CC BY
28УДК 546.55/59 : 577.21 : 615.246.9
БА. Кацнельсон1, О.Г. Макеев2, Л.И. Привалова1, В.Б. Гурвич1, М.П. Сутункова1, Е.П. Киреева1, ИА. Минигалиева1, Н.В. Логинова1, А.В. Коротков2, М.С. Васильева2, ЕА. Шуман2, ЛА. Власова2, В.Я. Шур3, А.Е. Тюрнина3, Р.В. Козин3
1 ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора.
2 ГБУ ВПО «Уральская Государственная медицинская академия».
3 Уральский центр коллективного пользования «Современные нанотехнологии» Уральского
Федерального университета.
О сравнительной генотоксичности наносеребра и нанозолота и возможности её снижения комплексом биопротекторов
После 20 повторных внутрибрюшинных введений равноразмерных (50 нм) наноча-стиц серебра или золота в дозе 10 мг/кг при анализе полиморфизма длин ампли-фицированных фрагментов геномной ДНК показано усиление её фрагментации в ядросодержащих клетках крови, костного мозга, селезёнки, печени, почек, но не скелетно-мышечной ткани, причём это генотоксическое действие в случае наносеребра выражено сильнее, чем в случае нанозолота. На фоне воздействия на организм комплекса биопротекторов различной направленности действия генотоксичность наносеребра оказалась существенно ослабленной.
Ключевые слова: наносеребро,
нанозолото, фрагментация ДНК, биопротекторы.
20
Введение. Ранее проведенные нами исследования [1, 2, 4, 15-18] подтвердили на примере оксида железа Fe3O4 (магнетита), что при равных массовых дозах наночастицы (НЧ) могут обладать значительно более высокой цитотоксичностью и субхронической системной токсичностью, чем частицы микрометрового диапазона аналогичного химического состава, но впервые показали, что те же НЧ вызывают более активную и эффективную защитную реакцию альвеолярного фагоцитоза. При этом в условных пределах нанометрового диапазона (1-100 нм) зависимость между диаметром частиц и субхронической токсичностью наноматериала оказалась неоднозначной, что связано с частично разнонаправленными различиями первичной токсичности и токсикокинетики НЧ разного размера.
Среди исследовательских проблем, решение которых необходимо для углубления теоретических основ оценки рисков для здоровья, связанных с производством и применением металлосодержащих наноматериалов, и их гигиенического нормирования, существенное значение имеет вопрос о том, какие характеристики этих материалов играют ключевую роль: наноразмерность частиц любого химического состава как таковая или же химическая природа вещества, определяющая важные механизмы его токсического действия как в ионно-молекулярной форме, так и при отложении в организме в виде частиц различного размера. В рамках этой общей проблемы мы провели ряд экспериментов, в которых сопоставлялись токсические эффекты равноразмерных НЧ серебра и золота. Частное значение исследования именно этих двух металлов определяется высокой практической значимостью наносеребра (НС) и нанозолота (НЗ), сфера технического и медицинского применения которых отчасти совпадает.
Первые же сравнительные эксперименты, в которых была изучена (с применением оптической и атомно-силовой микроскопии) фагоцитарная реакция лёгких крыс на одноразовое интратрахеальное введение малых доз, показали, что частицы НС значительно более цитотоксичны, но фагоцитируются активнее, чем частицы НЗ [18].
Особого рассмотрения заслуживает вопрос о возможной генотоксичности даже тех наноматериалов, которые не обладают ею в ионно-молекулярном состоянии или в виде частиц микрометровых размеров. Теоретическими предпосылками к прогнозированию этого свойства уже на первых этапах развития нанотоксикологии были: ожидаемая способность наночастиц к проникновению не только в самые различные клетки, но и далее - в клеточное ядро и органеллы; их огромная удельная поверхность, обеспечивающая высокую вероятность взаимодействия активных центров поверхности НЧ с биомакромолекулами (в частности, с ДНК); повышенная физико-химическая активность этих центров, связанная с изменениями электронной структуры поверхности при высоком радиусе её кривизны, а отсюда - не только усиление указанного взаимодействия, но и особая способность к запуску свободно-радикальных процессов (в частности, к образованию реактивных кислородных радикалов, повреждающих ДНК).
