Научная статья на тему 'Индукция апоптоза в нейронах белых крыс при воздействии нанобиокомпозита на основе наночастиц ag (0) и арабиногалактана'

Индукция апоптоза в нейронах белых крыс при воздействии нанобиокомпозита на основе наночастиц ag (0) и арабиногалактана Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
155
34
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Гигиена и санитария
Scopus
ВАК
CAS
RSCI
PubMed
Ключевые слова
ИММУНОГИСТОХИМИЯ / АРАБИНОГАЛАКТАН / НАНОСЕРЕБРО / АПОПТОЗ / ЛАБОРАТОРНЫЕ ЖИВОТНЫЕ / ГОЛОВНОЙ МОЗГ / IMMUNOHISTOCHEMISTRY / ARABINOGALACTAN / NANOSILVER / APOPTOSIS / LABORATORY ANIMALS / BRAIN

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Соседова Лариса Михайловна, Новиков Михаил Александрович, Титов Е. А., Рукавишников В. С.

Представлены результаты иммуногистохимического исследования нервной ткани беспородных белых крыс, подверженных 9-дневному воздействию нанобиокомпозита, состоящего из наночастиц серебра, инкапсулированных в матрицу из природного биополимера арабиногалактана. Обследование белых крыс проводили в 2 этапа: половину крыс из каждой группы забивали непосредственно после окончания воздействия (ранний срок), оставшихся крыс через 6 мес после окончания воздействия (отдаленный срок). Доказано, что воздействие исследуемого вещества вызывает функциональные изменения в клетках нервной ткани. Установлено, что после подострого введения нанобиокомпозита аргентумарабиногалактана (нано-Ag-AГ) в клетках нервной ткани головного мозга белых крыс изменяется содержание апоптотического и антиапоптотического белков caspase-3 и bcl-2. Резко возрастает количество нормальных нейронов, продуцирующих белок caspase-3. При этом значимо сокращается число иммунонегативных нормальных нейронов. Наряду с этим отмечается высокий уровень содержания bcl-2, одной из функций которого, как известно, является предотвращение запуска процесса апоптоза. В препаратах выявляется значимое возрастание количества нейронов, экспрессирующих bcl-2, однако протективное действие данного белка не реализуется в полной мере, что приводит к достоверному повышению содержания поврежденных гиперхромных клеток. Оценка результатов иммуногистохимического исследования нервной ткани белых крыс по данным экспрессии белков caspase-3 и bcl-2 позволяет сделать заключение о способности наносеребра, инкапсулированного в полимерную матрицу, проникая через гематоэнцефалический барьер, индуцировать в нейронах коры головного мозга запуск апоптотического каскада.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Соседова Лариса Михайловна, Новиков Михаил Александрович, Титов Е. А., Рукавишников В. С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Induction of apoptosis in neurons of white rats under exposure of nanobiocomposite based on ag (0) nanoparticles and arabinogalactan

There are presented results of the immunohistochemical study of neural tissue of outbred albino rats exposed for 9 days to the influence of the silver nanobiocomposite consisted of silver nanoparticles encapsulated into a matrix of a natural polymer arabinogalactan. The research of albino rats was performed in 2 stages: half of the rats in each groups were decapitated immediately after the exposure (early period) and the rest animals 6 months after the end of exposure (remote period). The impact of the studied substance was proved to cause functional changes in cells of the nervous tissue. After the subacute administration of the nanobiocomposite argentum-arabinogalactan (nano-Ag-AG) in cells of the nervous tissue of the brain of albino rats the expression of apoptotic and anti-apoptotic protein (caspase-3 and bcl-2) was established to be changed. The number of normal neurons producing protein caspase-3 sharply increases. Herewith the number of immunonegative neurons fairly declines. Along with this there is noted the high level of bcl-2 content, one function ofwhich is the preclusion ofapoptosis. In preparations there is revealed a significant gain in the number of bcl-2 expressing neurons, however, the protective effect of the protein is not fully realized, that leads to the significantly increase in the content of damaged hyperchromatic cells. The evaluation of results of the immunohistochemical study of the nervous tissue of albino rats according to data concerning the proteins caspase-3 and bcl-2 expression permits to make a conclusion about the capability of nanoargentum encapsulated into polymer matrix by passing the blood-brain barrier to induce the triggering apoptosis cascade in neurons of the cerebral cortex.

