CC BY
12УДК619:616-092.9 DOI 10.33632/1998-698Х.2020-3-11-15
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ЭНТЕРАЛЬНОМ И ПАРЭНТЕРАЛЬНОМ ВВЕДЕНИИ НАНОЧАСТИЦ В ОРГАНИЗМ ЖИВОТНЫХ
хГирфановА.И. -кандидат ветеринарных наук, доцент, 12Ежкова А.М. - доктор биологических наук, профессор, 2Ежков В.О. - доктор ветеринарных наук, профессор
:ФГБОУ ВО «Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана» (420029, г. Казань, Сибирский тракт,35, e-mail: [email protected]) 2Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения федерального
исследовательского центра «Казанский научный центр РАН» (420059, г. Казань, Оренбургский тракт, 30а, e-mail: [email protected])
Положительные влияния цеолитов на организм животного показывают перспективность их применения в животноводстве, а разработка препарата нового поколения на основе цеолитов, оказывающего более эффективное биологическое действие на живые организмы, является актуальным и востребованным в современных условиях. При этом следует отметить, что безопасность нового препарата может быть подтверждена не только токсикологическими методами, но и морфологическими. Именно морфологические методы исследования позволяют изучить механизм действия новых препаратов, влияние их на динамику патологических процессов, проходящих в организме животного. В связи с чем, целью работы стало определение морфологических изменений в организме лабораторных крыс под действием нового препарата на основе наноструктурного цеолита и аминокислот при различных способах введения. Исследование проводились в Республике Татарстан на лабораторных крысах породы Wistar. Для исследования были сформированы 2 группы по 4 животных в каждой. Первая группа получила препарат парентерально, вторая группа животных получила препарат перорально. После введения препарата животные наблюдались в течении 14 дней, после чего подверглись патоморфологическому исследованию. При внутрибрюшинном способе введения комплексного препарата наблюдали на серозных оболочках кишечника и париетальном листе брюшины наличие нерассосавшегося препарата в виде творожистых масс и присутствовал ихорозный запах. При пероральном введении и комплексного препарата морфология органов желудочно-кишечного тракта не изменилась, что свидетельствовало о возможности дальнейшего применения нового препарата в животноводстве при условии разработки безопасных доз.
Ключевые слова: наночастицы, цеолит, морфология, пищеварительная система, способы введения, лабораторные животные.
С 70 годов ХХ века в животноводство широко начало внедряться применение минеральных кормовых добавок на основе природного цеолита с целью балансирования рационов кормления, оптимизации метаболизма и увеличения прироста и продуктивности животных. Использование цеолитов в рационе способствовало замедленному прохождению кормовых масс по желудочно-кишечному тракту животных, обеспечивало более полное всасывание питательных веществ, поглощение токсикантов, попавших в организм с кормом и их выведение, что доказано трудами исследователей [3,6]. В настоящее время в результате внедрения достижений научно-технического прогресса в сельскохозяйственное производство наблюдается
активная разработка и применение нано-структурных материалов в качестве препаратов и кормовых добавок. Перспективным препаратом нового поколения, который возможен для внедрения в животноводство, является наноструктурный цеолит. При анализе библиографических и реферативных баз данных Scopus и Web of Science первые научные труды по наноструктурному цеолиту датируются 1994 годом. В базе данных Scopus количество работ, посвящённых нанострук-турному цеолиту, около 1000, но по ветеринарии и сельскому хозяйству их только 56, а в Web of Science -15 [7,8,11].
Современные кормовые добавки представляют собой наноструктурированные аг-роминералы, содержащие широкий спектр
биогенных макро-и микроэлементов, оказывающих более эффективное биологическое действие на организм животного, в сравнении с макроаналогами [4,9,10]. Поэтому разработка кормовых добавок нового поколения на основе цеолита и изыскание способов их безопасного применения, подтвержденных токсикологическими морфологическим
обоснованием, является актуальной проблемой.
Целью работы стало изучение морфологических изменений в организме лабораторных крыс под действием нового препарата на основе наноструктурного цеолита и аминокислот при различных способах введения.