В последние годы всё увеличиваются числом прямые экспериментальные доказательства способности различных наноматериалов к повреждающему действию на ДНК - например, для наночастиц диоксида титана [12, 30], оксида цинка [13 ], диоксида кремния [9, 23], технической сажи (carbon black) [7] и др., хотя и не все исследователи получают позитивный результат с теми же наноматериалами, в особенности при тестировании их не на клеточных культурах, а «ин виво» (например, для нанодиоксида титана в кристаллической форме анатаза [24]). Опубликовано и большое число работ, в которых различными тестами и на различных клеточных объектах демонстрируется генотоксическое действие наносеребра, но опять-таки - преимущественно «ин витро» (например, [5, 6, 10, 11, 13, 14, 19, 22, 25, 26, 29]), в то время как малочисленные исследования на основе кратковременных тестов «ин виво» нередко дают отрицательный результат (например, [29 ]).
Многие авторы подчёркивают роль оксидативного стресса, стимулируемого частицами НС, в механизмах повреждения ими ДНК. В некоторых исследованиях не только
показано, что НС значительно увеличивает образование кислородных радикалов, но и обнаружено существенное блокирование генотоксических эффектов НС в присутствии анти-оксидантов и «подбиральщиков» (scavengers) свободных радикалов [8, 10, 19, 25].
Информация о генотоксичности нанозолота более скудна и противоречива. Имеются данные о том, что НЗ «ин витро» вызывает нестабильность генома, тоже опосредованную через оксидативный стресс [21], но другие экспериментаторы нашли, что ни нано- (2 и 20 нм), ни микрочастицы (200 нм) золота не обладают генотоксичностью ни «ин витро», ни у крыс при трех последовательных внутривенных [9] или при однократном интратрахе-альном [27] введении.
Нами найдена только одна работа, в которой параллельно сравнивалась генотоксич-ность НЗ и НС [28]. На клетках человеческого гепатоцеллюлярного рака линии HepG2 найдено, что при концентрациях (по металлу) до 100 мкМ НС вызывает большее повреждение ДНК, чем НЗ. В доступных источниках информации нам не удалось обнаружить ни одного исследования, в котором генотоксичность НС или НЗ оценивалась бы при их хроническом или хотя бы субхроническом воздействии на целостный организм млекопитающих. Не найдено и сведений о каких-либо попытках повысить резистентность целостного организма к генотоксическому действию этих (да и любых других) наноматериалов, хотя приведенные выше данные о протекторном действии веществ антиоксидантного и антирадикального действия «ин витро» прямо указывают на один из возможных подходов к такой биологической профилактике. Поэтому первую такую попытку мы решили ограничить экспериментом с НС как заведомо более цитотоксич-ным и предположительно более генотоксичным из рассматриваемой в данной статье пары нанометаллов.
Материалы и методы исследования. Суспензии (коллоидные растворы) НС и НЗ изготавливались методом лазерной абляции металла в жидкости с помощью лазерной системы для обработки материалов Fmark-20 RL (ЦЛТ, Россия). Характеристика распределения размеров НЧ давалась методом динамического рассеяния света с помощью анализатора Zetasizer Nano ZS (Malvern Instruments, UK). Средний диаметр частиц обоих металлов равнялся 50 ± 10 нм и сохранялся стабильным на протяжении недели после приготовления; тем не менее, для каждого введения животным мы использовали свежеприготовленные суспензии.