Текст научной работы на тему «Индукция апоптоза в нейронах белых крыс при воздействии нанобиокомпозита на основе наночастиц ag (0) и арабиногалактана»

гиена и санитария. 2016; 95(12)

РР1: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-95-12-1210-1213_

Оригинальная статья

Профилактическая токсикология и гигиеническое нормирование

О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2016 УДК 613:612.014.46.084

Соседова Л.М.12, Новиков М.А.1, Титов Е.А.1, Рукавишников В.С.1

ИНДУКЦИЯ АПОПТОЗА В НЕЙРОНАХ БЕЛЫХ КРЫС ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НАНОБИОКОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ НАНОЧАСТИЦ AG (0) И АРАБИНОГАЛАКТАНА

'ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований», 665827, Ангарск; 2ФГБОУ ВО Ангарский государственный технический университет, 665831, Ангарск

Представлены результаты иммуногистохимического исследования нервной ткани беспородных белых крыс, подверженных 9-дневному воздействию нанобиокомпозита, состоящего из наночастиц серебра, инкапсулированных в матрицу из природного биополимера арабиногалактана. Обследование белых крыс проводили в 2 этапа: половину крыс из каждой группы забивали непосредственно после окончания воздействия (ранний срок), оставшихся крыс - через 6 мес после окончания воздействия (отдаленный срок). Доказано, что воздействие исследуемого вещества вызывает функциональные изменения в клетках нервной ткани. Установлено, что после подострого введения нанобиокомпозита аргентумарабиногалактана (нано-Ag-Ar) в клетках нервной ткани головного мозга белых крыс изменяется содержание апоптотического и антиапоптотического белков caspase-3 и bcl-2. Резко возрастает количество нормальных нейронов, продуцирующих белок caspase-3. При этом значимо сокращается число иммунонегативных нормальных нейронов. Наряду с этим отмечается высокий уровень содержания bcl-2, одной из функций которого, как известно, является предотвращение запуска процесса апоптоза. В препаратах выявляется значимое возрастание количества нейронов, экспрессирующих bcl-2, однако протективное действие данного белка не реализуется в полной мере, что приводит к достоверному повышению содержания поврежденных гиперхромных клеток. Оценка результатов иммуногистохимического исследования нервной ткани белых крыс по данным экспрессии белков caspase-3 и bcl-2 позволяет сделать заключение о способности наносеребра, инкапсулированного в полимерную матрицу, проникая через гемато-энцефалический барьер, индуцировать в нейронах коры головного мозга запуск апоптотического каскада.

Ключевые слова: иммуногистохимия; арабиногалактан; наносеребро; апоптоз; лабораторные животные; головной мозг.

Для цитирования: Соседова Л.М., Новиков М.А., Титов Е.А., Рукавишников В.С. Индукция апоптоза в нейронах белых крыс при воздействии нанобиокомпозита на основе наночастиц AG (0) и арабиногалактана. Гигиена и санитария. 2016; 95(12): 1210-1213. DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-12-1210-1213

Sosedova L.M.12, Novikov M.A.1, Titov E.A.1, Rukavishnikov V.S.1

INDUCTION OF APOPTOSIS IN NEURONS OF WHITE RATS UNDER EXPOSURE OF NANOBIOCOMPOSITE BASED ON AG (0) NANOPARTICLES AND ARABINOGALACTAN

1East-Siberian Institution of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation; 2Angarsk State Technical University, Angarsk, 665831, Russian Federation

There are presented results of the immunohistochemical study of neural tissue of outbred albino rats exposed for 9 days to the influence of the silver nanobiocomposite consisted of silver nanoparticles encapsulated into a matrix of a natural polymer - arabinogalactan. The research of albino rats was performed in 2 stages: half of the rats in each groups were decapitated immediately after the exposure (early period) and the rest animals - 6 months after the end of exposure (remote period). The impact of the studied substance was proved to cause functional changes in cells of the nervous tissue. After the subacute administration of the nanobiocomposite - argentum-arabinogalactan (nano-Ag-AG) in cells of the nervous tissue of the brain of albino rats the expression of apoptotic and anti-apoptotic protein (caspase-3 and bcl-2) was established to be changed. The number of normal neurons producing protein caspase-3 sharply increases. Herewith the number of immunonegative neurons fairly declines. Along with this there is noted the high level of bcl-2 content, one function ofwhich is the preclusion ofapoptosis. In preparations there is revealed a significant gain in the number of bcl-2 expressing neurons, however, the protective effect of the protein is not fully realized, that leads to the significantly increase in the content of damaged hyperchromatic cells. The evaluation of results of the immunohistochemical study of the nervous tissue of albino rats according to data concerning the proteins caspase-3 and bcl-2 expression permits to make a conclusion about the capability of nanoargentum encapsulated into polymer matrix by passing the blood-brain barrier to induce the triggering apoptosis cascade in neurons of the cerebral cortex.

Keywords: immunohistochemistry; arabinogalactan; nanosilver; apoptosis; laboratory animals; brain.

