CC BY
24
In animal research groups noted a tendency to increase weight coefficient 2,41 % for lung, liver - to 4,28 % of the brain - by 18,4 % relative to control. It has also reducing weight ratio of 9,2 % of the heart, kidneys - 2,2 %, spleen - 1,8 % relative measure of control group animals.
Conclusion. Based on the research, found a downward trend increase in body weight of rats who asked cadmium chloride and changing weight coefficients of internal organs, possibly associated with a cumulative capacity and sorption of cadmium chloride.
Subsequent studies. Will be used to study the effect of cadmium on antioxidant and immune system of animals.
References
1 Biletska, E. M. (1999). Hygienic estimation of total daily intake of heavy metals in an organism in industrial cities // Environment and Health. 2, 2-6.
2 Borikov, A. U., Kaliman P. A. (2004). Effect of cadmium chloride and hydrogen peroxide on peroxidation processes and fractional composition of lipids in hepatocytes // Ukrainian Biochemical Journal. 76. 2, 107-111.
3 Zhulenko, V. N., Rabinovich, M. I., Talanov, G. A. (2002). Veterinary toxicology. - M .: Colossus, 120-129.
4 Kite, M. M, Kolesova, N. A., Veremiy, M. I., et al. (2001). Experimental study of mechanisms of combined action of small doses of pesticides, nitrates, salts of lead and cadmium // Modern Problems toksykolohyy. 3, 46-50.
5 Rykova, M. L. (1974). Certainly appreciate in toxicology for laboratorians. - M .: Medicine. 81.
Стаття надшшла до редакцп 30.04.2016
УДК 619:615.9:619:612.015
Ушкалов В. О., член.-кор. НААНУ, д. вет. н., професор, Турко Я. I., астрант ©
Льегеський национальный утверситет ветеринарног медицины та бютехнологш iмет С. З. Гжицького, Льв1в, Украгна
СТАН АНТИОКИСНЮВАЛЬНОÏ СИСТЕМИ ОРГАН1ЗМУ ЩУР1В ЗА ДП НАНОКОБАЛЬТУ В ХРОН1ЧОНОМУ ТОКСИКОЛОГ1ЧНОМУ
ЕКСПЕРИМЕНТУ
В роботi до^джено в порiвняльному аспектi вплив наночасток Кобальту та кобальт хлориду на деят показники стану антиокиснювальног системи на моделi лабораторних тварин за умови хротчного токсикологiчного експерименту.
З метою встановлення результатiв довготривалого застосування до^дного зразка наночасток металу визначали ттенсивтсть процеав перекисного окиснення лiпiдiв та ттенсивтсть окиснювальног модифiкацiï бтюв.
До^дженнями встановлено, що в органiзмi щурiв лише вна^док хротчного потрапляння наночасток Кобальту в дозi 1,0 мг/кг маси тта реестрували зниження вмюту показнитв iнтенсивностi перекисного окиснення лiпiдiв, а саме: дiенових кон 'югатiв i малонового дiальдегiду, починаючи з 30-ог доби до^ду, в середньому на 30,0 % i 30,4 %> (р<0,05) вiдповiдно вiдносно значень таких показнитв у контрольних тварин. В плазмi кровi тварин, що отримували дозу наночасток Кобальту та кобальт хлориду 0,1 мг/кг маси тта достовiрних змт рiвня до^джуваних показнитв не зареестровано. Встановлено також, що на фон вiдсутностi надлишкового утворення продуктiв лтопероксидацп в кровi тварин, яким задавали наночастки Кобальту та кобальт хлориду в дозi 0,1 мг/кг маси тта впродовж експерименту також не вiдбувалось вiрогiдних змт вмюту похiдних окиснювальног модифiкацiï бтюв, а саме: карбонтьних похiдних нейтрального i основного характеру.
За тдсумком результатiв до^дження антиокислювальног системи в
© Ушкалов В. О., Турко Я. I., 2016
238
хротчному токсикологгчному експериментг на бтих щурах можна стверджувати про бюсумгстсть наночасток Кобальту в дозг 0,1 мг/кг маси тыа та вважати Н бютичною.
Ключов1 слова: наночастки Кобальту, кобальт хлорид, хротчна токсичность, плазма кровг, антиокиснювальна система, щур1.
УДК 619:615.9:619:612.015
Ушкалов В. А., член.-корр. НААН, д. вет. н., професор, Турко Я. И., аспирант
Львовский национальный университет ветеринарной медицины и биотехнологий имени С. З. Гжицкого, Украина
СОСТОЯНИЕ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗМА КРЫС ПРИ ДЕЙСТВИИ НАНОКОБАЛЬТА В ХРОНИЧЕСКОМ ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОМ
ЭКСПЕРИМЕНТЕ
В работе исследованы в сравнительном аспекте влияние наночастиц Кобальта и кобальт хлориду на некоторые показатели состояния антиокислительной системы на модели лабораторных животных при хронической токсикологического эксперимента.
С целью установления результатов длительного применения опытного образца наночастиц металла определяли интенсивность процессов перекисного окисления липидов и интенсивность окислительной модификации белков.
Исследованиями установлено, что в организме крыс только вследствие хронического попадания наночастиц кобальта в дозе 1,0 мг / кг массы тела регистрировали снижение содержания показателей интенсивности перекисного окисления липидов, а именно: диеновых конъюгатов и малонового диальдегида, начиная с тридцатых суток опыта в среднем на 30,0% и 30,4% (р < 0,05) соответственно по сравнению со значениями таких показателей у контрольных животных. В плазме крови животных, получавших дозу наночастиц Кобальта и кобальт хлориду 0,1 мг/кг массы тела достоверных изменений уровня исследуемых показателей не зарегистрировано. Установлено также, что на фоне отсутствия избыточного образования продуктов липопероксидации в крови животных, которым задавали наночастицы Кобальта и кобальт хлориду в дозе 0,1 мг/кг массы тела в течение эксперимента тоже не происходило возможных изменений содержания производных окислительной модификации белков, а именно: карбонильных производных нейтрального и основного характера.