Материал и методы. Предметом исследования стали морфологические изменения, возникающие в живом организме при энтеральном и парентеральном введении в него комплексного препарата. Объектами исследования были крысы породы Wistar. Исследование проводили на кафедре физиологии и патологической физиологии ФГБОУ ВО Казанская ГАВМ. Эксперименты на крысах проводили в соответствии с Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием животных (1985) и приказом Минздравсоцразвития РФ № 708 от 23.08.2010 г. «Об утверждении правил лабораторной практики». Комплексный препарат на основе наноструктурного цеолита (размер частиц -50-160 нм) и аминокислот был изготовлен в научно-исследовательском инновационно-прикладном центре «Наноматериалы и нанотехнологии» г. Казань. Использовали половозрелых крыс в возрасте 3-4 месяцев. Комплексный препарат вводили крысам в виде водных суспензии. Применяли способы внутрибрюшинной инъекции (1 группа, п=4) и внутрижелудочного введения через зонд (2 группа, п=4). Дозировку препарата избирали с учетом методических рекомендаций по изучению общетоксического действия фармакологических средств, утвержденных Управлением государственного контроля лекарственных средств и медицинской техники Минздрава России 29 декабря 1997 г [1]. Действие препарата на организм изучали через час, 4 часа, 1, 9 и 14 суток.
Для установления морфологических изменений использовали патоморфологиче-ское исследование согласно методики, предложенной Коптяевой К.Е. [5]. Морфологические методы исследования позволили изучить влияние нового препарата и динамику
патологических процессов, проходящих в организме животного при разных способах введения [2].
Результаты исследований. Установлено, что через час после введения комплексного препарата в виде внутрибрюшин-ной инъекции клинико-физиологическое состояние у лабораторных крыс не имело отклонений от стандартного поведения, отмечали выраженную кормовую и водную возбудимость, специфическую для данного вида животных активность и высокую биокоммуникацию. У крыс, получивших комплексный препарат через зонд внутрижелудочно, наоборот, к концу первого часа отмечали угнетенность, практически полное отсутствие физической активности, кормовой и водной возбудимости.
Через 4 часа после введения препарата внутрибрюшинно у лабораторных крыс кли-нико-физиологическое состояние не изменилось, тогда, как при внутрижелудочном способе введения у животных отмечали учащенное дыхание.
К концу первых суток после введения препаратов разными способами у подопытных животных наблюдали ярко выраженную кормовую и водную возбудимости, свойственную имактивность, высокую биокоммуникацию.
На девятые сутки после введения препарата у крыс, инъецированных внутрибрю-шинно, отмечали осторожное перемещение с обереганием брюшной области. Животные, получившие препарат внутрижелудочно, были активны, живо проявляли интерес при изменении окружающей среды. Кормовая и водная возбудимости были сохранены.
На 14 сутки после инъекции у крыс с внутрибрюшинным способом введения препарата клинико-физиологическое состояние оставалось неизменным и характеризовалось осторожными перемещениями с обереганием брюшной области. Крысы, получившие препарат при внутрижелудочном способе введения, по клинико-физиологическому состоянию и этологии не имели отклонений и по этим признакам соответствовали данному виду животных.
Проведены исследования структурно-функционального состояния органов и тканей на 14 сутки после введения препаратов.
При исследовании крыс с внутрибрю-шинным способом инъекции препарата установлены изменения брюшины, отмечали наличие творожистых масс, агломерировавшего и не рассосавшегося препарата на се-
розной оболочке, присутствовал ихорозный запах. Селезенка характеризовалась незначительным увеличением и притупленными краями. Кровеносные сосуды желудка и кишечника кровенаполнены. Печень темно-вишневого цвета, несколько увеличена в размере, края притуплены, капсула органа напряжена, на разрезе печень выбухала.