For citation: Sosedova L.M., Novikov M.A., Titov E.A., Rukavishnikov V.S. Induction of apoptosis in neurons of white rats under exposure of nanobiocomposite based on ag (0) nanoparticles and arabinogalactan. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal) 2016; 95(12): 1210-1213. (In Russ.). DOI: http://dx.doi.org/ 10.18821/0016-9900-2016-95-12-1210-1213

For correspondence: Larisa M.Sosedova, MD, PhD, DSci., Professor of the Department of Ecology and Safety of human activities o аеру East-Siberian Institution of Medical and Ecological Research, Angarsk, 665827, Russian Federation. E-mail: [email protected].

Information about authors: Sosedova L.M., http://orcid.org/0000-0003-1052-4601 Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Acknowledgement. The study had no sponsorship. Received 14.06.2016 Accepted 04.10.2016

Введение

Одним из перспективных направлений современной биотехнологии и медицины является синтез и использование нанолекарственных препаратов. Однако по мере производства и распространения подобных препаратов появляются все новые и новые данные о токсичности наночастиц. Несмотря на то что человечество с самого начала своего возникновения живет среди наночастиц, которые присутствуют в окружающей среде, в продуктах питания и др., в настоящее время остро встает вопрос о безопасности наноматериалов и нанообъектов, обусловленный промышленным производством и применением их с лечебными и диагностическими целями [1, 2].

Особое место в исследованиях биомедицинских свойств наночастиц отведено исследованию наночастиц серебра. Наносеребро, сохраняя присущие серебру в макроформе качества универсального антимикробного и противогрибкового средства, способно оказывать специфическое действие при минимальных дозах, что позволяет удешевить препараты на основе серебра и сделать их доступными для лечения многих инфекционных заболеваний [3-6]. В то же время с применением высокотехнологичных методик появляется все больше сведений о токсичности нано-серебра, выявленной в основном в остром и подостром экспериментах на лабораторных животных, при практически полном отсутствии данных по изучению отдаленных эффектов действия наносеребра [7-9]. По результатам многолетних исследований, бельгийским исследователем Hoet [10] были определены основные закономерности, влияющие на степень токсичности наночастиц серебра в отношении биологических объектов (размерность, заряд, период воздействия). Основной массив научной информации, связанный с исследованием наночастиц, посвящен воздействию на основные фильтрующие и детоксицирующие органы (почки и печень) [11].

В отдельных исследованиях указывают на воздействие наночастиц серебра на головной мозг [12]. Есть сообщения о неоднозначном влиянии наночастиц металлов, и в частности серебра, на внутриклеточные процессы апоптоза [13-15].

В последнее время повышенное внимание исследователей направлено к многофункциональным полимерным композитным материалам с наночастицами различных металлов. Наиболее перспективными с точки зрения медицинского назначения являются полимерные нано-композиты с наночастицами серебра, которые стабилизированы биосовместимыми и нетоксичными гидрофильными высокомолекулярными соединениями [16-18]. Композитные материалы, содержащие наночастицы серебра, обладают уникальными свойствами и являются перспективными для медицины. В качестве таких высокомолекулярных соединений, интерес вызывает природный полимер арабинога-лактан, выделяемый из лиственницы сибирской ^апх sibirica L.) по оригинальной технологии [19, 20]. Биологическая ответная реакция организма на поступление наносеребра, инкапсулированного в полимерную матрицу, требует всестороннего изучения в связи с возможным риском здоровью людей, имеющих с ними непосредственный контакт [21, 22]. Целью нашего исследования явилась оценка экспрессии проапоптотического белка сазразе-3 и антиапоптотического bsl-2 в нейронах коры головного мозга белых крыс в раннем и отдаленном периоде воздействия наночастиц серебра, инкапсулированных в полимерную матрицу.

Материал и методы

Экспериментальные исследования проведены на базе вивария ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований» на 48 половозрелых беспородных белых крысах-самцах массой от 240 до 280 г. Животные содержались в специальном помещении с 12-часовым светлым/темным циклом, регулируемой температурой (22±3 °С) и влажностью, со свободным доступом к чистой водопроводной воде и пище, включающей в себя все необходимые витамины и микроэлементы. Все исследования на животных были проведены в соответствии с Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных целей (Страсбург, 1986), а также «Правил лабораторной практики» (приказ Минздравсоцразвития России от 23.08.10 № 708н). Группы животных подбирали в соответствии с методическими рекомендациями «Оценка безопасности наноматериалов», утвержденными приказом Минздравсоцразвития России 12.10.07 N° 280, согласно которым, кроме экспонирования препаратами, содержащими нано-материалы, также исследуются препараты, полученные традиционным способом.

