Гематологические и биохимические маркеры крови крыс при остром токсикологическом эксперименте с использованием нанокобальту Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 616-092.9/.4:546.73

Ушкалов В.О., член.-кор. НААН, докт. вет. наук, професор, Турко Я.1., астрант © Лъв\всъкый нацюналъныыутеерсытет ветерынарногмедыцыны та бютехнологт

Iмет С.З.Гжицъкого, Лъвгв, Украта

ГЕМАТОЛОГ1ЧН1 ТА БЮХ1М1ЧН1 МАРКЕРИ КРОВ1 ЩУР1В ЗА ГОСТРОГО ТОКСИКОЛОГ1ЧНОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ 3 ВИКОРИСТАННЯМ НАНОКОБАЛЬТУ

В робот1 встановлено вплыв наночасток Кобальту на деякг показники стану ¡мунног системы та гемопоезу в дозовому Ыапазош на моделг лабораторных тварын заумов гострого токсыколог1чного експерыменту.

За гострого токсыкологгчного експерыменту на быых щурах встановлено зм1ны показнытв гемопоезу за вплыву наночасток Кобальту, ят булы бмъш выражет в кров1 щур1в, що одержувалы препарат у дозах 70, 35, 10 / 5 мг/кг масы тма, що вказуе на прояв токсычног дп та выб1ркову дозову троптстъ наночасток металу / незбалансовашстъ процеав власног детоксыкацп в оргашзм1 тварын. Мехашзмы розвытку ендотоксыкозу в оргатзм1 дослгдных щур1в полягаютъ у гмуносупресИ на фот розвытку гтоалъбумтемп та гтопротетемп, леыкоцытозу гз ерытроцытопешею на тл1 зростанняр1вня серомукогдгв.

У оргатзм1 тварын, що одержалы одноразово наночасткы Кобальту у дозах 1,00 I 0,50 мг/кг масы тма, выщевказаш проявы отруення булы менш выражет або частково не выявлялысъ. Даныы факт можна поясныты гндукцгею в оргашзм1 щур1в дослгдных груп адаптацшно-компенсаторных мехашзм1в завдякы, очевыдно, вывмъненню ресурав власных детоксыкацтных сыстем та гемопоетычным вплывом саме Кобальту.

За резулътатамы проведения гострого експерыменту на моделг лабораторных тварын встановлено, що дослгдт наночасткы Кобальту у дозах 0,10 I 0,05 мг/кг масы тма малы наывыщу бюсумжшстъ.

Ключов1 слова: наночасткы Кобальту, гостра токсычшстъ, кров, бткы, гемоглоб1н, ерытроцыты, леыкоцыты, серомукогды, щур1.

УДК 616-092.9/.4:546.73

Ушкалов В.А., член.-корр. НААН, докт. вет. наук, професор, Турко Я.И., аспирант

Лъвовскыы нацыоналъныыуныверсытет ветерынарноымедыцыны ы быотехнологыы ымены С.З.Гжыцкого, Украына

ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ КРОВИ КРЫС ПРИ ОСТРОМ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАНОКОБАЛЬТУ

В работе установлено влыяные наночастыц Кобальта на некоторые показателы состояныя ыммунноы сыстемы ы гемопоэза в дозырованном

© Ушкалов В.О., Турко Я.1., 2014

354

диапазоне на модели лабораторных животных в условиях острого токсикологического эксперимента.

При остром токсикологическом эксперименте на белых крысах установлено изменения показателей гемопоэза при воздействии наночастиц Кобальта, которые были более выражены в крови крыс, получавших препарат в дозах 70, 35, 10 и 5 мг/кг массы тела, что указывает на проявление токсического действия и выборочную дозированную тропностъ наночастиц металла и несбалансированность процессов собственной детоксикации в организме животных. Механизмы развития эндотоксикоза в организме исследуемых крыс заключаются в иммуносупрессии на фоне развития гипоалъбуминэмии и гипопротеинэмии, лейкоцитоза с эритроцитопенией на фонеростауровня серомукоидов.

В организме животных, получивших однократно наночастицы Кобальта в дозах 1,00 и 0,50 мг/кг массы тела, вышеуказанные проявления отравления были менее выражены или частично не выявлялись. Данный факт можно объяснить индукцией в организме крыс исследовательских групп адаптационно-компенсаторных механизмов, очевидно, благодаря высвобождению ресурсов собственных детоксикационных систем и гемопоэтического влияния кобальта.