Эксперимент проведен на белых аутбредных крысах-самках с начальным весом тела 150-220 г в соответствии с «Правилами лабораторной практики» (Приказ Минздравсоц-развития РФ от 23 августа 2010 г. № 708н). Животные содержались в условиях специально организованного вивария, соответствующих ветеринарным требованиям. В питьё они получали артезианскую воду, дочищенную до первой категории качества, в пищу - полнорационный комбикорм ООО «Лабораторкорм».
Полученные наносуспензии с концентрацией 0,5 мг/мл вводили крысам внутрибрю-шинно в дозе по металлу 10 мг/кг массы тела по 3 раза в неделю. Контрольным животным аналогичным образом вводили соответствующий объём той же стерильной деионизиро-ванной воды, на которой готовились суспензии. Каждой крысе было проведено в целом по 20 введений на протяжении неполных 7 недель.
Как введение НС, НЗ или воды, так и умерщвление животных разных групп проводились параллельно. Так же параллельно была проведена через эксперимент группа животных, в которых аналогичное воздействие НС осуществлялось на фоне перорального приёма биопрофилактического комплекса (БПК). Исходя из известных и предполагаемых механизмов токсического и генотоксического действия наносеребра, а также нашего [3] опыта эффективного применения биопрофилактических средств при различных хронических и субхронических экспериментальных интоксикациях (в том числе связанных с повреждением ДНК) было решено включить в состав испытываемого БПК следующие потенциальные биопротекторы:
Токсикологический вестник м.2 (119)
Глютаминовую кислоту (в форме глютамината натрия) как эффективный стабилизатор клеточных мембран в условиях действия на них различных мембранолитических (ци-тотоксичных) частиц и как предшественник синтеза глютатиона - одного из естественных защитников клетки от свободных радикалов.
Две другие аминокислоты-предшественники глютатиона: глицин и цистеин (второй -в высокоактивной и метаболически хорошо доступной форме N-ацетилцистеина).
Дополнительные компоненты антиокислительной системы организма (витамины А, Е. С, малые дозы селена).
Микроэлементы, являющиеся физиологическими и токсикологическими антагонистами серебра (тот же селен, медь, кальций).
Препарат жира благородных речных рыб «Эйкозавитол», богатый полиненасыщенными жирными кислотами омега-6 и особенно омега-3, внутриклеточными производными которых являются эйкозаноиды, активирующие репликацию ДНК и, тем самым, играющие важную роль в её репарации.
Пектиновый энтеросорбент в качестве агента, препятствующего реабсорбции из кишечника металлов, выведенных в него с желчью.
Состояние организма крыс во всех группах оценивалось по большому числу функциональных, биохимических и морфологических критериев, однако в данной статье они не рассматриваются, поскольку общетоксическое действие НС и НЗ и его ослабление на фоне БПК служат предметом специальной публикации. У 4 животных каждой группы органы извлекали из тела в течение 2-3 минут после умерщвления крыс декапитацией в последовательности печень - селезёнка - почка - бедренная кость с мышечной тканью и сразу же помещали, как и вытекшую при декапитации кровь, в охлаждённые до -80 оС специальные сосуды, которые в криоконтейнерах срочно доставлялись в генетическую лабораторию для исследования.
Выделение геномной ДНК. Всего проанализировали 96 тканевых образцов, каждый в трех повторностях. Мышечную ткань отделяли скальпелем от кости. Образцы солидных органов измельчали скальпелем. Затем, с целью получения однородной массы, образцы четырехкратно подвергали замораживанию в жидком азоте и оттаиванию в водяной ультразвуковой ванне (38оС) в растворе PBS (Ca++, Mg++ free, Sigma) с последующим пропусканием через шприцевые иглы уменьшающегося диаметра. Клетки костного мозга вымывали тем же раствором из бедренной кости после отсечения эпифизарных и диа-физарных участков с последующим пропусканием через иглы уменьшающегося диаметра. Ядросодержащие клетки периферической крови выделяли из цельной крови путем центрифугирования в градиенте перкола (Sigma). Для выделения ДНК из культур клеток использовали набор реагентов GenElute (Sigma) согласно рекомендованному протоколу фирмы-изготовителя. В полученных образцах спектрофотометрически (Ultraspec 1100 pro) определяли количество ДНК (Ultraspec 1100 pro), замораживали и хранили при -84оС в кельвинаторе (Sanyo) до начала исследования.