Для корреспонденции: Соседова Лариса Михайловна, д-р мед. наук, проф., зав. лаб. биомоделирования и трансляционной медицины ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»; проф. каф. экологии и безопасности деятельности человека Ангарского государственного технического университета. E-mail: [email protected]

Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(12)

_DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-95-12-1210-1213

Original article

Природный полисахарид арабиногалактан представляет собой водорастворимый белый или кремового цвета порошок без вкуса и запаха, состоящий из остатков двух моносахаридов: галактозы и арабинозы. Синтезированный на его основе нанобиокомпозит арген-тумарабиногалактан (нано-Ag-Ar) по результатам исследований физико-химических параметров содержит наночастицы серебра в нуль-валентном состоянии, в глобулярной форме, размером от 0 до 20 нм с преобладанием (до 79%) в области 10-15 нм [23]. Содержание серебра в растворе составляет 3,1%. Идентичность образца нано-Ag-Ar подтверждена данными ИК-спектроскопии, рентгенофазового анализа, микроскопии, элементного анализа и титрометрии и дополнительно данными ВЭЖХ.

Учитывая, что нанолекарственные препараты чаще всего поступают в организм перорально, внутрижелудочный путь введения наночастиц серебра при биомоделировании является, на наш взгляд, наиболее приемлемым. Животным опытной группы (n = 24) на протяжении 9 дней вводили внутрижелудочно водный раствор нано-Ag-Ar из расчета 100 мкг серебра на килограмм массы тела в объеме 0,5 мл дистиллированной воды. Группа сравнения (n = 24) внутрижелудочно получала водный раствор АГ в эквивалентной дозе или водную дисперсию коллоидного серебра - КС, стабилизированного казеином, с содержанием серебра 8% (n = 24), а контрольная группа - эквивалентный объем дистиллированной воды (n = 24). Обследование белых крыс проводили в 2 этапа: половину крыс из каждой группы забивали непосредственно после окончания воздействия (ранний срок) и оставшихся крыс - через 6 мес после окончания воздействия (отдаленный срок). Для выполнения иммуногистохимических исследований нервной ткани животным была проведена эфтаназия путем декапитации. Головной мозг от каждого исследуемого животного был извлечен и фиксирован в нейтральном буферном растворе формалина (10%), обезвожен этанолом восходящей концентрации (70, 80, 90, 95 и 100%) и помещен в гомогенизированную парафиновую среду для гистологических исследований HistoMix (BioVitmm, Россия). Далее с помощью микротома HM 400 (Microm, Германия) изготовляли серийные горизонтальные срезы толщиной 4-5 мкм на уровне Bregma-6,10 мм, Interaural 3,90 мм.

Для определения активности белков caspase-3 и bsl-2 применяли иммуногистохимический метод. Полученные на микротоме срезы были помещены на полизиновые стекла (Menzel, Германия) и окрашены на антитела к белкам caspase-3 и bsl-2 (Monosan, Нидерланды) в соответствии с протоколом, предложенным производителем. Визуализацию окрашенных и зафиксированных микропрепаратов осуществляли при помощи светооптического исследовательского микроскопа Olympus BX 51 (Япония) с вводом микроизображений в компьютер при помощи камеры Olympus. Анализ полученных фотоматериалов выполняли при помощи системы Image Scope S. Были выбраны следующие параметры анализа: общее количество нейронов на единицу площади, среди них количество иммунопозитивных и иммунонегатив-ных гиперхромных и неизмененных нормальных нейронов. Иммуно-позитивными являлись окрашенные на антитела к белкам caspase-3 и bsl-2 клетки, а иммунонегативными - неокрашенные клетки, характеризующие соответственно нейроны с экспрессией и без экспрессии изучаемых белков. Гиперхромными считали клетки без четко выраженного ядра, что является признаком повреждения. Количество клеток определяли на единицу площади гистологического препарата (0,2 мм2). Статистическую обработку результатов проводили с помощью пакета прикладных программ Statistica 6.0 (Statsoft, США). Статистическую значимость различий в независимых выборках определяли по методу Манна-Уитни. Достигнутый уровень значимости признаков при p < 0,01.

