi точки на основi сполук кадмю можна використовувати в якост бюлопчних мток (мар-керiв), поеднуючи Ух з певними бУпками [5].
Кадмм та його сполуки е гло-бальними забруднювачами довюлля. У разi надлишкового надходження до оргашзму кад-мш вражае нирки, печшку, репродуктивш органи, iмунну, юсткову та нервову системи [68]. Загалом сполуки кадмю належать до високотоксичних речовин, характеризуються мутагенною та генотоксичною дiею, мають висок кумулятивш властивост^ проявляють канцерогены ефекти [9, 10], що зумовлюе, з одного боку, Ух
обмежене використання, з Ышого - контроль над небез-печними проявами на оргашзм в умовах виробничого контакту, прогнозування ефек^в та оцшку ризиюв.
В основi iмунотоксичноУ дiУ
кадмiю лежить порушення гомеостатичних механiзмiв у клiтинi, якi зумовлеш тдвище-ною продукцiею активних форм кисню, пригшченням антиоксидантноУ системи, роз-витком оксидативного стресу та стимуля^ею ПОЛ, порушен-ням кальцiевого гомеостазу та сигнальних процеав, безпосе-редньою взаемодiею кадмiю з сульфгiдрильними групами бшюв, що призводить до змши активностi ферментiв, стиму-ляцiУ апоптозу, конкурентних взаемозв'язюв з есен^альни-ми мiкроелементами, зокрема мщдю, селеном, цинком [11].
Результати експерименталь-них даних свщчать [12], що кадмiй викликае ураження тимусу та спленомегалiю. Зокрема, разове внутршньо-черевне введення 1,8 мг/кг хлориду кадмю самцям ВАЬВ-мишей призводило до значно-го збтьшення рiвня АФК у кт-тинах тимусу i селезшки з подальшим розвитком м^о-хондрiальноУ деполяризацiУ мембрани, активацiУ каспаз-3 i до виснаження глутатiону,
вираженого пригшченням кл1-тинноУ прол1феративноУ вщпо-вд Морфолог1чн1 зм1ни харак-теризувалися юрковим висна-женням кл1тин у тимус1 та збУпь-шенням червоноУ пульпи, зменшенням б1лоУ пульпи селез1нки.
Кадмм нав1ть у малих кон-центрац1ях за умов пренаталь-ноУ експозици може викликати довгостроков1 1мунолог1чн1 порушення в орган1зм1 потомства [13, 14], як характеризу-валися порушенням стввщно-шення В- i Т-л1мфоцит1в та Ухн1х субпопуляц1й, а також знижен-ням продукцiУ IL-2, Il-4, IFN-y, призводили до змiни iмунноУ вiдповiдi органiзму на iмунiза-цю вакциною S. pneumoniae.
У робот [15] показано, що у дослщ in vitro квантовi точки CdSe/ZnS знижували життез-датнiсть макрофагiв, пщвищу-вали продукцiю АФК, стимулю-вали апоптоз, знижували фаго-цитарну активнють та вивУпь-нення TNF-a та IL-6; у дослУд in vivo виявлено накопичення квантових точок в основних iмунних органах мишей, зни-ження життездатностi лiмфо-цитв, пiдвищення продукцiУ TNF-a та IL-6, а також знижен-ня здатност до трансформацiУ у вiдповiдь на лтополюахари-ди. Ui результати свщчать про те, що вплив квантових точок
9 Environment & Health №12018
СЬ8е/7п8 на оргашзм може пригшчувати iмунний захист вщ зовнiшнiх подразникiв та викликати пщвищену сприй-нятливiсть до iнфекцiйних агентв.
Ohsawa М. [16] було встанов-лено, що iмуностимуляцiя, включаючи шдукцю аутоанти-тiл, е одним з основних iмуно-токсичних ефектiв кадмю та пов'язана з активацiею поли клональних В-клiтин, що може здмснюватися опосередкова-но Т-клiтинами, цитокiнами, переважно типу 2, та розтзна-ванням антигешв МНС-11 кш-тинноУ поверхш.
Як вiдомо, макро- i мiкроеле-менти беруть активну участь у
дiяльностi iмунноl системи, зокрема у процесах розвитку та диференц^ацп iмунних орга-нiв, регуляци iмунноy вщповд тощо. Зокрема, у дослiдах на С57ВЬ/6-мишах, яким до пит-ноУ води додавали кадмiй (50 ррт) протягом 3-х тижнiв, було показано протекторну дю цинку [17].
Враховуючи наведет вище факти, оцiнка накопичення кадмю в органах iмунноy системи за умов експозицп сполуками кадмю у нано- та юншй формi дасть змогу про-аналiзувати особливост його накопичення та перерозподiлу в оргашзм^ а також ступiнь розвитку штоксикацп. Аналiз вмiсту макро- i мiкроелементiв дозволить оцiнити особливостi патогенезу iмунотоксичноy дiУ та механiзми УУ розвитку.
