CC BY
5
Научная статья
УДК 631.453
doi: 10.37670/2073-0853-2023-99-1-235-238
Патоморфологические изменения в организме белых крыс при применении нанокомпозитного селецела
Юлия Вадимовна Ларина12, Владимир Олегович Ежков12, Асия Мазетдиновна Ежкова12
1 Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана, Казань, Россия
2 Татарский научно-исследовательский институт агрохимии и почвоведения - обособленное структурное подразделение ФИЦ «Казанский научный центр Российской академии наук», Казань, Россия
Аннотация. В статье представлены результаты изучения влияния нанокомпозитного селецела на морфологические показатели крови крыс при внутрижелудочном способе введения с помощью зонда в дозах 0,4 - 6,0 г/кг. Продолжительность эксперимента - 14 суток. В процессе наблюдений были проанализированы изменения поведенческих реакций и клинико-физиологического состояния крыс. Забор и анализ морфологических показателей крови проведён через 4 и 24 часа после введения препарата и на 14-е сутки. По результатам исследования установлено, что введение нанокомпозитного селецела в дозе 0,4; 1,5 и 3,0 г/кг массы тела не влияет на поведение, клинико-физиологическое состояние и гематологические параметры белых крыс. При увеличении дозы селецела до 4,5 и 6,0 г/кг массы тела на слизистой оболочке органов желудочно-кишечного тракта животных возникают мелкоточечные кровоизлияния, наблюдается поражение печени и почек, что свидетельствует о наличии интоксикации в организме.
Ключевые слова: селецел, крысы, способ введения, поведенческая реакция, клинико-физиологическое состояние, кровь, морфологические показатели.
Для цитирования: Ларина Ю.В., Ежков В.О., Ежкова А.М. Патоморфологические изменения в организме белых крыс при применении нанокомпозитного селецела // // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2023. № 1 (99). С. 235 - 238. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2023-99-1-235-238.
Original article
Pathological changes in the body white rats using nanocomposite selecel
Yulia V. Lama1'2, Vladimir O. Ezhkov12, Asiya M. Ezhkova12
1 Kazan State Academy of Veterinary Medicine by N.E. Bauman, Kazan, Russia
2 Tatar Scientific Research Institute of Agriculural Chemistry and Soil Science - Subdivision of the "Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences" Kazan, Russia
Abstract. The article presents the results of studying the effect of nanocomposite selecel on the morphological parameters of the blood of rats with an intragastric method of administration using a probe at doses of 0.4-6.0 g/kg. The duration of the experiment is 14 days. In the process of observations, changes in behavioral reactions and clinical and physiological state of rats were analyzed. Sampling and analysis of morphological parameters of blood was carried out 4 and 24 hours after the administration of the drug and on the 14th day. According to the results of the study, it was found that the introduction of nanocomposite selecel at a dose of 0.4; 1.5 and 3.0 g/kg of body weight does not affect the behavior, clinical and physiological state and hematological parameters of white rats. An increase in the dose of selecel to 4.5 and 6.0 g/kg of body weight on the mucous membrane of the organs of the gastrointestinal tract of animals causes small-point hemorrhages, damage to the liver and kidneys is observed, which indicates the presence of intoxication in the body.
Keywords: selecel, rats, route of administration, behavioral response, clinical and physiological state, blood, morphological parameters.
For citation: Larina Yu.V., Ezhkov V.O., Ezhkova A.M. Pathological changes in the body white rats using nanocomposite selecel. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2023; 99(1): 235-238. (In Russ.). https:// doi.org/10.37670/2073-0853-2023-99-1-235-238.
Нанонаука и искусственные наноматериалы широко используются в повседневных товарах, кормовых добавках, медицине, электронике и т.д. В настоящее время в ветеринарии применяется множество лекарственных веществ, обладающих широким спектром действия, но и имеющих определённую токсичность [1]. Применение методов нанотехнологий открывает перспективы в разработке и внедрении высокоэффективных лекарственных средств и кормовых добавок нового поколения, изготовленных на основе
наноматериалов [2]. По проблеме токсичности доз наночастиц и их химической активности имеются противоречивые данные. Некоторые авторы в своих исследованиях также утверждают, что токсичность наночастиц определяет и их форма, т.е. наночастицы дендрической и веретенообразной формы имеют большую ци-тотоксичность, нежели сферической [3]. Кроме того, в ряде работ отмечено, что при увеличении дозы наночастиц симптомы интоксикации усиливаются [4].