Результаты

Исследование показателей экспрессии регуляторных белков при воздействии инновационного нанокомпозита выявило, что изменение их активности имеет свои особенности в зависимости от времени экспозиции. Изучение экспрессии апоптозингибирующего белкового фактора bcl-2 показало, что при введении "чистого" АГ достоверных по сравнению с контролем изменений процентного содержания всех типов исследуемых клеток по отношению к их общему количеству на площади в 0,2 мм2 практически не происходит, за исключением возрастания нормальных иммунопозитивных клеток в оба срока обследования. Введение КС не вызывало изменений изучаемых показателей по сравнению с контрольной группой. Однако при введении нано-Ag-AГ ситуация кардинально изменяется - в ранний срок обследования происходило статистически значимое по сравнению как с контролем, так и с КС и АГ увеличение процентного содержания иммунопозитивных и иммунонегативных к bcl-2 гиперхромных клеток с одновременным снижением содержания нормальных иммунонегативных клеток, что может быть обусловлено активацией экспрессии белкового фактора и развитием процессов, препятствующих развитию апоптоза, который, по нашему мнению, активируется в ответ на введение нано-Ag-AГ (табл. 1). Одновременно с этим в группе нано-Ag-AГ наблюдалось до-

1гиена и санитария. 2016; 95(12)

DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-95-12-1210-1213

Original article

Таблица 1

Экспрессия bcl-2 при воздействии АГ, нАГ100 в 1-м и 2-м сроке обследования (% от общего количества клеток в 0,2 мм2), Med (Q25-Q75)

Группа Гиперхромные клетки Нормальные клетки

иммунопозитивные иммунонегативные иммунопозитивные иммунонегативные

Контроль

КС

АГ

нАГ100

0,59 (0,52-0,62) 1,65 (1,07-1,97)

0,48 (0,41-0,57) 0,81 (0,75-0,89)

0,57 (0,43-0,99) 0,45 (0,36-0,93)*

0,93 (0,53-1,68)#» 2,59 (2,15-3,50)#»

1,55 (1,24-1,60) 1,63 (0,69-2,25)

1,14 (1,10-1,21) 1,77 (1,01-2,23)

2,8 (1,56-3,45) 3,21 (2,22-3,78)

3,35 (3,10-3,74)*» 3,45 (2,64-4,69)#

2,07 (1,55-2,19) 1,42 (1,12-1,95)

1,52 (1,27-1,57) 1,38 (0,92-1,61)

97,19 (95,99-97,33) 94,80 (93,26-95,61)

96,77 (96,17-96,96) 95,22 (94,46-96,17)

3,89 (2,46-5,92)* 2,88 (2,21-3,36)*

92,96 (90,23-97,05)* 93,65 (89,74-94,96)

5.04 (4,30-5,35)*#» 90,42 (89,94-91,41)*#»

8.05 (6,83-8,89)*#» 85,84 (84,11-88,54)*#»

Примечание. Здесь и в табл. 2: верхняя строка - 1-й срок обследования, нижняя строка - 2-й срок обследования; * - различия статистически значимы по сравнению с контрольной группой при р < 0,01; # - различия статистически значимы по сравнению с группой КС при р < 0,01; ♦ - различия статистически значимы по сравнению с группой АГ при р < 0,01 . Статистическую значимость рассчитывали по Манну-Уитни.

стоверное увеличение содержания нормальных клеток с повышенным содержанием белка bcl-2, что может быть связано с начавшейся в этих клетках мобилизацией защитных механизмов, участвующих в процессе апоптоза, однако активности данного антиапоптотического белка в нейронах коры головного мозга не хватает для предотвращения апоптоза и формирования внутриклеточных защитных механизмов.

При обследовании через 6 мес (отдаленный срок) выявленная направленность изменений сохранялась, при этом значительно чаще по сравнению с контрольной группой и группами КС и АГ выявлялись гиперхромные и нормальные иммунопозитивные к bcl-2 клетки с одновременным сокращением количества нормальных клеток без экспрессии к изучаемому белку.

При исследовании экспрессии эффекторного белка caspase-3, активирующего процесс апоптоза, при воздействии нАГ100 также выявлено достоверное по отношению к сравниваемым группам (контроль, КС, АГ) изменение содержания всех типов исследуемых клеток. Наблюдалось сокращение на единицу площади количества нормальных неизмененных клеток без экспрессии проапоптотического белка caspase-3. В то время как количество гиперхромных клеток и нормальных клеток, экспрессирующих caspase-3, значительно повысилось. Выявленные результаты свидетельствуют об активации апоптотиче-ских процессов уже на 10-й день после окончания воздействия нано-биокомпозита (табл. 2). Это сочетается с данными экспрессии ингибитора апоптоза bcl-2, который в ответ на активацию апоптотического процесса при воздействии нАГ начинает в эти же сроки оказывать протективное действие. В отдаленном периоде обследования количество гиперхромных и нормальных клеток, экспрессирующих белок caspase-3, становится еще выше, что свидетельствует о нарастании с течением времени процесса апоптоза при воздействии нанобиокомпо-зита на природной матрице-арабиногалактан на фоне функционального старения и истощения клеток головного мозга.