Метою дослiдження була оцшка змiн вмiсту мiкро- та макроелементв у тимусi i селе-зшц експериментальних тва-рин за умов експозицп НЧ сульфщу кадмiю рiзного розми ру та хлоридом кадмю.
Матерiали i методи до-слщження. У роботi викори-стано сполуки кадмю у нано-
формi: НЧ сульфщу кадмiю (НЧ Сь8) середшм розмiром 4-6 нм i 9-11 нм та в юншй формп хлорид кадмю (СЬС12), який добре розчинний у водк НЧ сульфщу кадмiю отримували методом хiмiчного синтезу з викори-станням стабЫзатора поли фосфату натрiю (NaPOз)п. Розмiри НЧ були встановленi методом електронноУ мiкро-скопп.
Дослiдження проводили на щурах-самцях статевозршого вiку лЫи Вютар вагою 160-180 г. Утримували тварин в умовах вiварiю на стандартизованому харчовому рацюш з вiльним доступом до питноУ водопнноУ води. Щурiв розподiлено на 3 дослщш групи та контрольну. Дослщшй групi 1 вводили НЧ СЬ8 розмiром 4-6 нм, 2-й - НЧ СЬ8 розмiром 9-11 нм, 3-й -СЬС12; контрольнiй групi вводили фiзiологiчний розчин. До-слiджуванi речовини вводили внутршньочеревно щоденно 5 разiв на тиждень (моделю-вання робочого тижня) у дозi 0,08 мг/кг у перерахунку на кацмiй. Токсичш ефекти оцшю-вали пiсля 30 введень (1,5 мюя-цi), 60 введень (3 мюяцО та за Таблиця 1
Вмют макро- i мiкроелементiв у селезiнцi експериментальних тварин (М±т, п=7)
Макро- 1 м1кро-елемент Перюд доотджень Контрольна група Досл1дн1 групи
1 С^8папо1 11 - С^8папо2 III - CdCl2
Кадмм, мкг/г 30 введень 0,28±0,03 4,44±0,41*~ 8,42±0,66*#~ 0,90±0,18*
60 введень 0,28±0,02 4,81±0,47*~ 10,85±1,22*#~ 6,24±1,30*
ПЕП 0,27±0,02 10,17±0,93*~ 11,65±1,39*~ 7,69±0,48*
Кальцм, мкг/г 30 введень 141,67±18,32 168,07±20,36 160,98±47,02 199,55±16,44
60 введень 135,12±17,62 195,44±13,25* 226,01±39,60* 179,07±45,81
ПЕП 137,42±17,77 174,61±26,53 88,41±12,17*# 169,90±18,33
М1дь, мкг/г 30 введень 0,56±0,10 0,73±0,04 0,67±0,06 0,70±0,04
60 введень 0,51±0,08 2,73±1,70*~ 0,96±0,10*# 1,12±0,25*
ПЕП 0,54±0,09 0,86±0,06* 0,84±0,11* 0,87±0,06*
Зал1зо, мкг/г 30 введень 302,28±40,32 153,42±21,07* 176,85±22,42* 108,73±17,31*
60 введень 281,33±38,30 104,79±30,22*~ 213,93±38,87# 186,71±32,57*
ПЕП 293,21±39,11 304,81±15,50~ 288,97±13,90 204,44±15,47*
Цинк, мкг/г 30 введень 13,70±1,55 8,94±0,58* 11,73±0,43 7,67±0,41*
60 введень 12,96±1,47 8,41±0,43*~ 11,72±1,14 13,48±2,23
ПЕП 13,29±1,50 10,82±0,45 11,92±0,49 8,92±0,22*
Селен, мкг/г 30 введень 1,79±0,33 0,23±0,01* 0,29±0,03* 0,25±0,03*
60 введень 1,76±0,32 0,36±0,14* 0,29±0,03* 0,35±0,05*
ПЕП 1,74±0,32 3,26±1,03~ 1,09±0,09*# 0,87±0,05*
Прим!тки до таблиць 112:
* - статично достов1рн1 вщм1нност1 показниюв тварин дослдних груп вд показниюв контрольно1 групи;
# - статистично достов1рн1 вщм1нност1 мж показниками груп тварин, експонованих наночастин-ками сульфду кадм1ю р1зного розм1ру;
— статистично достов1рн1 вщм1нност1 мж показниками груп тварин, експонованих наночастинка-ми сульф 'щу кадм!ю та хлоридом кадмю; р<0,05.