ПДАФ-анализ. Рандомизированные олигонуклеотидные и NotI-STS праймеры конструировали on line с помощью сервиса Oligo version 3.0 (www.oligo.net) и синтезировали на автоматическом синтезаторе ASM 800 (фирма «Биоссет»).
Выбор оптимального режима амплификации проводили исходя из длины амплифи-цируемого фрагмента после пробного цикла моделирования температурного градиента. Стадии начальной денатурации (2 мин. При 940C) и конечной полимеризации (3 мин. При 720C) были обязательными в каждом пробном цикле амплификации. Количество циклов подбирали эмпирически для наибольшего выхода специфичного ампликона при минимальном содержании неспецифических фрагментов. Смесь в объёме 25 мкл помещали в амплификатор с заданной программой температурно-временных циклов: Т eH940C - 2 мин; (Тден 950C - 0,2 мин, Тотж640С, Тэлон 720C - 0,5 мин) - 29 циклов, Тэлон 720C - Т мин.
С целью повышения чувствительности при постановке реакции использовали специфические праймеры и нуклеотиды (dCTP, dATP, метил-dTTP, Amersham), меченные тритием. Полученный амплификат был разделен в процессе горизонтального агарозного гель-электрофореза в ТАЕ-буфере при 100 В в течение 15 мин. По окончании электрофореза гелевые пластины были разделены на дорожки, каждая из которых была разрезана на участки длиной 5 мм. Полученные фрагменты геля помещали во флаконы, содержащие 3,0 мл абсолютного изопропанола. Флаконы нагревали до 80°С в течение 2 часов. После экстракции из геля амплифицированных фрагментов, содержащих изотопную метку, во флаконы добавлялся простой толуоловый сцинтиллятор (6,0 мл). Регистрация результатов производилась на автоматическом жидкостном сцинтилляционном счетчике «Бета-2».
Эта методика позволяет количественно определить степень фрагментации ДНК как показатель генотоксичности оцениваемых повреждающих агентов и эффекта воздействия исследованного комплекса биопротекторов. Основой метода является то, что в отличие от фрагментированной ДНК, образующей при электрофорезе в агарозном геле так называемый «хвост кометы», нефрагментированная ДНК имеет крайне низкую степень миграции и остаётся практически на месте («ядро кометы»), причем степень миграции прямо пропорциональна степени фрагментации ДНК. Для характеристики степени повреждения ДНК мы использовали «коэффициент фрагментации», то есть отношение суммарной радиоактивности всех фракций «хвоста» к радиоактивности «ядра».
Результаты и обсуждение. Судя по результатам использованного теста на фрагментацию геномной ДНК, приведенным в таблице, как нанозолото, так и наносеребро обладают выраженной генотоксичностью, но при этом генотоксичность наносеребра заметно выше. Так, коэффициент фрагментации (Кфр), статистически значимо повышенный по сравнению с его значением в контрольной группе, при действии НЗ получен только в костном мозге и почке, а повышенный, но статистически не значимо - также в клетках крови и в селезёнке. В то же время при действии НС статистически значимо повышенные значения Кфр получены во всех исследованных тканях, кроме скелетной мышцы. Если же сравнивать экспонированные к нанометаллам группы крыс между собой, то оказывается, что во всех органах, кроме почки, Кфр при действии НС выше, чем при действии НЗ, причём для печени и селезёнки это различие статистически значимо.