Обсуждение

При сравнении уровня экспрессии двух исследуемых регуля-торных белков установлено, что в 1-м сроке обследования в группе нАГ100 в 5,3 раза чаще встречались гиперхромные клетки с экспрессией caspase-3, чем с экспрессией bcl-2. Аналогичная закономерность выявлена и при изучении нормальных неизмененных иммунопози-

Таблица 2

Экспрессия белка caspase-3 при воздействии АГ, нАГ100 в 1-м и 2-м сроке обследования (% от общего количества клеток в 0,2 мм2), Med (Q25-Q75)

Группа Гиперхромные клетки Нормальные клетки

иммунопозитивные иммунонегативные иммунопозитивные иммунонегативные

Контроль 0,68 (0,52-0,96) 1,24 (0,97-1,74)

КС

АГ

нАГ100

1.68 (1,49-2,05) 1,33 (1,16-1,45)

1,42 (1,27-1,80) 1,53 (1,43-1,77)

1,83 (1,66-2,40)

1.69 (0,00-2,21)

1,10 (0,49-1,40)*»# 3,20 (2,76-4,20)*#» 3,82 (2,78-5,05)*» 3,03 (0,85-4,80) *#

0,71 (0,49-0,99) 0,58 (0,39-0,70)

0,33 (0,00-0,67) 0,90 (0,24-1,34)*

тивных клеток, среди которых достоверно больше нейронов с экспрессией caspase-3, чем bcl-2. Ко 2-му сроку обследования выявлялось повышение количества гиперхромных клеток, экспрессирующих bcl-2, защитное действие антиапоптотического белка в которых не реализовалось. Напротив, индукция caspase-3 в нейронах значительно возрастала, что характеризует активный апоптотический процесс.

Таким образом, увеличение количества нейронов с экспрессией проапопто-тического белка, а также резкое снижение числа нормальных нейронов в отдаленном периоде обследования белых крыс свидетельствуют о динамическом нарастании патологического процесса. Появление отдаленных эффектов действия при введении крысам нАГ и отсутствие подобных при воздействии «чистым» АГ может быть обусловлено физико-химическими свойствами наночастиц серебра, такими как длительное персист ирование в организме, способность к материальной кумуляции и к образованию конгломератов в структурах клетки и межклеточном пространстве. При этом длительное нахождение и незначительная элиминация наночастиц серебра из организма, вполне вероятно, способствуют формированию накопленных неблагоприятных эффектов.

Анализ результатов экспрессии белков caspase-3 и bcl-2 позволяет сделать заключение о способности наносеребра, инкапсулированного в полимерную матрицу-арабиногалактан, индуцировать в нейронах коры головного мозга запуск апоптотического каскада, который после 9-кратного введения нанобиокомпозита находится на начальной стадии дисрегуляции механизмов программированной клеточной смерти и постепенно с течением времени приводит к состоянию клетки с характерными признаками активного апоптотического процесса. Учитывая, что при введении нАГ возрастает число гиперхромных клеток как экспрессирующих белок caspase-3, так и без него, можно заключить, что гибель клеток связана как с запуском программы апоптоза, так и с другими механизмами клеточного повреждения и гибели. По нашему мнению, при запуске программированной клеточной гибели вполне вероятен митохондриальный путь вступления клетки в апоптоз, когда образовавшиеся из прокаспаз активные каспазы подавляют деятельность антиапоптотического белка bcl-2. Caspase-3 является одним из конечных пунктов каскада активации протеолитических ферментов, приводящих к программированной смерти клетки. Высокий уровень экспрессии белка bcl-2 в нейронах коры головного мозга имеет важное значение для предотвращения данного процесса, но активности анти-апоптотического белка не хватает для формирования внутриклеточных защитных механизмов.

Заключение

Таким образом, результаты проведенного нами исследования свидетельствуют о сохранении токсических свойств наночастиц серебра даже при заключении их в матрицу природного полимера из лиственницы сибирской арабиногалактан, уникальные свойства которого позволяют с легкостью преодолевать биологические мембраны организма, что дает возможность доставлять наночастицы к клеткам организма. Возникающие при внутрижелудочном поступлении нАГ нарушения внутриклеточной организации нейронов следует рассматривать как возможный патогенетический фактор, играющий определенную роль в формировании соматической патологии, в том числе и в отдаленные сроки.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Литература (пп. 3-11, 13-18, 21, 22 см. References)

1. Хотимченко С.А., Гмошинский И.В., Ту-тельян В.А. Проблема обеспечения безопасности наноразмерных объектов для здоровья. Гигиена и санитария. 2009; 88 (5): 7-19.