Таким образом, изменения морфологии органов свидетельствуют о невозможности введения комплексного препарата подобным способом. Однако, высокая резистентность организма крыс, присутствие агломерированного препарата в брюшной полости, наличие в его составе аминокислот и продолжительный период жизни животного после инъекции, позволяют предположить возможность применения препарата в качестве пролонгированного средства длительного действия. У животных, которым препарат был введен через зонд внутрижелудочно, при диагностическом вскрытии отмечали кровенаполнение артерий кровоснабжающих стенки желудка, а именно, левой желудочной, правой и левой желудочносальниковых артерий. Селезенка не увеличена, края острые. У печени края острые, размер и цвет без изменений. Отмечали кровенаполнение под-вздошнослепоободочной артерии.
При исследовании органов желудочно-кишечного тракта установлена целостность слизистых оболочек на протяжении всей системы и незначительная гиперемия желудка.
На слизистой оболочке желудка различали две зоны: железистую и безжелезистую, которые разделены хорошо выраженной поперечной складкой. Железистая зона составляла 65% от всей площади слизистой оболочки желудка и состояла из кардиальной, пилори-ческой и фундальной частей. Наблюдали незначительную гиперемию фундальной части, что может быть объяснено интенсификации кровоснабжения с целью стимуляции пищеварения. Также гиперемия обнаружена в пи-лорической части в области желудочно-двенадцатиперстного отверстия. Морфология органов желудочно-кишечного тракта свидетельствовала о возможности дальнейшего применения нового препарата в животноводстве при условии разработки безопасных доз. Полученные экспериментальные данные требуют продолжения исследований.
Заключение. В результате исследований было установлено, что при внутрибрю-шинном способе введения комплексного препарата на основе наноструктурных цеолита и аминокислот наблюдается наличие творожистых масс не рассосавшегося препарата на брюшине, также присутствовал ихороз-ный запах. При пероральном введении комплексного препарата морфология органов желудочно-кишечного тракта и паренхиматозных органов не изменилась, что свидетельствует о возможности дальнейшего применения нового препарата в животноводстве при условии разработки безопасных доз.
Литература
1. Арзамасцев, Е.В. Методические рекомендации по изучению общетоксического действия фармакологических средств // Утверждены Управлением государственного контроля лекарственных средств и медицинской техники Минздрава России 29 декабря 1997 г. М, 1997. -15с.
2. Гирфанов, А.И. Динамика морфологических изменений сердца при патологии миокарда у кошачьих породы Мейн Кун / А.И. Гирфанов, К.Э. Ахмадеева // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им.Н.Э. Баумана. - 2019. - Т.238. - С.57-60.
3. Егоров, В.И. Определение остаточных количеств имидаклоприда в мышечной ткани цыплят-бройлеров на фоне применения сорбентов / В.И. Егоров, Д.Д. Хайруллин, Д.В. Алеев, К.Е. Буркин, К.Х. Папуниди // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им.Н.Э. Баумана. - 2019. - Т.238. - С.73-75.
4. Ежков, В.О. Поиск потенциальных путей введения наноструктурных агроминералов в организм животных / В.О. Ежков, А.Х. Яппаров, Ю.В. Ларина, В.Е. Катнов, М.М. Ахметов, А.М. Ежкова // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им.Н.Э. Баумана. - 2018. - Т.235. - С.71-75.
5. Коптяева К.Е., Мужикян А.А., Гущин Я.А., Беляева Е.В., Макарова М.Н., Макаров В.Г. Методика вскрытия и извлечения органов лабораторных животных (крысы). Лабораторные животные для научных исследований. 2018; https://doi.org/10.29296/2618723X-2018-02-08 (дата обращения: 15.03.2020).
6. Мухарлямова, А.З. Морфологические и биохимические показатели крови кроликов при экспериментальном афлатоксикозе на фоне применения ретинола ацетата и цеолита / А.З. Мухарлямова, А.М. Тремасова, С.А. Танасева, Н.Г. Шангараев, П.В. Софронов, Э.И. Семенов //
Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. - 2019. - Т.238. - С.133-138.