21
22
Токсикологический вестник м.2 (119)
Таблица
Коэффициенты фрагментации (Кфр) геномной ДНК крыс, подвергшихся субхронической затравке частицами наносеребра без защиты и на фоне приема БПК или частицами нанозолота (по результатам ПДАФ-теста), X±Sx
Группа крыс, получавших: Ткани
печень костный мозг селезенка почка ядросодержащие клетки периферической крови скелетные мышцы
Воду (контроль) 0,399±0,001 0,385±0,003 0,379±0,002 0,385±0,003 0,383±0,001 0,352±0,002
Нанозолото (НЗ) 0,392±0,010° 0,412±0,014* 0,397±0,008° 0,422±0,009* 0,403±0,018 0,340±0,010
Наносеребро (НС) 0,461±0,002* 0,455±0,032* 0,462±0,001* 0,423±0,008* 0,413±0,012* 0,356±0,009
НС + БПК 0,408±0,011+ 0,373±0,003*+ 0,419±0,003*+ 0,407±0,006*+ 0,390±0,007 0,331±0,015*
* Статистически значимое (Р<0,05) отличие от контрольной группы.
+ Статистически значимое (Р<0,05) отличие группы, получавшей НС и БПК, от группы, получавшей только НС. О
Статистически значимое(Р<0,05) отличие группы, получавшей НЗ, от группы, получавшей НС.
23
Сопоставляя эти факты с литературными данными, кратко обобщёнными во введении, можно отметить, что впервые генотоксичность обоих нанометаллов убедительно продемонстрирована не на изолированных клетках, а при длительном воздействии на целостный организм, причём показана для ДНК клеток разных тканей. Неодинаковая выраженность генотоксического эффекта в разных тканях, вероятнее всего, объясняется: (а) неодинаковой интенсивностью митозов в них (поскольку исчезновение ядерной мембраны в процессе митоза, начиная с прометафазы и включая мета- и анафазы, делает геномную ДНК наиболее доступной контакту с повреждающим фактором); (б) неодинаковой вероятностью задержки и накопления в этих тканях наночастиц, проникающих из первичного места отложения в брюшной полости в лимфу или непосредственно в кровь. В свою очередь, вероятность вторичной длительной задержки циркулирующих наноча-стиц в том или ином органе определяется как количественными характеристиками его перфузии и проницаемостью гистогематических барьеров, так и относительной долей органа клетками системы фагоцитирующих мононуклеаров, способными поглощать эти НЧ. Тот факт, что скелетные мышцы оказались наименее восприимчивыми к действию наночастиц, скорее всего объясняется их бедностью в отношении как делящихся, так и фагоцитирующих клеток. В почках таких клеток также сравнительно мало, однако объём перфузии органа очень высок.
С теоретических позиций важно, что по генотоксичности, как и по цитотоксичности [18], наносеребро при сопоставимых характеристиках и условиях воздействия оказалось существенно более биоагрессивным, чем нанозолото, несмотря на отдельно публикуемые результаты нашего электронно-микроскопического исследования, согласно которым к проникновению внутрь ядра лёгочных фагоцитирующих клеток «ин виво» частицы НЗ оказались намного более способными, чем частицы НС, вследствие более выраженной склонности последних к внутриклеточной агрегации. Этот кажущийся парадокс можно рассматривать как косвенный аргумент в пользу того, что геноток-сичность обоих нанометаллов связана не столько с прямым взаимодействием между наночастицей и ядерной ДНК, сколько с повреждением этой ДНК реактивными кислородными радикалами, проникающими в ядро из цитоплазмы, в основном из митохондрий, обуславливающих их генерацию и оксидативный стресс. Та же электронная микроскопия показала, что и накопление наночастиц в последних, и повреждение мито-хондриальных мембран и крист в случае НС выражены значительно сильнее, чем в случае НЗ. Соответствие между накоплением наночастиц атмосферной пыли в митохондриях и проявлениями оксидативного стресса обнаруживалось другими исследователями в экспериментах на клеточных культурах [20].