№ 1 2018 Еоттошшт & Иеаьти 10
1,5 мюяц топя припинення експозицiï. Пiспя закiнчення дослщного перiоду тварин зне-живпювапи методом декатта-цiï та забирали внутршы орга-ни. yci манiпуляцiï з тваринами проводили вщповщно до поло-жень «6вропейськоï конвенцiï захисту хребетних тварин, як використовуються з експери-ментальною та Ышою науковою метою» (Страсбург, 1985).
Дослщження вмiсту макро- i мiкроелементiв проводили методом рентген-флуорес-центноï спектроскопiï (спектрометр енерпй рентгешвсь-кого випромЫювання СЕР-01). Перевагою методу е м^маль-на пробопiдготовка, яка поля-гае у висушуванш органiв до стало!' маси з подальшим пре-суванням у таблетку. Одно-часне вимiрювання металiв дозволяе отримати стабiльне стввщношення у кiлькiсному вмiстi ïx, що е особливо цiнним, коли необхщно отримати ре-зультати для декшькох елемен-тiв. Вимiрювання проводили за струму трубки 63 еВ та напруги аноду 45 кВ. Спектр розшиф-ровували програмним забез-печенням ElvaX. Подальшу ста-тистичну обробку виконували за допомогою програмного забезпечення Microsoft Excel 2003 та SPSS 21.0. Дос-товiрнiсть вiдмiнностей мiж показниками оцшювали за U-
критерiем Манна-УТтш.
Дослiдження проведенi у рамках НДР ДУ «1нститут меди-цини пращ НАМН Украши» «Наукове обгрунтування прин-ципiв, методiв i показникiв екс-периментальноï оцiнки токсич-ностi наночастинок i наномате-рiалiв (на прикладi наночастинок металiв)» (№ д.р. 0113U001447) та «Дослщження особливостей токсичноï дiï наночастинок важких металiв, пошук та обгрунтування засо-бiв профшактики» (№ д.р. 0116U00497).
Результати дослщження та ïx обговорення. У селезшщ та тимусi щурiв дослiдниx груп рееструвалося збшьшення вми сту кадмю та змiни вмiсту макро- i мiкроелементiв порiв-няно з контрольною групою тварин (табл. 1, 2).
Так, у селезшщ тварин дослiдниx груп пiсля 30 вве-день Нч CdS розмiром 4-6 нм вмiст кадмiю збшьшувався у 15,8 разiв, НЧ CdS розмiром 911 нм - у 30,1 разiв, CdCl2 - у 3,2 рази; пюля 60 введень -вщповщно у 17,7; 38,8 та 22,3 рази; у постекспозицмному -вщповщно у 37,7, 43,1 та 28,5 разiв. Таким чином, у селезЫц бiльш штенсивно накопичував-ся кадмiй пiсля введення НЧ CdS, особливо бшьшого розми ру, порiвняно з iонною формою - CdCl2.
Вмiст кальцiю у селезшщ щурiв, експонованих СЬС12, ста-тистично достовiрно не в^^з-нявся вщ показникiв контрольно! групи тварин в уах перiодах дослщжень. У тварин пiсля 60 введень НЧ CdS розмiром 46 нм рееструвалося збшьшення вмюту кальцю в 1,44 рази, а тспя експозици НЧ CdS розми ром 9-11 нм у другому перiодi дослiджень вмiст кальцiю пере-вищував показники контрольно! групи в 1,67 рази, у постекспо-зицiйному перiодi був меншим в 1,37 рази.
Вмют залiза у селезiнцi щурiв дослiдних груп був статистично достовiрно зниженим порiвня-но з показниками контрольно! групи, причому у першому перiодi дослiджень найбiльш iнтенсивно за дм CdCl2, у другому перiодi - за дм НЧ CdS розмiром 4-6 нм. У постекспо-зицiйному перiодi зниження вмюту залiза рееструвалося лише у тварин, експонованих Cda2.
Вмiст мд у селезiнцi тварин дослiдних груп у першому перiодi дослiджень не в^^з-нявся вiд контрольних значень, але у другому та у постекспо-зицмному перiодах рееструвалося збшьшення цього показ-ника, особливо за умов експозици НЧ CdS розмiром 4-6 нм.