По результатам проведения острого эксперимента на модели лабораторных животныхустановлено, что опытные наночастицы кобальта в дозах 0,10 и 0,05 мг/кг массы тела имели самую высокую биосовместимость.

Ключевые слова: наночастицы кобальта, острая токсичность, кровь, белки, гемоглобин, эритроциты, лейкоциты, серомукоиды, крысы.

UDC 616-092.9/.4:546.73

Ushkalov V., corresponding member of NAAS, Doctor of Veterinary Sciences,

professor Turko Ya, graduate student, Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnology named after

S.Z.Gzhytskyy, Lviv, Ukraine

HEMATOLOGICAL AND BIOCHEMICAL BLOOD MARKERS OF RATS BLOOD FOR ACUTE RAT TOXICOLOGICAL EXPERIMENT USING

NANOCOBALT

The work deals with the influence of cobalt nanoparticles on some parameters of the immune system and hematopoiesis in the dose range on the model of laboratory animals under conditions of acute toxicological experiment.

For acute toxicological experiment on white rats it was found changes in rates of hematopoiesis under the influence of cobalt nanoparticles, which were more pronounced in the blood of rats that received the drug in doses of 70, 35, 10 and 5 mg / kg body weight, indicating the manifestation of toxic effects and random dose of tropism metal nanoparticles and processes imbalance of own detoxification processes in animals. Development mechanisms of endotoxemia in rats are in immunosippresion on the background in the development of hypoproteinemia and hypoalbuminemia, leukocytosis with erythrocytopenia to rising levels seromucoid.

355

In animals body that received a single dose of cobalt nanoparticles at doses of 1.00 and

0.50 mg/kg of body weight, the above signs of poisoning were less pronounced or partly not found. This fact can be explained by induction in rats of experimental groups of adaptive-compensatory mechanisms due to apparently release the resources of its own detoxification systems and hematopoietic influence is cobalt.

As a result of acute experimental model of laboratory animals it was found that research cobalt nanoparticles at doses 0.10 and 0.05 mg/kg body weight had the highest biocompatibility.

Key words: cobalt nanoparticles, acute toxicity, blood, proteins, hemoglobin, erythrocytes, leukocytes, seromucoid, rats.

Вступ. За перюд юнування оргашзм пщдаеться ди цшого комплексу несприятливих фактор1в, як1 впливають на нормальне функцюнування основних систем життед1яльностг 3 одше! сторони це порушення год1вл1, токсикози, шфекцшш та швазшш чинники, а з шшо! - масове безконтрольне застосування х1мютерапевтичних препарата, в тому числ1 антибютимв, фуранових та сульфаншамщних препарата, антигельмштимв тощо [1,5]. Все це, у свою чергу, негативно впливае на стшкють оргашзму до захворювань, сприяе розвитку ¿мунодефщитного стану i пщвищуе чутливкть до шфекцшних хвороб.

У зв'язку з цим проблема розробки нового поколшня профшактичних засоб1в, яю б володши корегуючою д1ею стосовно гомеостазу оргашзму, е актуальною i И вир1шення дае можлив1сть п1двищити ефектившсть проф1лактики, боротьби з патолог1ями та пщвищення продуктивност1 [2].

У цьому план1 ц1кавими були б дослщження стосовно препарату нанокобальту, який волод1е високою гематопротекторною, ¿муномодулюючою та бюстимулюючою д1ею [3,5].

Мета роботи - визначити вплив наночасток Кобальту на деяю показники стану ¿мунно! системи та гемопоезу в дозовому д1апазон1 на модел1 лабораторних тварин за умов гострого токсиколог1чного експерименту.

Матер1ал та методи досл1дження. У робот1 використовували досл1дний зразок наночасток Кобальту (Нч Со), середнього розм1ру (~100,0±10,0 нм), виготовлений за оригшальною методикою фах1вцямим 1нституту б1около1дно1 xiMii' ¿м. Ф.Д. Овчаренка НАН Украши.

Гострий токсиколог1чний експеримент було проведено на статевозрших щурах-самцях (n=45) лшп Bicmap масою (160-180) г. За принципом аналог1в було сформовано 9 груп тварин по 5 щур1в у кожн1й (одну контрольну i 8 досл1дних). Щурам контрольно! групи внутр1шньошлунково за допомогою зонда вводили дистильовану воду в об'ем1 2,0 см3; щурам I дослщно! групи вводили розчин наночасток Кобальту у доз1 70,00 мг/кг маси т1ла (максимально можлива введена доза), II дослщно! групи - 35,00 мг/кг, III - 10,00 мг/кг, IV - 5,00 мг/кг, V - 1,00 мг/кг, VI - 0,50 мг/кг, VII - 0,10 i VIII - 0,05 мг/кг маси тша вщповщно. Термш спостереження за дослщними тваринами складав 14 д1б.