С практических же позиций профилактической токсикологии и оценки рисков для здоровья, обусловленных воздействием наночастиц, принципиально важно то, что для обоих нанометаллов генотоксичность «ин виво» была показана при таком низком уровне экспозиции, при котором общетоксическое действие ещё мало выражено (в печати). По-видимому, для каких-то наноматериалов не столько общая токсичность, сколько генотоксичность (и тем самым - вполне возможная канцерогенность) должна рассматриваться как лимитирующий риск. Как нанозолото, так и особенно наносеребро, судя по нашим результатам, относятся именно к таким наноматериалам.
С этих позиций приобретает особое значение поиск средств защиты организма не только от общетоксических, но и от генотоксического эффекта таких наноматериалов, и поэтому не только совершенно новым, но и принципиально важным является показанная нами возможность подобной биологической защиты. Из той же таблицы видны меньшие значения Кфр в группе «НС+БПК» по сравнению с группой «НС» во всех тканях, причём в печени, костном мозге, селезёнке и почке это различие статистически значимо. Механизмы антигенотоксического действия отобранных для испытания биопротекторов сложны и, по-видимому, взаимно потенцируют друг друга. Как мы полагаем, важное значение могут иметь: (а) разное по молекулярным механизмам антиоксидант-ное действие, в той или иной степени присущее ряду биопротекторов использованного комплекса (антиоксидантный синергизм); (б) мембрано-стабилизирующее действие глутамата, поскольку оно может препятствовать повреждению митохондрий и тем самым - оксидативному стрессу; (в) антагонизм ряда микроэлементов (селена, меди, отчасти кальция) и серебра, собственные механизмы которого не вполне выяснены.
Выводы. Субхроническая интоксикация крыс, вызванная повторными внутрибрю-шинными введениями наночастиц серебра или золота, сопровождается полиорганной фрагментацией геномной ДНК.
Это генотоксическое действие в случае наносеребра выражено существенно сильнее, чем в случае нанозолота.
На фоне воздействия на организм предложенного комплекса биопротекторов гено-токсичность наносеребра может быть существенно ослаблена.
24
Токсикологический вестник m. 2 (i 19)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кацнельсон Б.А, Привалова Л..И., Кузьмин С.В.и др. Сравнительная оценка реакции альвеолярного фагоцитоза на интратрахеальное введение частиц магнетита (Fe3O4) нано- и микрометрового диапазонов // Мед. труда и пром. экол., 2010. - №2. - С.12-16.
2. Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., Кузьмин С.В. и др. Экспериментальные данные к оценке пульмонотоксич-ности и резорбтивной токсичности частиц магнетита (Fe3O4) нано- и микрометрового диапазонов // Токсикол. вест., 2010. - № 2. - С. 18-25.
3. Кацнельсон Б.А., Дегтярёва Т.Д., Привалова Л.И. и др. Биологическая профилактика экологически обусловленных нарушений здоровья: теоретические предпосылки, экспериментальные данные, оценка эффективности, практическая реализация // Биосфера, 2010. - Т. 2. - №
3. - С. 375-385.
4. Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., Сутункова М.П. и др. Взаимодействие наночастиц оксида железа Fe3O4 и альвеолярных макрофагов «ин виво» // Бюлл. экспер. би-ол. и медиц, 2011. - № 11. - С. 560-563.
5. Ahamed M., Karns M., Goodson M. et al. DNA damage response to different surface chemistry of silver nanoparticles in mammalian cells. // Toxicol. and Applied Pharm., 2008. - Vol. 233. - № 3. - P. 404-410.
6. Asare N., Instanes Ch., Sandberg W.J. et al. Cytotoxic and genotoxic effect of silver nanoparticles in testicular cells. // Toxicol. - 2012. - Vol. 291. - № 1-3. - P. 65-72.
7. Bourdon J.A., Halappanavar S., Saber A.T. et al. Hepatic and pulmonary toxicogenomic profiles in mice intratracheally instilled with carbon black nanoparticles reveal pulmonary inflammation, acute phase response, and alterations in lipid homeostasis. // Toxicol. Sci., 2012. - Vol. 127. - № 2. - P. 474-484.