Вмют цинку у селезЫщ щурiв статистично достовiрно змен-
Таблиця 2
Вмют макро- i мкроелеменлв у тимусi експериментальних тварин (M±m, n=7)
Макро- i м1кро-елемент Перюд дослiджень Контрольна група Дослiднi групи
1 - CdSnano1 II - CdSnano2 III - CdCl2
Кадмiй, мкг/г 30 введень 0,13±0,03 4,76±0,47*~ 1,73±0,44*#~ 0,46±0,18*
60 введень 0,15±0,03 3,14±0,44*~ 9,35±2,13*#~ 4,12±0,49*
ПЕП 0,13±0,03 14,15±1,67*~ 5,86±0,59*# 4,28±0,94*
Кальцiй, мкг/г 30 введень 144,75±11,91 193,92±44,64 137,92±27,85~ 261,73±68,29*
60 введень 162,11±13,34 195,02±11,19~ 227,47±59,70~ 132,35±15,11
ПЕП 144,75±11,91 154,94±19,67 161,23±23,71 199,94±37,21
Мiдь, мкг/г 30 введень 0,61±0,07 0,79±0,05~ 1,01±0,22* 1,30±0,30*
60 введень 0,68±0,08 0,81±0,08 0,70±0,07 0,72±0,10
ПЕП 0,61±0,07 1,41±0,13* 0,82±0,05*# 0,98±0,13*
Залiзо, мкг/г 30 введень 19,48±3,13 15,87±1,49 10,05±1,60*#~ 15,74±1,49
60 введень 21,82±3,51 8,80±1,12*~ 11,08±0,82*~ 20,74±3,29
ПЕП 19,48±3,13 34,67±4,48* 12,70±1,10*#~ 21,10±3,69
Цинк, мкг/г 30 введень 10,38±0,60 8,92±0,78 5,93±0,47*#~ 10,30±0,55
60 введень 11,63±0,67 6,50±0,29*~ 7,75±1,62*~ 11,32±1,20
ПЕП 10,38±0,60 16,40±1,44*~ 8,23±0,47*# 9,26±0,76
Селен, мкг/г 30 введень 1,30±0,05 0,20±0,01*~ 0,18±0,06*~ 0,28±0,02*
60 введень 1,46±0,06 0,13±0,02*~ 1,15±0,97~ 0,28±0,03*
ПЕП 1,30±0,05 1,68±0,17 0,78±0,05*#~ 0,16±0,02*
Environment & Health №12018
шувався пiсля 30 та 60 введень НЧ CdS розмiром 4-6 нм, а також тсля введення введень CdCl2 у першому та у постекс-позицмному перюдах.
У селезiнцi щурiв уах трьох дослiдних груп у першому та другому перюдах дослiджень рееструвалося ютотне стати-стично достовiрне зменшення вмiсту селену. У постекспози-цмному перiодi у тварин, екс-понованих НЧ CdS розмiром 46 нм, вмют селену iстотно пщ-вищувався, в iнших двох групах цей показник був меншим за контрольн значення.
Отже, накопичення кадмю у селезiнцi дослiдних тварин супроводжувалося збшьшен-ням рiвня мiдi та зменшенням вмiсту залiза, цинку, селену. Найменш вираженi порушення рiвня мiкроелементiв у селезн цi рееструвалося тсля експо-зицiУ НЧ Cd8 розмiром 9-11нм порiвняно з НЧ CdS розмiром 4-6 нм та CdCl2.
У тимусi щурiв дослiдних груп рееструвалося значне накопи-чення кадмiю. Так, пiсля 30 введень НЧ CdS розмiром 4-6 нм, НЧ розмiром 9-11 нм та CdCl2 вмiст кадмю перевищував кон-трольнi значення вщповщно у 36,6, 13,3 та 3,5 рази; тсля 60 введень - вщповщно у 20,9, 62,3 та 40,8 разiв; у постекспо-зицмному пер^ - вiдповiдно у 111,5, 45,1 та 32,9 рази. Таким чином, на початкових стадiях розвитку Ытоксикаци, особливо у постекспозицiйному перюд^ накопичуються бiльш Ытенсив-но НЧ CdS меншого розмiру, а найменше - CdCl2.
Вмiст кальцiю у тимус щурiв дослiдних груп статистично достовiрно вiдрiзнявся вiд показникiв контрольно! групи лише тсля 30 введень CdCl2 (перевищував контрольш значення в 1,8 рази).
У тимус експериментальних тварин спостер^алося накопичення мщ у першому перiодi
дослщжень пiсля введення НЧ Cd8 розмiром 9-11 нм та CdCl2, у постекспозицмному перiодi -в уах дослiдних групах (особливо тсля введення НЧ Cd8 меншого розмiру).
Вмiст залiза та цинку у тимус тварин пiсля експозицп НЧ CdS розмiром 9-11 нм в усх перю-дах дослiджень був статистично достовiрно нижчим за показники контрольноУ групи, пiсля експозицп НЧ Cd8 розми ром 4-6 нм у другому перiодi спостер^алося зниження рiвня залiза та цинку, а у постекспо-зицiйному - Ух зростання.
У тимус щурiв усiх дослiдних груп рееструвалося ютотне зниження рiвня селену в усх перiодах дослiджень за винят-ком групи тварин, яким вводили НЧ CdS розмiром 4-6 нм у постекспозицмному перiодi.