356

3 метою визначення 6iocyMicHOCTi дослщного зразка наночасток металу у плазм1 кров! експериментальних тварин дослщжували р1вень загального бшка, альбуммв та глобулш1в, циркулюючих ¿мунних комплекав середньо! молекулярно! маси (Ц1К) та серомуковдв (Sm).

У цшьнш кров! експериментальних тварин проводили визначення кшькост1 формених елемент1в, загального гемоглобшу (Hb) та лейкоцшгв за загальноприйнятими методами.

Результата дослщжень обробляли статистично з використанням пакету програм Microsoft Excel 2003, в1рогщшсть отриманих результате оцшювали за критер1ем Стьюдента.

Результати дослщження. Виходячи з вищезазначеного, було доцшьним оцшити функцюнальний стан оргашв-мшеней експериментальних щур1в пщ впливом наночасток Кобальту у визначеному д1апазош доз за дослщженням системних гематолопчних i бюх1м1чних критичних маркер1в у кров1 тварин.

Визначенням гематолопчних показниюв (табл. 1) у щур1в I-IV дослщних груп (70, 35, 10 i 5 мг/кг маси тша) було встановлено, що одноразове введения НчСо на 14-ту добу експерименту викликало розвиток лейкоцитозу в середньому до 34,8 %, гальмування еритропоезу в середньому - на 27,2 % поряд 3i зниженням вмюту загального гемоглобшу (Hb) - на 15,2 % (р<0,05) вщповщно вщносно значень цих показниюв у кров1 контрольних тварин.

Таблиця 1

Р1вень лейкоцн^в, еритроцит1в та загального гемоглобшу в Kpoßi бших

щур1в за одноразового перорального введения розчншв наночасток Кобальту у дозовому д1апазош на 14-ту добу експерименту (M±m; n=5).

групи Група тварин Лейкоцита, 109/дм3 Еритроцити, 1012/дм3 Загальний Hb2, г/дм3

К Контроль 10,64±0,80 8,05±0,16 123,05±5,16

I Нч1 Со - у доз1 70,00 мг/кг маси тша 16,48±0,64* 5,17±0,22* 108,08±10,20*

II НчСо - у доз1 35,00 мг/кг маси тша 13,76±0,88* 6,09±0,20* 103,80±12,05*

III НчСо - у доз1 10,00 мг/кг маси тша 13,60±1,12* 6,13±0,33* 99,80±6,78*

IV НчСо - у доз1 5,00 мг/кг маси тша 12,20±0,40* 6,71±0,26 116,00±5,23*

V НчСо - у доз1 1,00 мг/кг маси тша 11,22±0,88 7,92±0,50 113,90±8,56

VI НчСо - у доз1 0,50 мг/кг маси тша 10,88±0,80 7,86±0,22 107,20±10,60

VII НчСо - у доз1 0,10 мг/кг маси тша 10,08±0,76 8,49±0,26 133,60±2,33

VIII НчСо - у доз1 0,05 мг/кг маси тша 10,20±0,84 8,11±0,30 128,10±8,06

Примггки:

1. Нч Со - розчин досладного зразка наночасток Кобальту;

357

2. НЬ - гемоглобш;

* - р1зниця значень в1ропдна при р<0,05 вщносно значень такого показника у контрольных тварин.

3 результата дослщжень, наведених у таблиц! 1 видно, що на 14-ту добу дослщжень у кров1 щур1в I дослщно! групи, що одержали максимально введену дозу НчСо (70,00 мг/кг маси тша), вщсоток в1рогщного пщвищення р1вня лейкоцита сягав 54,9 % та зниження вмкту еритроцита { загального НЬ - 35,8 { 12,2 % вщповщно у пор1внянш з р1внем цих показниюв у тварин контрольно! групи.

3 даних таблиц! також встановлено, що на 14-ту добу дослщу спостер1гали тенденцш до зростання юлькоси лейкоцита \ зниження р1вня загального гемоглобшу в кров1 тварин V дослщно! групи, а у щур1в VI - VIII дослщних груп - значения дослщжених показниюв не набували в1рогщних змш вщносно 1х контрольних р1вшв. Отримаш даш вказують на дозозалежну тропшсть наночасток Кобальту вщносно гемопоезу в оргашзм1 дослщних щур1в.