8. Choi J.E., Kim S., Ahn J.H. et al. Induction of oxidative stress and apoptosis by silver nanoparticles in the liver of adult zebrafish. // Aquatic Toxicology, 2010. - Vol. 100 - № 2. - P. 151-159.
9. Downs T.R., Crosby M.E., Hu T. et al. Silica nanoparticles administered at the maximum tolerated dose induce genotoxic effect through an inflammatory reaction while gold nanoparticlesdo not. // Mutat Res./ Genetic Toxic. and Enveromrnt. Mutagenesis, 2012. - Vol. 745. - № 1-2. - P. 38-50.
10. Flower N.A.L., Brabu B., Revathy M. et al. Characterization of synthesized silver nanoparticles and assessment of its genotoxicity potentials using the alkaline comet assay. // Mutat Res./ Genetic Toxic.and Enveromrnt. Mutagenesis. - 2012. - Vol. 742. - № 1-2. - P. 61-65.
11. FoldbjergR., Dang D.A. Autrup H. Cytotoxicity and genotoxicity of silver nanoparticles in the human lung
cancer cell line, A549. // Arch. Toxicol., 2011. - Vol. 85. №5. - P. 743-750.
12. Ghosh M., Bandyopadhyay M., Mukherjee A. Genotoxicity of titanium dioxide (TiO2) nanoparticles at two trophic levels: Plant and human lymphocytes. // Chemospher., 2010. - Vol. 81. - №.10. - P. 1253-1262.
13. Hackenberg S., ScherzedA., Kessler M. et al. Silver nanoparticles: Evaluation of DNA damage, toxicity and functional impairment in human mesenchymal stem cell. // Toxicology Letters, 2011. - Vol. 201. - № 1. - P. 27-33.
14. Karlsson H., Gliga A.R., Kohonen P. et al. Genotoxicity and epigenetic effects of silver nanoparticles. // Toxicol. Letters, 2012. - Vol. 211. - 40 p.
15. Katsnelson, B., Privalova, L., Kuzmin, S. et al. Some peculiarities of pulmonary clearance mechanisms in rats after intratracheal instillation of magnetite (Fe3O4) suspensions with different particles size in nanometer and micrometer ranges - are we defenseless against nanoparticles? // Internat. J. Environm. and Occupat. Health., 2010. - 16. - № 4. - P. 503-519.
16. Katsnelson, BA., Privalova, L.I., Degtyareva, T.D. et al. Experimental estimates of the toxicity of iron oxide Fe304 (magnetite) nanoparticles // Central European J. Occupat. and Environm. Medic., 2010. - V.16. - P. 47-63.
17. Katsnelson, B., Degtyareva, T., Minigalieva, I. et al. Sub-chronic systemic toxicity and bio-accumulation of Fe3O4 nano- and micro-particles following repeated intraperitoneal administration to rats. //Internat. J. Toxicol., 2011. - 30. - № 1. - P. 59-68.
18. Katsnelson, B.A., Privalova, L.I., Sutunkova, M.P et al. Uptake of some metallic nanoparticles by, and their impact on pulmonary macrophages in vivo as viewed by optical, atomic force, and transmission electron microscopy // J Nanomedic & Nanotechnol., 2012. - Vol. 3. - № 1. - P. 1-8.
19. Kim H.R., Kim M.J., Lee S.Y. et al. Genotoxic effects of silver nanoparticles stimulated by oxidative stress in human normal bronchial epithelial (BEAS-2B) cells. // Mutat Res., 2011. - Vol. 726. - № 2. - P. 129-135.
20. Li N., Xia T., Nel A. E. The role of oxidative stress in ambient particulate matter-induced lung diseases and its implications in the toxicity of engineered nanoparticles // Free Rad. Biol. Med., 2008. - Vol. 44. - P. 1689-1699.
21. Li JJ., Lo SL, Ng CT et al. Genomic instability of gold nanoparticle treated human lung fibroblast cells. // Biomaterials., 2011. - Vol. 32. - № 23. - P. 5515-5523.