Таким чином, у тимус дослщ-них тварин спостер^аеться iстотне накопичення кадмiю, що супроводжувалося зро-станням рiвня мiдi, зменшенням рiвня залiза, цинку та селену. Найютотнш змiни реестру-валися у тварин, експонованих НЧ CdS (переважно бшьшого розмiру), порiвняно з юнною формою CdCl2.
Дисбаланс мкроелеменлв, який спостертаеться у тимусi та селезшц експонованих тварин, може вщгравати провiдну роль у патогенезi iмунотоксич-ноУ дм кадмiю. Особливо важ-ливим е дефiцит залiза, цинку та селену.
Як вщомо, залiзо виконуе багато важливих функцiй у кш-тин [18]. Воно необхiдне для подшу та диферен^аци клiтин, бере участь у регуляцп факто-рiв транскрипцп цитокiнiв та розвитку клiтинного iмунiтету. Залiзо входить до складу ката-лази, цитохромiв, пероксида-зи, дегщрогеназ, якi беруть участь в окислювально-вщнов-них реакцiях та енергетичному обм^ клiтини. Також залiзо е кофактором ферментних систем, яю продукують пероксид водню та оксид азоту, що вщ-грають провщну роль у проце-сах фагоцитозу та знешкод-женнi бактерм. У разi дефiциту залiза в органiзмi спостерiга-еться зниження фагоцитарноУ та бактерицидноУ активной нейтрофiлiв та макрофагiв, зниження активной природ-них кiлерiв, змiнюеться про-фiль експресп цитокiнiв лiмфо-цитами. Особливо чутливими
до HecTa4i залiза е Т-клiтини тимусу: вщбуваеться порушення процесв подiлу та диферен-цiaцií Т-лiмфоцитiв, зменшу-еться Ухня кiлькiсть та розвива-еться aтрофiя органу [19].
Цинк вiдiгрaе важливу роль в iмуннiй системi: регулюе проли ферaцiю та диференцiaцiю кли тин; впливае на природнi та адаптивн iмуннi клiтини; висту-пае у ролi сигнaльноí молеку-ли; бере участь у функцюну-ванн лiмфоцитiв, безпосеред-ньо впливаючи на лiмфопоез та секрецiю цитокiнiв [20]. За дефщиту цинку спостеркають-ся aтрофiя тимусу, лiмфопенiя, порушення кштинно- та антити лоопосередкованих iмунних реакцм [21].
Селен бере участь у стимуля-цií утворення aнтитiл, взаемодУУ цитотоксичних Т-лiмфоцитiв та нормальних кiлерiв, у реaлiзa-цií фагоцитозу, у реaлiзaцií противiрусного та антибактери ального захисту оргашзму; входить до складу селенопро-теíнiв, зокрема антиоксидант-них ферментв (глутатюн-пероксидази, тюредоксинре-дуктази), проявляе антиканце-рогенну дiю; стабУтзуе мем-брани клiтин вiд розвитку пере-кисного окислення лiпiдiв за умов розвитку оксидативного стресу [22]. Експериментальн доотдження показали високi iмунопротекторнi влaстивостi селену пiд час моделювання кaдмiевоí iнтоксикaцií [23]. Висновки
1. Визначення вмюту кaдмiю, макро- i мiкроелементiв у селе-зiнцi та тимус дозволяе оцши-ти особливост токсикоюнети-ки цього металу в оргашзму передбачити пaтогенетичнi особливостi реaлiзaцií його токсичних ефектiв, особливо вщдалеш нaслiдки.
2. У селезiнцi бшьш штенсив-но накопичувався кaдмiй тсля експозицУУ НЧ CdS, особливо бшьшого розмiру, порiвняно з iонною формою - CdCl2. Накопичення кaдмiю супроводжувалося збшьщенням рiвня мiдi та зменшенням вмюту зaлiзa, цинку, селену. Найменш виражен порушення рiвня мк роелементiв у селезiнцi реес-трувалися пюля експозицií НЧ CdS розмiром 9-11 нм порiвня-но з НЧ CdS розмiром 4-6 нм та CdCl2.
3. У тимус спостер^алося значне накопичення кaдмiю, що супроводжувалося збшь-
шенням р1вня М1Д1, зменшен-ням р1вня зал1за, цинку та селену. Найютотнш зм1ни реестру-валися у тварин, експонованих НЧ CdS (переважно б1льшого розм1ру), пор1вняно з 1онною формою CdCl2.
4. 1нтенсивне накопичення кадм1ю та дисбаланс м1кроеле-мент1в може вщгравати про-в1дну роль у реал1заци 1муно-токсичноТ дм сполук кадмю у нано- та 1онн1й форм1.