2. Глушкова А.В., Дулов С.А., Радилов А.С. Опасность наночастиц и программа превентивных действий. Токсикологический вестник. 2010; (6): 15-8. 12. Глушкова А.В., Радилов А.С., Рембов-ский В.Р. Нанотехнологии и нанотоксиколо-гия - взгляд на проблему. Токсикологический вестник. 2007; (6): 4-7.

1,93 (1,76-2,09) 1,45 (0,89-1,75)

1,67 (1,31-2,02) 2,25 (2,04-2,43)

1,92 (1,66-2,10) 1,10 (0,00-2,03)

4,90 (2,34-12,80)*»# 87,21 (80,85-92,05)*#» 8,89 (6,25-31,24)*#» 84,02 (59,70-86,35)*#»

95.52 (94,61-95,67) 95,49 (94,93-96,75)

95,42 (94,93-95,99) 95,51 (94,82-95,59)

96,11 (95,20-96,50)

95.53 (94,83-95,72)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

19. Дубровина В.И., Голубинский Е.П. Изучение влияния арабиногалак-тана на протективные свойства YERSINIA PESTIS EV. Сибирь-Восток. 2002; (3): 8-9.

20. Бабкин В.А., Остроухова Л.А., Трофимова Н.Н. Биомасса лиственницы: от химического состава до инновационных продуктов. Новосибирск: Изд-во СО РАН; 2011.

23. Ганенко Т.В., Костыро Я.А., Сухов Б.Г., Трофимов Б.А., Фадеева Т.В., Верещагина С.А. и др. Нанокомпозит серебра на основе суль-фатированного арабиногалактана, обладающий антимикробной и антитромботической активностью, и способ его получения. Патент РФ № 2462254 C2; 2009.

References

1. Khotimchenko S.A., Gmoshinskiy I.V., Tutel'yan V.A. The problem of ensuring the safety of nano-sized objects for health. Gigiena i sanitariya. 2009; 88 (5): 7-19. (in Russian)

2. Glushkova A.V., Dulov S.A., Radilov A.S. Risk of nanoparticles and the program of preventive action. Toksikologicheskiy vestnik. 2010; (6): 15-8. (in Russian)

3. Lansdown A.B.G. A Pharmacological and Toxicological Profile of Silver as an Antimicrobial Agent in Medical Devices. Advances in Pharmacological Sciences. Vol. 2010. Available at: http://www.hindawi.com/jour-nals/aps/2010/910686.

4. Powers C.M., Badireddy A.R., Ryde I.T., Seidler F.J., Slotkin T.A. Silver Nanoparticles Compromise Neurodevelopment in PC12 Cells: Critical Contributions of Silver Ion, Particle Size, Coating, and Composition. Environ. HealthPerspect. 2011; 119 (1): 37-44.

5. Stensberg M.C., Wei Q., McLamore E.S., Porterfield D.M., Wei A., Sepiilveda M.S. Toxicological studies on silver nanoparticles: challenges and opportunities in assessment, monitoring and imaging. Nanomedicine (Lond). 2011; 6 (5): 879-98.

6. Singh S.K., Goswami K., Sharma R.D., Reddy M.V., Dash D. Novel micro-filaricidal activity of nanosilver. Int. J. Nanomedicine. 2012; 7: 1023-30.

7. Sahoo S.K., Parveen S., Panda J.J. The present and future of nanotechnol-ogy in human health care. Nanomedicine. 2007; 3 (1): 20-31.

8. Chen H.H., Josephson L., Sosnovik D.E. Imaging of apoptosis in the heart with nanoparticle technology. Wiley Interdiscip. Rev. Nanomed. Nanobiotechnol. 2011; 3 (1): 86-99.

9. Loeschner K., Hadrup N., Qvortrup K., Larsen A., Gao X., Vogel U. et al. Distribution of silver in rats following 28 days of repeated oral exposure to silver nanoparticles or silver acetate. Part. Fibre Toxicol. 2011; 8 (18). Available at: http://particleandfibretoxicology.biomedcentral.com/ articles/10.1186/1743-8977-8-18

Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(12)

_DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-95-12-1213-1216

Original article

10. Hoet P.H., Bmske-Hohlfeld I., Salata O.V. Nanoparticles - known and unknown health risks. J. Nanobiotechnology. 2004; 2 (1): 12.

11. Wang J., Zhou G., Chen C., Yu H., Wang T., Ma Y. et al. Acute toxicity and biodistribution of different sized titanium dioxide particles in mice after oral administration. Toxicol. Lett. 2007; 168 (2): 176-85.