Наночастицы чаще стали использоваться в качестве кормовой добавки в рацион животных с целью повышения их продуктивности [5]. Широкое применение наночастиц в силу их физических и химических свойств стало негативно воздействовать на животных и человека через дыхательные пути и пищеварительный тракт, что может привести к повреждению органов. Поэтому сложной задачей остаётся правильное и эффективное использование новых наноматериалов. Токсичность зависит от модификации состава, концентрации, способа введения и вида животных [6]. Потребление наноматериалов, превышающее диапазон биологической переносимости, может вызвать неблагоприятные эффекты, такие, как повреждение печени, почек, ЖКТ [7]. Также влияние наноматериалов через кровь может быть распределено в репродуктивную систему, ранее это обсуждалось на моделях животных [8]. После введения in vivo наночастицы распределяются и взаимодействуют с биомолекулами. Электростатические силы и стерические помехи в наночастицах нарушаются, и они агломерируются в биологических жидкостях [9]. Как только наноматериалы попадают в биологическую среду, вокруг них образуется корона белков, которая оказывает огромное влияние на свойства и, следовательно, поведение наноматериалов [10].
Наночастицы в растворах обычно представляют собой относительно менее стабильную коллоидную систему, так как имеют тенденцию снижать свою высокую поверхностную энергию за счёт агломерации, что является источником их термодинамической нестабильности [11]. Поэтому наиболее вероятным способом повышения стабильности наночастиц является нанесение на их поверхность стабилизирующего агента, который отличает наночастицы друг от друга и тем самым повышает их стабильность [12]. Ранее были разработаны композитные кормовые добавки селебен, селецел и селевер на основе селеноорганического препарата диа-цетофенанилселенида (ДАФС-25), показавшие высокую эффективность в пушном звероводстве, свиноводстве и овцеводстве [13].
С учётом того что наноструктурирование агроминералов повышает биологическую активность организма животных, а их длительная стабилизация обеспечивает усиление известных и проявление новых свойств, было проведено дополнительное исследование, цель которого заключалась в оценке токсических свойств и структурно-функционального состояния органов и тканей животных, получавших в качестве добавки нанокомпозитный селецел.
Материал и методы. Нанокомпозитные материалы изготавливали методом ультразвукового диспергирования в УЗВ 28/200 МП РЭЛТЕК при частоте 15,0 кГц (±10 %), с продолжительностью
воздействия от 20 до 40 мин. Стабилизировали наноструктуры 0,1%-ным полиакрилатом натрия. Для определения распределения частиц по размерам использовали анализатор наночастиц Вгсю^ауеп 90Plus/MAS.
При изучении влияния нанокомпозитного селецела, стерически стабилизированного полиакрилатом натрия, использовали белых крыс в возрасте 4 мес., с массой тела 190 - 210 г. Было сформировано пять групп животных по 12 гол. в каждой. Животным вводили однократно вну-трижелудочно разные дозы нанокомпозитного селецела. Дозы выбирали на основании опубликованных данных по работам авторов с ДАФС-25 и цеолитсодержащим породам [14, 15], а также по результатам ранее проведённых собственных исследований по применению статически стабилизированного наноструктурного цеолита [16, 17]. Диапазон доз брали в пределах от безопасных до летальных - 0,4 - 6,0 г/кг. Крысы I гр. получили нанокомпозитный селецел в дозе 0,4 г/кг массы тела, животные II гр. - 1,5 г/кг, III гр. - 3,0 г /кг,
IV гр. - 4,5 г/кг и V гр. - 6,0 г/кг.
Патологоанатомические исследования проводили по общепринятой методике, с фиксацией материала в 10%-ном растворе формалина. Все манипуляции с лабораторными крысами проводили с соблюдением международных рекомендаций Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых в экспериментальных исследованиях.
Результаты и обсуждение. Нанокомпозитный селецел вводили внутрижелудочно с помощью желудочного зонда с атравматичным закруглённым концом. Наблюдение за животными велось в течение 14 сут. Кровь для исследования отбирали через 4 час., 24 час. и на 14-е сут. после введения препарата.