Л1ТЕРАТУРА
1. Трахтенберг 1.М., Дмитруха Н.М., АтхтЫа О.Л. Нанотоксиколог1я. Профлактична токсикологя та медична екологя. Вибран1 лекци для вчених, л1кар1в та студентв / за ред. 1.М. Трах-тенберга. КиТв : Авщенна, 2011. Вип. 11. С. 118-123.
2. Яворовський О.П., Ткачишин В.С., Аруста-мян О.М., Костюченко А.М., Солоха Н.В. Наночастинки i наноматер1али: будова, фiзи-ко-хiмiчнi i токсиколопчш вла-стивостi, вплив на оргашзм працiвникiв. Довклля та здо-ров'я. 2016. № 3. С. 29-36.
3. Rzigalinski B.A., Strobl J.S. Cadmium-Containing Nanoparticles: Perspectives on Pharmacology and Toxicology of Quantum Dots. Toxicology and Applied Pharmacology. 2009. Vol. 238 (3). P. 280-288.
4. Liu L., Sun M., Li Q., Zhang H., Alvarez P. J., Liu H., Chen W. Genotoxicity and Cytotoxicity of Cadmium Sulfide Nanomaterials to Mice: Comparison Between Nanorods and Nanodots. Environmental Engineering Science. 2014. Vol. 31 (7). P. 373-380.
5. Kozhevnikova N.S.,, Vorokh A.S., Uritskaya A.A. Cadmium Sulfide Nanoparticles Prepared by Chemical Bath Dep osition. Russian Chemical Reviews. 2015. Vol. 84 (3). P. 225-250.
6. Jдrup L., Berglund M., Elinder C.G., Nordberg G., Vahter M. Health Effects of Cadmium Exposure - a Review of the Literature and a Risk Estimate. Scandinavian Journal of Work, Environment & Health. 1998. Vol. 1. P. 1-52.
7. Godt J., Scheidig F, Grosse-Siestrup C., Esche V., Brandenburg P., Reich A., Groneberg D.A. The Toxicity of Cadmium and Resulting Hazards for Human Health. Journal of Occupational Medicine and Toxicology. 2006. Vol. 1. P. 22-28.
13 Environment & Health №12018
8. Akesson A., Barregard L., Bergdahl I.A., Nordberg G.F., Nordberg M., Skerfving S. Nonrenal Effects and the Risk Assessment of Environmental Cadmium Exposure. Environmental Health Perspectives. 2014. Vol. 122 (5). P. 431-438.
9. Liu Jie, Qu Wei, Ka-diiska M.B. Role of Oxidative Stress in Cadmium Toxicity and Carcinogenesis. Toxicology and Applied Pharmacology. 2009. Vol. 238 (3). Р. 209-214.
10. Huff J., Lunn R.M., Waal-kes M.P., Tomatis L., Infante P.F. Cadmium-induced Cancers in Animals and in Humans. International Journal of Occupational and Environmental Health. 2007. Vol. 13 (2). Р. 202-212.
11. Кудрин А.В., Громова О.А. Микроэлементы в онкологии. М. : ГЭОТАР-Медиа, 2007. 544 с.
12. Pathak N., Khandelwal S. Role of Oxidative Stress and Apoptosis in Cadmium Induced Thymic Atrophy and Splenomegaly in Mice. Toxicol. Lett. 2007. Vol. 169 (2).
Р. 95-108.
13. Holaskova I., Elliott M., Hanson M.L., Schafer R., Barnett J.B. Prenatal Cadmium Exposure Produces Persistent Changes to Thymus and Spleen Cell Phenotypic Repertoire as Well as the Acquired Immune Response. Toxicol Appl Pharmacol. 2012. Vol. 265 (2). Р. 181-189.
14. Hanson M.L., Holaskova I., Elliott М., Brundage K.M., Schafer R., Barnett J.B. Prenatal Cadmium Exposure Alters Postnatal Immune Cell Development and Function. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2012. Vol. 261 (2). Р. 196-203.
15. Wang X., Tian J., Yong K.T. Immunotoxicity Assessment of CdSe/ZnS Quantum Dots in Macrophages, Lymphocytes and BALB/c Mice. J. Nanobiotech-nology. 2016. Vol. 14. P. 10.
16. Ohsawa M.. Heavy Metal-induced Immunotoxicity and its Mechanisms. Yakugaku Zasshi. 2009. Vol. 129 (3). P. 305-19.
17. Chowdhury B.A., Friel J.K., Chandra R.K. Cadmium-induced Immunopathology is Prevented by Zinc Administration in Mice. J. Nutr. 1987. Vol. 117 (10).
P. 1788-1794.
18. Vishal Kumar, Choudhry V.P. Iron Deficiency and Infection. Indian Journal of Pediatrics. 2010. Vol. 77.
Р. 789-793.