7. Alinezhad, S. Effects of nanostructured zeolite and aflatoxin B1 in growth performance, immune parameters and pathological conditions of rainbow trout Oncorhynchus mykiss / S. Alinezhad, M. Faridi, B. Falahatkar // FISH&SHELL FISH IMMUNOLOGY - 2017. - Vol. 70. - Р. 648-655.
8. Alp-Erbay, Esen The impact of electros pun films of poly (epsilon-caprolactone) filled with nanostructured zeolite and silica micro particles on in vitro histamine formation by Staphylococcus aureus and Salmonella Paratyphi A/Alp-Erbay, Esen; Figueroa-Lopez, Kelly J.; Lagaron, Jose M.//FOOD PACK AGING AND SHELF LIFE.-2019.-Vol.22. - 100414.
9. Ezhkov,V.O. Studying the action of different doses of nanostructured sapropel on the morpho-functional state of the contact of the digestive system of white mice / V.O. Ezhkov, A.Kh. Yapparov, A.M. Ezhkova, I.A. Yapparov, G.O. Ezhkova, R.N. Faizrakhmanov, T.Y. Motina // Nanotechnologies in Russia. - 2016. - Vol.11. - Р. 497-505.
10. Ezhkova, A.M. Development of Nanostructured Phosphorite: Study of the Safety of Application / A.M. Ezhkova, A.Kh. Yapparov, V.O. Ezhkov, L.M.-Kh. Bikkinina, I.A.Yapparov, A.P. Gerasimov // Doklady Biological Sciences. - 2016. -Vol. 467. - Р. 242-245.
11. Mora Izaguirre Effect of nanostructured zeolite with lipoic acid on performance and carcassyieldin broiler/ Mora Izaguirre, Ofelia; Quester, Katrin; Petranovski, Vitalii // Revista Mexican Adeciencia Specuarias. - 2018. - Vol. - Р. 185-202.
MORPHOLOGICAL CHANGES WHEN ENTERAL AND PARENTERAL INTRODUCING NANOPARTICLES INTO THE BODIES OF ANIMALS
:Girfanov A.I. — Candidate of Veterinary Sciences, Associate Professor, 1,2Ezhkova A.M. - Doctor of Biological Sciences, Professor, 2Ezhkov V.O. - Doctor of Veterinary Sciences, Professor
1FSBEI HE "Kazan State Academy Veterinary medicine named after N.E. Bauman (420029, Kazan, 35 Sibirsky trakt, e-mail: [email protected]) 2Tatar Scientific Research Institute of Agrochemistry and Soil Science of the Federal Research
Center Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences (420059, Kazan, 30a Orenburgsky trakt, e-mail: [email protected])
The positive effects of zeolites on the animal's body show the efficiency of their application in animal husbandry, and the development of the preparation of a new generation based on zeolites, which has a more effective biological impact on living organisms, is relevant and in demand in modern conditions. Meanwhile, the safety of the new drug can be confirmed not only by toxicological methods, but also by morphological ones. These morphological research methods allow studying the mechanism of action of new drugs, the influence on the dynamics ofpathological processes taking place in the body of the animal. Therefore, the aim of the research work was to determine the morphological changes in the organism of laboratory rats under the new developed drug based on nanostructured zeolite and amino acids by various methods of administration. The study conducted on laboratory rats of the Wistar breed in the Republic of Tatarstan. 2 groups of 4 animals each were formed to study the issue. The first group took the drug parenterally, the second group - orally. After application of the drug, we observed the animals for 14 days then objected of a pathomorphological analysis. When administrating a complex drug by the intraperitoneal route method, the testing observed the presence of an unresolved drug in the form of curdled masses on the serous membranes of the intestine and the parietal sheet of the peritoneum followed by an ichorous odor. By oral administration of the complex drug, the analysis showed the stability of the morphology of the organs of the gastrointestinal tract, indicating the possibility of further use of the new drug in animal husbandry in case of development of safe doses.
Keywords: nanostructured zeolite, morphology, digestive system, routes of administration, laboratory animals.