12. Glushkova A.V., Radilov A.S., Rembovskiy V.R. Nanotechnology and nanotoxicology - look at the problem. Toksikologicheskiy vestnik. 2007; (6): 4-7. (in Russian)

13. Ahamed M., Posgai R., Gorey T.J., Nielsen M., Hussain S.M., Rowe J.J. Silver nanoparticles induced heat shock protein 70, oxidative stress and apoptosis in Drosophila melanogaster. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2010; 242 (3): 263-9.

14. Santoro C.M., Duchsherer N.L., Grainger D.W. Antimicrobial efficacy and ocular cell toxicity from silver nanoparticles. Nanobiotechnology. 2007; 3 (2): 55-65.

15. Unfried K., Albrecht C., Klotz L.O., von Mikecz A., Grether-Beck S., Schins R.P.F. Cellular responses to nanoparticles: Target structures and mechanisms. Nanotoxicology. 2007; 1 (1): 52-71.

16. Perez D. P., ed. Silver Nanoparticles. Vukovar: InTech; 2010.

17. Broz P. Polymer-Based Nanostructures: Medical Applications. Cambridge: RSC Publishing; 2010.

18. Shurygina I.A., Sukhov B.G., Fadeeva T.V., Umanets V.A., Shurygin M.G., Ganenko T.V. et al. Bactericidal action of Ag (0)-antithrombotic sulfated arabinogalactan nanocomposite: coevolution of initial nano-composite and living microbial cell to a novel nonliving nanocomposite. Nanomedicine. 2011; 7 (6): 827-33.

19. Dubrovina V.I., Golubinskiy E.P. The influence on the protective properties of arabinogalactan YERSINIA PESTIS EV. Sibir'-Vostok. 2002; (3): 8-9. (in Russian)

20. Babkin V.A., Ostroukhova L.A., Trofimova N.N. Biomass Larch: from Chemistry to Innovative Products [Biomassa listvennitsy: ot khimichesk-ogo sostava do innovatsionnykh produktov]. Novosibirsk: SO RAN; 2011. (in Russian)

21. Powers K.W., Palazuelos M., Moudgil B.M., Roberts S.M. Characterization of the size, shape, and state of dispersion of nanoparticles for toxicological studies. Nanotoxicology. 2007; 1 (1): 42-51.

22. Ai J., Biazar E., Jafarpour M., Montazeri M., Majdi A., Aminifard S. Nanotoxicology and nanoparticle safety in biomedical designs. Int. J. Nanomedicine. 2011; 6: 1117-27.

23. Ganenko T.V., Kostyro Ya.A., Sukhov B.G., Trofimov B.A., Fadeeva T.V., Vereshchagina S.A. et al. Nanocomposite silver-based sulfated ara-binogalactan with antimicrobial and antithrombotic activity and method for its production. Patent RF № 2462254 C2; 2009. (in Russian)

Поступила 14.06.16 Принята к печати 04.10.16

Гигиена питания

О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2016 УДК 613.2-057.874

ТармаеваИ.Ю.1, Ханхареев С.С.2, Богданова О.Г.2

ОЦЕНКА ПИТАНИЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ РАЗЛИЧНОГО ТИПА

1ГБОУ ВПО «Иркутский государственный медицинский университет» Минздрава России, 664003, Иркутск; 2Управление Роспотребнадзора по Республике Бурятия, 670013, Улан-Удэ

Целью нашего исследования стало изучение комплексной оценки фактического питания обучающихся общеобразовательных учреждений различного типа в сопоставлении с основными пищевыми макро- и микро-нутриентами, показателями качества и безопасности пищевых продуктов. Результаты лабораторных исследований свидетельствуют об ухудшении качества и безопасности готовых блюд в организованных коллективах. Не соответствовали меню-раскладке по калорийности и полноте вложения 25,7±0,4% готовых блюд, по полноте вложения аскорбиновой кислоты 35,8±0,3% третьих блюд. Среднемноголетний показатель удельного веса готовых блюд и пищевых продуктов, загрязненных химическими веществами, составляет 4,2±0,3%, тогда как приготовленных в школьных столовых с повышенной микробной обсемененностью -4,0±0,2%. В результате изучения среднесуточного набора пищевых продуктов в рационе обучающихся в сравнении с рекомендуемыми нормами питания установлено, что ниже рекомендуемых норм находятся уровни потребления рыбы, молока, овощей; выше рекомендуемых норм - уровень потребления хлебобулочных, кондитерских и макаронных изделий.

Ключевые слова: питание; обучающиеся; пищевые рационы; несбалансированность.

Для цитирования: Тармаева И.Ю., Ханхареев С.С., Богданова О.Г Оценка питания обучающихся общеобразовательных учреждений различного типа. Гигиена и санитария. 2016; 95(12): 1213-1216. DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-12-1213-1216

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.