19. Cherayil B.J. Iron and Immunity: Immuno-logicalCconsequences of Iron Deficiency and Overload. Arch. Immunol. Ther. Exp. (Warsz). 2010. Vol. 58(6). P. 407-415.
20. Maares M., Haase H. Zinc and Immunity: An Essential Interrelation. Archives of Biochemistry and Biophysics. 2016. Vol. 30. P. 1-8.
21. Bonaventura P., Bene-detti G., Albarnde F., Miossec P. Zinc and its Role in Immunity and Inflammation. Autoimmun. Rev. 2015. Vol. 14 (4).
P. 277-285.
22. Youcef Mehdi, Jean-Luc Hornick, Louis Istasse, Isabelle Dufrasne. Selenium in the Environment, Metabolism and Involvement in Body Functions. Review. Molecules. 2013.
Vol. 18. P. 3292-3311.
23. El-Boshy M.E., Risha E.F, Abdelhamid FM., Mubarak M.S., Hadda T.B. Protective Effects of Selenium Against Cadmium Induced Hematological Disturbances, Immunosuppressive, Oxidative Stress and Hepatorenal Damage in Rats.
J. Trace Elem. Med. Biol. 2015. Vol. 29. P. 104-110. REFERENCES
1. Trakhtenberg I.M., Dmytrukha N.M. and Apykhti-na O.L. Nanotoksykolohiia [Nanotoxicology]. In : Profilaktychna toksykolohiia ta medychna ekolohiia. Vybrani lektsii dlia vchenykh, likariv ta studentiv [Preventive Toxicology and Medical Ecology. Selected Lectures for Scientists, Doctors and Students]. Kyiv ; 2011; 11 : 118-123 [in Ukrainian].
2. Yavorovskyi O.P., Tkachyshyn V.S., Arustamian O.M., Kostiuchenko A.M. and Solokha N.V. Dovkillia ta zdorovia. 2016 ; 3(79) : 29-36 [in Ukrainian].
3. Rzigalinski B.A. and Strobl J.S. Toxicology and Applied Pharmacology. 2009 ; 238 (3): 280-288.
4. Liu L., Sun M., Li Q., Zhang H., Alvarez P. J., Liu H.and Chen W. Environmental Engineering Science. 2014 ; 31(7) : 373-380.
5. Kozhevnikova N.S., Vorokh A.S. and Uritskaya A.A. Russian Chemical Reviews. 2015 ; 84 (3) : 225-250.
6. Jarup L., Berglund M., Elinder C., Nordberg G. and Vahteram M. Scandinavian Journal of Work, Environment & Health. 1998 ; 1: 1-52.
7. Godt J., Scheidig F., Grosse-Siestrup C., Esche V., Brandenburg P., Reich A. and Groneberg D.A. J. Occup. Med. Toxicol. 2006 ; 1 : 22.
8. Ekesson A., Barregard L., Bergdahl I.A., Nordberg G.F., Nordberg M. and Skerfving S. Environmental Health Perspectives. 2014 ; 122 (5) : 431-438.
9. Liu Jie, Qu Wei and Kadiiska M.B. Toxicology and Applied Pharmacology. 2009 ; 238(3):209-214.
10. Huff J., Lunn R.M., Waalkes M.P., Tomatis L. and Infante P.F Int J Occup Environ Health. 2007 ; 13(2) : 202-212.
11. Kudrin A.V. and Gromo-va O.A. Mikroelementy v onkologii [Microelements in Oncology]. Moscow : GEOTAR-Media ; 2007 : 544p.
[in Russian].
12. Pathak N. and Khandel-wal S. Toxicol. Lett. 2007; 169(2): 95-108.
13. Holöskovö I., Elliott M., Hanson M.L., Schafer R. and Barnett J.B. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2012 ; 265(2) : 181-189.
14. Hanson M.L., Holaskova I., Elliott M. Brundage K.M., Schafer R. and Barnett J.B. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2012 ; 261(2) : 196-203.