У животных I гр. в первые 4 часа после введения препарата в дозе 0,4 г/кг наблюдали скученность и реакцию на внешние раздражители. Через 30 мин. двигательная активность восстановилась, животные начали принимать корм и воду. У крыс II гр., получавших препарат в дозе 1,5 г/кг, в первые минуты отмечали снижение двигательной активности, приходящей в норму через 40 мин. после введения препарата. Схожая клиническая картина наблюдалась у животных III гр., получавших препарат в дозе 3,0 г/кг. У крыс IV гр., получивших препарат в дозе 4,5 г / кг, угнетение и снижение кормовой возбудимости проходили в течение часа. Крысы
V гр., потреблявшие нанокомпозитный селецел в дозе 6,0 г / кг, находились в состоянии угнетения 2 час., у них наблюдали цианоз ушей и хвоста, а также взьерошенность шерсти. Морфологические показатели крови крыс всех групп через 4 час. после введения нанокомпозитного селецела оставались в пределах референсных значений
для данного вида животных. Однако отмечали тенденцию изменения показателей периферической крови в зависимости от дозы введения препарата, а именно снижение гемоглобина на 2,7 - 4,5 % и количества эритроцитов - на 3,3 - 7,5 %. С увеличением дозы препарата до 6,0 г/кг массы отмечали повышение количества лейкоцитов на 46,2 - 46,3 %.
Через 24 час. после введения препарата крысы, получавшие нанокомпозитный селецел в дозах 0,4; 1,5 и 3,0 г/кг массы тела, по поведенческим реакциям, клинико-физиологическому состоянию, потреблению корма и воды не имели существенных отклонений, значения показателей крови у них были в пределах физиологической нормы. У крыс, получавших препарат в дозе 4,5 и 6,0 г/кг, регистрировали снижение содержания гемоглобина до нижних границ нормы. Динамика снижения количества эритроцитов была аналогичной: у крыс, получавших нанокомпозитный селецел в дозе 6,0 г/кг массы тела - на 12,9 % в сравнении со значениями показателя у особей I гр. Также было отмечено, что при увеличении дозы препарата количество лейкоцитов в крови повышалось в 2,1 раза. Количество лейкоцитов и сдвиг значений лейкоформулы свидетельствовали о развитии острого процесса отравления организма и потере крови. Изменения клинико-физиологического состояния и поведения животных, выявление мелкоточечного диапедеза в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта при патологоанатомическом вскрытии также указывали на отравление организма.
На 14-е сут. не было установлено отклонений как в поведенческих реакциях, так и в клинико-физиологическом состоянии крыс всех групп. Животные были подвижны, поедали корм, реагировали на внешние раздражители; видимые слизистые оболочки, уши, хвост и конечности также были без изменений. При вскрытии патологических изменений во внутренних органах крыс не наблюдалось. Но у экспериментальных крыс отмечалось небольшое увеличение содержания гемоглобина и количества эритроцитов, при этом количество лейкоцитов оставалось в пределах нормативных значений. Улучшение параметров периферической крови в динамике эксперимента может свидетельствовать о высоких защитных свойствах организма крыс.
Выводы. В результате исследования установлено, что введение нанокомпозитного селецела в дозе 0,4; 1,5 и 3,0 г/кг массы тела не оказывает негативного влияния на поведение, клинико-физиологическое состояние и гематологические параметры у белых крыс. Изменения поведенческих реакций, клинические симптомы отравления в разной степени проявления, а также нарушения значений показателей крови фиксировались при введении препарата в дозах 4,5 и 6,0 г/кг массы
тела. При этом в органах желудочно-кишечного тракта отмечались мелкоточечные кровоизлияния на слизистой оболочке, наблюдалось поражение печени и почек, что указывает на наличие интоксикации в организме.
Список источников
1. Кузнецов Е.Ю., Павленко Г.И., Смирнов А.А. Острая и подострая токсичность препарата Элримек // Вестник АПК Ставрополья. 2017. № 1 (17). С. 107 - 110.
2. Научное обоснование получения наноструктур-ных и нанокомпозитных материалов и технология их использования в сельском хозяйстве / А.Х. Яппаров, Ш.А. Алиев, И.А. Яппаров и др. Казань: Центр инновационных технологий, 2014. 304 с.