References
1. Arzamastsev, E.V. Guidelines for the study of the general toxic effects of pharmacological agents / Approved by the Office of the State Control of Medicines and Medical Equipment of the Ministry of Health of Russia on December 29, 1997. M, 1997. -15p.
2. Girfanov, A.I. Dynamics of morphological changes in the heart during myocardial pathology in feline Maine Coon / A.I. Girfanov, K.E. Akhmadeeva // Scientific notes of the Kazan State Academy of Veterinary Medicine named after N.E. Bauman. - 2019. - T.238. - P. 57-60.
3. Egorov, V.I. Determination of residual amounts of imidacloprid in the muscle tissue of broiler chickens with the use of sorbents / V.I. Egorov D.D. Khairullin, D.V. Aleev, K.E. Burkin, K.Kh. Papunidi // Scientific notes of the Kazan State Academy of Veterinary Medicine named after N.E. Bauman. - 2019. - T.238. - P. 73-75.
4. Ezhkov, V.O. Search for potential ways of introducing nanostructured agrominerals into animals / V.O. Ezhkov, A.Kh. Yapparov, Yu.V. Larina, V.E. Katnov, M.M. Akhmetov, A.M. Ezhkova // Scientific notes of the Kazan State Academy of Veterinary Medicine named after N.E. Bauman. - 2018. - T.235. - P. 71-75.
5. Koptyaeva K.E., Muzhikyan A.A., Gushchin Y.A., Belyaeva E.V., Makarova M.N., Makarov V.G. Methods of opening and extraction of organs of laboratory animals (rats). Laboratory animals for scientific research. 2018; https://doi.org/10.29296/2618723X-2018-02-08 (accessed: 03.15.2020).
6. Mukharlyamova, A.Z. Morphological and biochemical blood parameters of rabbits in experimental aflatoxicosis with the use of retinol acetate and zeolite / A.Z. Mukharlyamova, A.M. Tremasova, S.A. Tanaseva, N.G. Shangaraev, P.V. Sofronov, E.I. Semenov // Scientific notes of the Kazan State Academy of Veterinary Medicine named after N.E. Bauman. - 2019. - T.238. - P.133-138.
7. Alinezhad, S. Effects of nanostructured zeolite and aflatoxin B1 in growth performance, immune parameters and pathological conditions of rainbow trout Oncorhynchus mykiss / S. Alinezhad, M. Faridi, B. Falahatkar // FISH&SHELL FISH IMMUNOLOGY - 2017. - Vol. 70. - Р. 648-655.
8. Alp-Erbay, Esen The impact of electros pun films of poly (epsilon-caprolactone) filled with nanostructured zeolite and silica micro particles on in vitro histamine formation by Staphylococcus aureus and Salmonella Paratyphi A/Alp-Erbay, Esen; Figueroa-Lopez, Kelly J.; Lagaron, Jose M.//FOOD PACK AGING AND SHELF LIFE.-2019.-Vol.22. Номер статьи:100414.
9. Ezhkov,V.O. Studying the action of different doses of nanostructured sapropel on the morpho-functional state of the contact of the digestive system of white mice / V.O. Ezhkov, A.Kh. Yapparov, A.M. Ezhkova, I.A. Yapparov, G.O. Ezhkova, R.N. Faizrakhmanov, T.Y. Motina // Nanotechnologies in Russia. - 2016. - Vol.11. - Р. 497-505.
10. Ezhkova, A.M. Development of Nanostructured Phosphorite: Study of the Safety of Application / A.M. Ezhkova, A.Kh. Yapparov, V.O. Ezhkov, L.M.-Kh. Bikkinina, I.A.Yapparov, A.P. Gerasimov // Doklady Biological Sciences. - 2016. -Vol. 467. - Р. 242-245.
11. Mora Izaguirre Effect of nanostructured zeolite with lipoic acid on performance and carcassyieldin broiler/ Mora Izaguirre, Ofelia; Quester, Katrin; Petranovski, Vitalii // Revista Mexican Adeciencia Specuarias. - 2018. - Vol. - Р. 185-202.