15. Wang X., Tian J. and Yong K.T. J. Nanobiotechnology. 2016 ; 14 : 10.
16. Ohsawa M.. Yakugaku Zasshi. 2009; 129 (3): 305-19 [in Japanese].
17. Chowdhury B.A., Friel J.K. and Chandra R.K. J. Nutr. 1987 ; 117 (10) : 1788-1794.
18. Vishal Kumar and Choudhry V. P. Indian Journal of Pediatrics. 2010 ; 77 : 789-793.
19. Cherayil B.J. Arch. Immunol. Ther. Exp. (Warsz). 2010 ; 58(6) : 407-415.
20. Maares M. and Haase H. Archives of Biochemistry and Biophysics. 2016 ; 30 : 1-8.
21. Bonaventura P., Benedetti G., Albarnde F and Miossec P. Autoimmun. Rev. 2015 ; 14 (4) : 277-285.
22. Youcef Mehdi, Jean-Luc Hornick, Louis Istasse and Isabelle Dufrasne. Review. Molecules. 2013; 18: 32923311.
23. El-Boshy M.E., Risha E.F, Abdelhamid FM., Mubarak M.S. and Hadda T.B. J. Trace Elem. Med. Biol. 2015 ; 29 : 104-110.
Hagi^wna go pegaK^'i 10.10.2017
INVESTIGATIONS OF GENOTOXICITY OF EXTREMELY LOW FREQUENCY ELECTROMAGNETIC FIELD. CURRENT STATE (the first report)
Balenko N.V., Sovertkova L.S., Chernychenko I.O., Babii V.F., Dumanskii Yu.D., Litvichenko O.M., Serdiuk Ye.A., Kondratenko O.Ye.
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ГЕНОТОКСИЧНОСТ! ЕЛЕКТРОМАГН1ТНОГО ПОЛЯ НИЗЬКОЧАСТОТНОГО Д1АПАЗОНУ. СУЧАСНИЙ СТАН (1 мов!уомлення|
БАЛЕНКО Н.В., СОВЕРТКОВА Л.С., ЧЕРНИЧЕНКО 1.О., БАБ1Й В.Ф., ДУМАНСЬКИЙ Ю.Д., ЛИТВИЧЕНКО О.М., СЕРДЮК е.А., КОНДРАТЕНКО О.е. ДУ «1нститут громадського здоров'я ím. О.М. Марзеева НАМН УкраТни», м. КиТв УДК 537.531 : 613.648.2 : 547.414 : 576.385.5
Ключовi слова: низькочастотн електромагштш поля, генотоксичнють in vivo, in vitro.
нтенсивнии розвиток енерге-тики та Ii широке використання у рiзних сферах життедiяльно-ст людини створили умови для надмiрного навантаження на навколишне середовище та небезпеку для здоров'я насе-лення такого антропогенного фактора, як електромагштш поля (ЕМП). Причому цеИ фактор умовно вщнесено до кате-гори впливiв, для яких остаточ-но не встановлено ризик [1]. До них належать, зокрема, ЕМП низькоТ частоти (НЧ ЕМП), у тому чист промисловоТ частоти 50 Гц, 60 Гц.
Мiжнародне агентство з вив-чення раку (МАВР) класифку-вало НЧ ЕМП як можливий кан-
ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕНОТОКСИЧНОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО
ПОЛЯ НИЗКОЧАСТОТНОГО ДИАПАЗОНА.
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ (1-е сообщение)
Баленко Н.В., Соверткова Л.С., Черниченко И.А., Бабий В.Ф.,
Думанский Ю.Д., Литвиченко О.Н., СердюкЕ.А., Кондратенко Е.Е.
ГУ «Институт общественного здоровья» им. А.Н. Марзеева
НАМН Украины», г. Киев
Цель - анализ состояния вопроса по экспериментальному изучению генотоксичности низкочастотных полей (НЧ ЭМП). Материалы и методы. Проанализированы данные литературы по изучению генотоксичности НЧ ЭМП в эксперименте. Результаты. Генотоксические эффекты НЧ эМп в опыте изучали многие авторы. Генотоксичность оценивали путем определения показателей частоты хромосомных аберраций, обмена сестринских хроматид, повреждения ДНК (метод ДНК-комет), образования микроядер, а также наличия 8-гидрокси-2-деоксигуанозина (биомаркера оксидативного повреждения ДНК). Исследования были проведены как in vivo, так i in vitro. Полученные результаты были неоднородны и даже противоречивы. Тем не менее, в последние годы увеличилось число работ, подтвердивших генотоксичность НЧ ЭМП на уровнях от 35 мкТл до 5 мТл in vitro и от 100 мкТл до 5 мТл in vivo, а также доказали оксидативные механизмы повреждения ДНК. Предполагается также роль нарушений процессов репарации ДНК и эпигенетических изменений, вызванных НЧ эМп.
Выводы. В связи с ограниченностью данных существует необходимость дальнейших биофизических и молекулярно-биологиче-ских исследований для определения базовых механизмов реализации генотоксических эффектов НЧ ЭМП, а также изучения дозо-временных закономерностей их проявления при действии диапазона уровней, влияющих на человека в условиях окружающей среды и профессиональной деятельности, с учетом действия сопутствующих химических и физических факторов. Ключевые слова: низкочастотные электромагнитные поля, генотоксичность in vivo, in vitro.
© Баленко Н.В., Соверткова Л.С., Черниченко 1.О., Бабй В.Ф., Думанський Ю.Д., Литвиченко О.М., Сердюк е.А., Кондратенко O.G. СТАТТЯ, 2018
