CC BY
87
Некоторые биохимические и морфологические показатели крови при введении в организм наночастиц меди*
Е.А. Сизова, к.б.н., Е.А. Русакова, аспирантка,
Ю.А. Сизов, к.б.н., Оренбургский ГУ
Внедрение новых технологий, использование наночастиц металлов в составе биопрепаратов и лекарственных средств является перспективной и приоритетной задачей экспериментальной биологии. Однако наночастицы могут оказывать специфическое воздействие на органы и ткани животных, приводящее к развитию различных патологических состояний [1, 2]. Вот почему из многочисленных показателей изменений, происходящих при введении наноразмерных материалов, прежде всего необходимо изучить основные морфологические и биохимические показатели крови, отражающие обмен веществ и функциональное состояние внутренних органов животных.
Общий обмен веществ в организме представляет собой многокомплексный процесс, где все составляющие компоненты настолько тесно связаны друг с другом, что при изменении одного из них происходит нарушение состояния метаболизма в любом звене общей цепи. Стабильность биохимического статуса является неотъемлемым условием нормального функционирования организма, поэтому выявление и оценка вариабельности морфологических и биохимических показателей крови, как интегрирующей среды организма, в которой отражаются все изменения, является важным составляющим при комплексной, сравнительной оценке обмена веществ [3, 4].
Целью наших исследований является мониторинг физиолого-биохимического статуса животных при внутримышечном введении в организм наночастиц меди.
Материалы и методы. Исследования выполнены в условиях экспериментально-биологической клиники (вивария) Оренбургского государственного университета на 60 белых крысах-самцах линии ^Маг массой 150—180 г, из которых сформировали две группы: опытную и контрольную. Особям опытной группы один раз в неделю на протяжении 12 недель вводили в бедренную группу мышц суспензию наночастиц меди типа Си10х в дозе 2,0 мг/кг живой массы. Наночастицы меди типа Си10х представляют собой сферические частицы размером 103,0±2,0 нм с оксидной плёнкой толщиной 6 нм, полу-
ченные в Институте энергетических проблем химической физики РАН (г. Москва). Методом рентгенофазового анализа определён их состав: меди кристаллической 96%, меди оксида 4% [5]. Животных выводили из эксперимента поэтапно путём декапитации под нембуталовым наркозом по следующей схеме: через три часа после первой инъекции — 1-й этап; через сутки после первой инъекции — 2-й этап, через трое суток после первой инъекции — 3-й этап; через семь суток после первой инъекции — 4-й этап; через три часа после второй инъекции — 5-й этап; через сутки после второй инъекции — 6-й этап; через трое суток после второй инъекции — 7-й этап; через семь суток после второй инъекции — 8-й этап; через сутки после третьей инъекции — 9-й этап; через трое суток после третьей инъекции — 10-й этап; через семь суток после третьей инъекции — 11-й этап, через семь суток после четвёртой инъекции — 12-й этап; через семь суток после 12-й инъекции — 13-й этап. Животным контрольной группы вводили дистиллированную воду, их убой проводили в те же сроки.
В ходе эксперимента соблюдали правила проведения работ с использованием экспериментальных животных (Приказ № 755 от 12.08.1977 г. МЗ СССР).
Результаты и их обсуждение. Проведённые исследования свидетельствуют, что все изучаемые показатели у крыс находились в пределах допустимых физиологических норм. Однако при изучении биохимических свойств крови нельзя ограничиваться лишь физиологическими нормами, а важно оценивать наметившиеся тенденции и незначительные сдвиги, происходящие в пределах этой нормы.
Изучение показателей гемоглобина при введении наночастиц меди показало, что через три часа после инъекции наблюдается уменьшение его концентрации на 18% по сравнению с контрольной группой. Через сутки после первой инъекции (2-й этап) уровень гемоглобина в опытной группе приближается к показателям контроля, а на третьи сутки — понижается на 11,8%. В течение всего учётного периода колебания уровня гемоглобина в опытных группах обладают более выраженной амплитудой и превосходят контрольную группу начиная с 5-го этапа, т.е. через три часа после второй инъекции наблюдается стойкое увеличение количества
* Работа поддержана грантом Российского фонда фундаментальных исследований № 08-04-13544 — офи_ц.
308
г/л 150
145
110
105
100
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
этапы
Рис. 1 - Концентрация гемоглобина, г/л
109/л 11
10,5----------------------------------------------
7
6,5
6 Н—|----1—|----1—|---1—|—|-----1—|-------1—|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
этапы
Рис. 3 - Количество лейкоцитов, 109/л
10“/л 7'5
Рис. 2 - Количество эритроцитов, 1012/л
г/л 85 ---------------------------------------
55
50
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
этапы
Рис. 4 - Концентрация общего белка, г/л
гемоглобина, сохраняющееся до конца эксперимента, где разница с контролем составляет 5,8% (р<0,05) (рис. 1).
Рассматривая показатели концентрации эритроцитов (рис. 2), отмечено повышение их количества начиная с 4-го этапа. В первые сутки после третьей инъекции отмечается максимальное количество эритроцитов с разницей 15,2% (р<0,05) по сравнению с контролем. На последующих этапах сохраняется такая динамика, и количество эритроцитов в опытных группах превышает показатели контрольной группы. В конце опытного периода (13-й этап) разница с контролем составила 4,3%.
Введение наноразмерной меди не вызывает значительных изменений показателей количества лейкоцитов (рис. 3), амплитуда их колебания совпадает с контрольной группой и не превышает её значений. С возрастом у животных опытной и контрольной групп отмечено умеренное повышение количества лейкоцитов на 22% (р<0,05).
В начале опытного периода концентрация общего белка в контрольной группе превосходит опытную группу на 10,6%. Затем, на последующих этапах (2-, 4-й), показатели в опытной группе превышают контроль на 12,6; 4,2 и 2,7% соответственно. Начиная с 9-го этапа концентрация общего белка стабильно увеличивается и разница
с контрольной группой в конце эксперимента составила 8% (р<0,05) (рис. 4).
Выводы. Таким образом, внутримышечное введение суспензии наночастиц меди не оказывает негативного влияния на обменные процессы в организме и сопровождается вариабельностью биохимического статуса в пределах физиологической нормы. На начальных этапах эксперимента отмечено сходство динамики изучаемых показателей у животных опытной и контрольной групп. На последующих этапах выявлено увеличение концентрации гемоглобина, эритроцитов, общего белка, сохраняющееся до конца эксперимента.
Литература
1. Арсентьева И.П., Зотова Е.С., Арсентьев А.А. и др. Использование биологически активных нанопорошков на основе магния и железа в сельском хозяйстве и медицине // Физикохимия ультрадисперсных (нано) систем: матер. VIII Всерос. конф. (10—14 ноября 2008 г. Белгород). М.: МИФИ, 2008.
2. Сизова Е.А., Полякова В.С., Мирошников С.А. и др. Оценка безопасности наночастиц меди с различными физикохимическими характеристиками по показателям токсичности // XXIII Любищевские чтения. Ульяновск, 2009. С. 256-259.
3. Клиническая биохимия: учебное пособие / под ред. В.А. Ткачука. 3-е изд., испр. и доп. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. 264 с.
4. Мильто И.В. Морфологические эффекты взаимодействия организма с наноматериалами в эксперименте // Морфология. 2010. Т. 137. № 4. С. 125.
5. Богословская О.А., Сизова Е.А., Полякова В.С. и др. Изучение безопасности введения наночастиц меди с различными физико-химическими характеристиками в организм животных // Вестник ОГУ. 2009. № 2. С. 124-128.