3. Лыков А.П., Гайдуль К.В., Коненков В.И. Комплекс антибактериальных препаратов в наночастицах диоксида кремния для направленной доставки лекарственных веществ // Биофармацевтический журнал. 2018. Т. 4. № 6. С. 3 - 12.
4. Поиск потенциальных путей введения нанострук-турных агроминералов в организм животных / В.О. Еж-ков, А.Х. Яппаров, Ю.В. Ларина и др. // Учёные записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана. 2018. Т. 235. С. 71 - 75
5. Oral exposure of pregnant rats to copper nanopar-ticles caused nutritional imbalance and liver dysfunction in fetus / J. Luo, S. Hao, L. Zhao, K. Shi. Ecotoxicology and Enviromental Safety. 2020; 206: 111-206.
6. Toxicity of nanoparticles on the reproductive system in animal models: a review / R.D. Brohi, L.Y. Wang, H.S. Talpur, F.A. Khan. Frontiers in Pharmacology. 2017; 8: 125-127.
7. Acute toxicity and biodistribution of different sized copper nano-particles in rats after oral administration / H. Tang, M. Hu, X. Zhou et al. Materials Science and Engineering C. 2018; 93(1): 649-663.
8. Mechanisms involved in reproductive toxicity caused by nickel nanoparticle in female rats / L. Kong, X. Gao, J. Zhu, K. Cheng. Environ Toxicology. 2016; 31(11): 1674-1683.
9. Marina R., Lujan H., Lauren R. Silver nanoparticles Agglomerate intracellularly Depending on the Stabilising Agent: implications for Nanomedicine Efficacy. Nanoma-terials. 2020; 10: 1953.
10. Prozeller D., Morsbach S., Landfester K. Isothermal titration calorimetry as a complementary method for investigating nanoparticle protein interactions. Nanoscale. 2019; 41: 19265-19273.
11. Elliot B., Christofer T., Connolly L. Potential adverse effects on animal health and performance caused by the addition of mineral adsorbents to feeds fo reduce mycotoxin exposure. Mycotoxin Research. 2020; 36: 115-126.
12. Madkour M., Bumajdad A., Al-Sagheer F. To what extent do polymerie stabilizers affect nanoparticles characteristics? Advances in colloid and interface Sciences. 2019; 270: 38-53.
13. Влияние селеноорганической нанокомпозитной кормовой добавки на продуктивность норок / А.М. Ежко-ва, И.А. Яппаров, А.Х. Яппаров и др. // Учёные записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. 2018. Т. 235. № 3. С. 76 - 79.
14. Козлова С.В. К вопросу о применении селенор-ганических соединений в птицеводстве // Интеграция науки и практики для развития агропромышленного комплекса: матер. 2-й национал. науч.-практич. конф. Тюмень, 2019. С. 137 - 140.
15. Васильев Р.О., Трошин Е.И., Югатова Н.Ю. Показатели острой токсичности ДАФС-25 у мышей при внутрижелудочном введении // Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии. 2020. № 1. С. 241 - 245.
16. Поиск потенциальных путей введения на-ноструктурных агроминералов в организм животных / В.О. Ежков, А.Х. Яппаров, Ю.В. Ларина и др. // Учёные записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. 2018. Т. 235. № 3. С. 71 - 75.
17. Ларина Ю.В. Морфологическое обоснование и фармако-токсикологическая оценка применения новых селеноорганических кормовых добавок для повышения продуктивности животных: атореф. дис. ... д-ра ветеринар. наук. Казань, 2021. 44 с.
References
1. Kuznetsov E.Yu., Pavlenko G.I., Smirnov A.A. Acute and subacute toxicity of the drug Elrimek. Agricultural Bulletin of Stavropol Region. 2017; 17(1): 107-110.
2. Scientific substantiation of obtaining nanostructured and nanocomposite materials and technology of their use in agriculture / A.Kh. Yapparov, Sh.A. Aliev, I.A. Yapparov et al. Kazan: Center for Innovative Technologies, 2014. 304 p.
3. Lykov A.P., Gaidul K.V., Konenkov V.I. A complex of antibacterial drugs in silicon dioxide nanoparticles for targeted drug delivery. Russian Journal of Biopharmaceu-ticals. 2018; 4(6): 3-12.