22. Li Y., Chen D.H., Yan J. et al. Genotoxicity of silver nanoparticles evaluated using the Ames test and in vitro micronucleus assay. // Mutat Res./ Genetic Toxic. and Enveromrnt. Mutagenesis, 2012. - Vol. 745. - № 1-2. - P. 4-10.
23. Nabeshi H., Yoshikawa T., Matsuyama K. et al. Amorphous nanosilica induce endocytosis - dependent ROS generation and DNA damage in human keratinocytes. // Toxicology, 2011. - Vol. 8. - Article № 1.
24. Naya M., Kobayashi N., Ema M. et al. In vivo genotoxicity study of titanium dioxide nanoparticles using comet assay following intratracheal instillation in rats. // Reg. Toxicol. and Pharm., 2012. - Vol. - 62. № 1. - P. 1-6.
25. K.K., Achary V.M., KrishnaveniR. et al. In vitro biosynthesis and genotoxicity bioassay of silver nanoparticles using plants. // Toxicol. in Vitro, 2011. - Aug:
25. № 5. - P 1097-1105.
26. Park M.VD.Z., Neigh A.M., Vermeulen J.P. et al. The effect of particle size on the cytotoxicity, inflammation, developmental toxicity and genotoxicity of silver nanoparticles. // Biomaterials. - 2011. - Vol. 32. № 36. - P. 9810-9817.
27. Shulz M., Ma-Hock L., Brill S. et al. Investigation on the genotoxicity of different sizes of gold nanoparticles administered to the lungs of rats. // Mutat Res./ Genetic Toxic.and Enveromrnt. Mutagenesis. - 2012. - Vol. 745. № 1-2. - P. 51-57.
28. Singh S., D'Britto V, Prabhune A.A. et al. Cytotoxic and genotoxic assessment of glycolipid-reduced and -capped gold and silver nanoparticles. // New J. Chem. - 2011. -Vol. 34. - P. 294-301.
29. Tavares P., Balbinot F., Martins de Oliveira H. et al. Evaluation of genotoxic effect of silver nanoparticles (Ag-Nps) in vitro and in vivo. // J. of Nanoparticle Research. -2012. - Vol. 14. -791 p.
30. Trouiller B, Reliene R, Westbrook A. Titanium dioxide nanoparticles induce DNA damage and genetic instability in vivo in mice. // Cancer Res. - 2009. - Vol. 69. № 22. - P. 8784-8789.
BA Katsnelson1, O.G. Makeyev 2, L.I. Privalova1, V.B. Gurvich 1, M.P. Sutunkova1, Ye.P. Kireyeva1, IA Minigaliyeva1, N.V. Loginova1, A.V Korotkov2, M.S. Vasilieva2, YeA. Shuman2, LA Vlasova2, V.Ya. Shur3, A.Ye.Tyurnina3, R.V. Kozin3
Comparative genotoxicity of nano-silver and nano-gold and its possible decrease using a complex of bioprotectors
1Ekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection of Industrial Workers, Rospotrebnadzor 2Ural State Medical Academy
3Ekaterinbui^ Clinical and Diagnostic Center Ural Center of Collective Use «Modern nanotechnologies», Ural Federal University, Ekaterinbui^
After 20 repeated intra-abdominal administrations of uniform-size (50 nm) silver or gold nanoparticles in doses of 10mg/kg while analyzing polymorphism amplified fragment lengths of genomic DNA, the enhancement of DNA fragmentation was shown in nucleus-containing blood cells, bone marrow, spleen, liver, kidneys, but not in musculoskeletal tissue, at that, this genotoxic action is more pronounced for nano-silver than for nano-gold. As to the exposure of the organism to a complex of differently-targeting bioprotectors, genotoxicity of nano-silver appeared significantly more weakened.
Материал поступил в редакцию 22.08.2012 г
25