У таблиц! 2 наведен! результата дослщжень показниюв бшкового профщю плазми кров1 та стану неспециф1чно! резистентност1 щур1в, що одноразово одержували розчини НчСо у дозовому д1апазош.

Таблиця 2

Стан показннк1в бшкового профшю та неспециф1чно¥ резистентное™ у плазм! кров! щур1в за одноразового перорального введения розчишв наночасток Кобальту у дозовому д1апазош на 14-ту добу експерименту

(M±m; п=5).

Група тварин Загальний бшок, г/дм3 Альбумши, г/дм3 Глобулши, г/дм3 А/Г Ц1К, мг/см3 8ш, мг/см3

К 73,47±1,23 38,90±0,93 34,57±1,50 1,13 0,07±0,01 0,10±0,01

I 62,00±1,00* 22,10±0,63* 40,90±0,50* 0,54 0,10±0,01* 0,15±0,01*

II 73,63±1,93 33,03±1,30* 40,60±1,32* 0,81 0,12±0,02* 0,14±0,01*

III 72,60±0,83 31,77±0,55* 40,83±0,70* 0,78 0,09±0,01* 0,13±0,01*

IV 70,35±3,00 31,90±0,05* 38,45±1,20* 0,83 0,08±0,02 0,14±0,01*

V 72,53±2,38 36,33±0,75* 36,20±0,50 1,00 0,08±0,01 0,14±0,02*

VI 70,10±0,77 39,30±0,75 30,80±1,00 1,28 0,055±0,01 0,109±0,01

VII 72,83±2,55 37,23±1,50 35,60±1,50 1,05 0,068±0,01 0,100±0,01

VIII 72,87±0,93 37,27±2,05 35,60±0,10 1,05 0,065±0,01 0,099±0,02

Примггка. * - р1зннця значень в1ропдна при (р<0,05) ввдносно значень такого показника у контрольних тварин.

Так, одержан! результата свщчать, що через 14 д1б теля одноразового введения НчСо лише у плазм1 кров1 щур1в I дослщно! групи вщбувалось в1рогщне зниження вмкту загального бщка в середньому на 15,6 % вщносно контрольних значень. Це позначилось й на юльюсному перерозподщенш бщкових фракцш, а саме - зниженш р1вня альбумш1в та пщвищенш р1вня загальних глобулЫв у середньому на 45,2 та 18,3 % (Р < 0,05), та вщповщному зниженш значения альбумш/глобулшового коефщенту в 2,1 рази.

358

У плазм1 кров1 щур1в 11-1У дослщних груп, навпаки, на фош нормальних (ф1зюлопчних) значень вмкту загального бшка встановлювали аналопчш тваринам I групи за тенденщею змши у кшьккному сшввщношенш бшкових фракцш. Такий тип протешограми вказуе на шдукування ¿мунно! вщповда в оргашзм1 дослщних щур1в внаслщок введения наночасток Кобальту у дозовому д1апазош. За даними Степашкиной К.1. [8], загальний бшок кров1 е досить стабшьним показником, що досягаеться за рахунок наявност1 пулу резервного бшку та потужност1 системи регуляторних мехашзм1в.

Р1вень альбуммв у кров1 щур1в У дослщно! групи був зниженим внаслщок введения НчСо, але це не позначилось на кшькост1 загальних глобулмв та на сшввщношенш цих фракцш.

Значения р1вня загального бшка, альбуммв, загальних глобулмв та альбумш/глобулшового коефщенту в плазм1 кров1 щур1в У1-УШ дослщних груп внаслщок введения НчСо не набували статистично значимих вщхилень вщ контрольного р1вня цих показниюв.

У плазм1 кров1 щур1в 1-У дослщних груп також реестрували суттеве пщвищення р1вня циркулюючих ¿мунних комплекЫв (Ц1К) середньо! молекулярно! маси вщносно !х контрольних значень в середньому вщ 14,3 % до 71,4 % (р<0,05). Вщомо, що утворення ¿мунних комплекшв - ф1зюлопчних продукт1в реакцп антиген-антитшо, е частиною захисних ¿мунних мехашзм1в, тобто одним з компонент ¿мунно! вщповщг Р1вень продукци Ц1К вщображае фази розвитку запального процесу \ свщчить про взаемозв'язки з клшчним переб1гом патологи. Тобто надм1рне утворення Ц1К в юнщ гострого захворювання, свщчить про несприятливий прогноз та зумовлено активащею гуморального ¿муштету { надходженням антигену в кров [6,7].