4. Search for potential ways of introducing nanostructured agrominerals into animals / V.O. Ezhkov, A.Kh. Yapparov, Yu.V. Larina et al. Scientific notes Kazan Bauman State Academy of Veterinary Medicine. 2018; 235: 71-75.
5. Oral exposure of pregnant rats to copper nanopar-ticles caused nutritional imbalance and liver dysfunction in fetus / J. Luo, S. Hao, L. Zhao, K. Shi. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2020; 206: 111-206.
6. Toxicity of nanoparticles on the reproductive system in animal models: a review / R.D. Brohi, L.Y. Wang, H.S. Talpur, F.A. Khan. Frontiers in Pharmacology. 2017; 8: 125-127.
7. Acute toxicity and biodistribution of different sized copper nano-particles in rats after oral administration /
H. Tang, M. Hu, X. Zhou et al. Materials Science and Engineering C. 2018; 93(1): 649-663.
8. Mechanisms involved in reproductive toxicity caused by nickel nanoparticle in female rats / L. Kong, X. Gao, J. Zhu, K. Cheng. Environ Toxicology. 2016; 31(11): 1674-1683.
9. Marina R., Lujan H., Lauren R. Silver nanoparticles Agglomerate intracellularly Depending on the Stabilizing Agent: implications for Nanomedicine Efficacy. Nanoma-terials. 2020; 10: 1953.
10. Prozeller D., Morsbach S., Landfester K. Isothermal titration calorimetry as a complementary method for investigating nanoparticle protein interactions. Nanoscale. 2019; 41: 19265-19273.
11. Elliot B., Christofer T., Connolly L. Potential adverse effects on animal health and performance caused by the addition of mineral adsorbents to feeds fo reduce mycotoxin exposure. Mycotoxin Research. 2020; 36: 115-126.
12. Madkour M., Bumajdad A., Al-Sagheer F. To what extent do polymerie stabilizers affect nanoparticles characteristics? Advances in colloid and interface sciences. 2019; 270: 38-53.
13. Influence of organoselenium nanocomposite feed additive on the productivity of minks / A.M. Ezhkova,
I.A. Yapparov, A.Kh. Yapparov et al. Scientific notes Kazan Bauman State Academy of Veterinary Medicine. 2018; 235(3): 76-79.
14. Kozlova S.V. To the question of the use of or-ganoselenium compounds in poultry farming // Integration of science and practice for the development of the agro-industrial complex: mater. 2nd National scientific-practical. conf. Tyumen, 2019, pp. 137-140.
15. Vasiliev R.O., Troshin E.I., Yugatova N.Yu. Indicators of acute toxicity of DAFS-25 in mice with intragastric administration. Issues of legal regulation in veterinary medicine. 2020; 1: 241-245.
16. Search for potential ways of introducing nanostructured agrominerals into animals / V.O. Ezhkov, A.Kh. Yapparov, Yu.V. Larina et al. Scientific notes Kazan Bauman State Academy of Veterinary Medicine. 2018; 235(3): 71-75.
17. Larina Yu.V. Morphological substantiation and pharmaco-toxicological assessment of the use of new or-ganoselenium feed additives to increase animal productivity: atoref. dis. ... Dr. Vet. Sci. Kazan, 2021. 44 р.
Юлия Вадимовна Ларина, доктор ветеринарных наук, dskgavm@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-5994-2129
Владимир Олегович Ежков, доктор ветеринарных наук, профессор, egkov-vo@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-6476-6054
Асия Мазетдиновна Ежкова, доктор биологических наук, профессор, egkova-am@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-5526-2214
Yulia V. Larina, Doctor of Veterinary Sciences, dskgavm@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-5994-2129
Vladimir O. Ezhkov, Doctor of Veterinary Sciences, Professor, egkov-vo@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-6476-6054
Asia M. Ezhkova, Doctor of Biology, Professor, egkova-am@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-5526-2214
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 08.12.2022; одобрена после рецензирования 20.12.2022; принята к публикации 10.01.2023.
The article was submitted 08.12.2022; approved after reviewing 20.12.2022; accepted for publication 10.01.2023. -♦-