Поряд з цим, було визначено, що внаслщок одноразового потрапляння НчСо у дозах 70, 35, 10, 5 \ 1 мг/кг маси тша (1-У дослщш групи) р1вень утворення бшюв пщгостро! фази - патолопчних бшюв-супрессор1в -серомукодав (8ш) був в1рогщно пщвищеним у середньому на (30 - 50) % вщносно 1х контрольних значень. Одержан! результата, у сукупност1 з даними динамжи юлькоси лейкоцит1в та показниюв еритропоезу, переконливо свщчать про розвиток ¿муносупресп в оргашзм1 щур ¿в 1-У дослщних груп через 14 д1б теля перорального введения дослщного зразка НчСо у дозах 70, 35, 10, 5 \ 1 мг/кг маси тша та дозозалежну тропшеть дослщних наночасток металу.

Висновки. Таким чином, змши показниюв гемопоезу за впливу наночасток Кобальту, були бшьш вираженими в кров1 щур1в, яю !х одержували у дозах 70, 35, 10 { 5 мг/кг маси тша, що вказуе на прояв токсично! дп та виб1ркову дозову тропшеть наночасток металу \ незбалансовашсть процеЫв власно! детоксикаци в оргашзм1 тварин. Мехашзми розвитку ендотоксикозу в оргашзм1 цих дослщних тварин полягають у ¿муносупреси на фош гшоальбумшеми та гшопротешеми, лейкоцитозу ¿з еритроцитопешею на тл1 надм1рного утворення серомуковдв.

У оргашзм1 тварин, що одержали одноразово наночастки Кобальту у дозах 1,00 I 0,50 мг/кг маси тша, вищевказаш прояви отруення були менш

359

виражеш або частково не виявлялись. Даний факт можна пояснити шдукщею в орган1зм1 щур1в даних дослщних груп адаптацшно-компенсаторних мехашзм1в завдяки, очевидно, вившьненню pecypciß власних детоксикацшних систем та гемопоетичним впливом саме Кобальту.

За результатами проведения гострого експерименту на модел1 лабораторних тварин можна також вказати, що дослщш наночастки Кобальту у дозах 0,10 i 0,05 мг/кг маси тша мали високу 6iocyMicHicTb.

Перспективи подальших дослщжень. Для визначення критичних точок впливу НчСо, що дозволить у певно! Mipi стверджувати про ix бютичну (адаптогенну) дш на оргашзм тварин, наступним етапом буде вивчення 6iocyMicHOCTi наночасток Со в умовно бютичнш та умовно токсичнш дозах за проведения хрошчного токсиколопчного експерименту на модел1 бших щур1в.

Л1тература

1. Барановский А.Ю., Кондрашина Э.А. Дисбиоз кишечника. - СПБ.: Питер, 2008. - 240 с.

2. Бондаренко В.М., Воробьев A.A. Дисбиозы и препараты с пробиотической функцией// Журн. микробиол. - 2004. - № 1. - С. 84-92.

3. Бондаренко В.М., Грачева Н.М. Дисбиотические состояния и лечебные мероприятия при них// Вестн. РАМН. - 2005. - № 12. - C. 23-29.

4. Козько В.Н. Эубиоз, дисбактериоз, пробиотики// Лшування та д1агностика. - 2001. - №2. - С. 21-27.

5. Николаева Т.Н., Зорина В.В., Бондаренко В.М. Иммуностимулирующая и антиканцерогенная активность нормальной лактофлоры кишечника// Эксперим. клин. гастроэнтерол. - 2004. - № 4. - С. 3943.

6. Радчук, H.A. Ветеринарная микробиология и иммунология/ H.A. Радчук, Г.В. Дунаев, Н.М. Колычев. - М.: Агропромиздат, 1991. - С. 330336.

7. Самуйленко А.Я. Инфекционная патология животных. В 2 т./ под ред. А.Я. Самуйленко [и др.]. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. - Том II. - 807с.

8. Степашкина К.И. Клиническое толкование сдвигов белков крови/ К.И. Степашкина. - К.: Науковадумка, 1963. - 61 с.

Рецензент - д.вет.н., професор Гуфр1й Д.Ф.

360