По итогам результатов исследования антиокислительной системы в хроническом токсикологическом эксперименте на белых крысах можно утверждать о биосовместимость наночастиц Кобальта в дозе 0,1 мг/кг массы тела и считать ее биотических.
Ключевые слова: наночастицы Кобальта, кобальт хлорид, хроническая токсичность, плазма крови, антиокислительных система, крысы.
UDC 619:615.9:619:612.015
V. O. Ushkalov, corresponding member of NAAS, Doctor of Veterinary Sciences, professor
Ya. I. Turko, PhD student,
Lviv national university of veterinary medicine and biotechnologies named after S. Z. Gzhytskyj, Lviv, Ukraine
ANTIOXIDANT SYSTEM STATE OF THE RATS ORGANISM AT ACTION OF NANOCOBALT IN CHRONIC TOXICOLOGICAL EXPERIMENT
The paper deals with the comparative aspect in the influence of nanoparticles of rnbalt and cobalt chloride on some indicators of antioxidant system on the model of laboratory animals at the conditions of chronic toxicological experiment.
In order to establish long-term results of the use of experimental prototype of metal
239
nanoparticles it was measured the process intensity of lipid peroxidation and the intensity of proteins oxidative modification intensity.
Because of research it has found that in rats only due to chronic getting of cobalt nanoparticles at a dose of 1.0 mg/kg of body weight recorded reduction of indicators content of intensity of lipid peroxidation, namely diene conjugates and malondialdehyde, beginning with the 30th day of the experiment an average to 30.0 % and 30.4 % (r<0,05) respectively relative values of these indices in control animals. In the plasma of animals which were treated with the dose of nanoparticles of cobalt and cobalt chloride,0.1 mg/kg, significant changes in the studied parameters have not been reported. It was also established that the absence of background excessive formation of lipid peroxidation products in the blood of animals which were given cobalt nanoparticles and cobalt chloride at a dose of 0.1 mg/kg of body weight throughout the experiment, probable changes of content of derived oxidative modification of proteins, namely: carbonyl derivatives neutral and basic character have not also occurred.
According to results of the search of antioxidant system in chronic toxicological experiment on white rats we can confirm about biocompatibility of nanoparticles of cobalt at a dose of 0.1 mg/kg of body weight and consider it biotic.
Key words: nanoparticles of cobalt, cobalt chloride, chronic toxicity, blood plasma, antioxidant system, rats.
Вступ. До сучасних технологш, як сприяють тдвищенню продуктивности та якост готово! продукцп, ввдносяться нанотехнологн. Використання ввдомих сполук в наночастках ввдкривае безпрецедентш можливосп для !х дп на клгтинному i субклгтинному рiвнях в процеа становления i розвитку оргашзму. Однак, розглядаючи накопичений експериментальний матерiал, можна виявити рiзнi теорн впливу наночастинок на живi системи. Результати дослвджень показують, наскшьки унiкальиi i рiзноманiтнi за сво!ми властивостями наноматерiали. Основним iнструмеитом оцiнки безпечност нанотехнологiй е дослiджеиия впливу наноматерiалiв на метаболiчиi процеси та системи захисту оргашзму, зокрема, на вшьнорадикальне перекисне окиснення лiпiдiв. Утворення в органiзмi вшьних радикалiв, як i процес перекисного окиснення лiпiдiв, належить до фiзiологiчиих процесiв, якi за нормальних умов стабшьно вiдбуваються в оргаиiзмi та е необхвдними для здiйснеиия таких фiзiологiчиих функцiй, як пiноцитоз, фагоцитоз, регулящя проникноси мембран, проведення нервового збудження та ряду iнших процеав [1, 4].
Надлишкова продукцiя активованих кисень- i азотвмiсних метаболiтiв або дефщит фуикцiоиуваиия антиоксидантно! системи призводять до розвитку оксидантного стресу, наслвдком якого може вiдбутись руйнування клгтин [5, 6].
Невизначешсть термiна «оксидантний стрес» пов'язана як з тим, що обидва поняття - «прооксиданти» i «антиоксиданти» - дуже нечпта, так i з тим, що неясно, де зашнчуеться баланс i починаеться дисбаланс [2]
Враховуючи вищесказане метою роботи було вивчення впливу наночасток Кобальту на показники системи антиоксидантного захисту на лабораторних тваринах за умов хрошчного токсикологiчного експерименту.
Матерiал та методи дослiдження. До^дження проводились на щурах-самцях (n=80) лш1 В1стар масою (180-200) г. На основi попередньо проведеного гострого до^ду подальшу роботу з дозами, що перевищують 1,0 мг/кг маси тша, внаслiдок !х негативно! дi! на оргашзм щурiв, не проводили. Враховуючи позитивну дiю на органiзм щурiв наночасток Со в дозах 0,05-0,10 мг/кг маси тша, було проведено хрошчний дослвд на щурах. Для цього за принципом аналопв було сформовано 4 групи по 20 тварин у кожн1й (табл. 1).
Шсля витримування експериментальних щурiв уах груп на стандартному рацiонi впродовж 7 дiб (вирiвиювальиий перiод), тваринам дослiдиих груп (I, II, III групи) було задано з кормом впродовж 90 дiб розчини Кобальту в макро- i нанодисперсних формах: щурам I-о! дослiдно! групи вводили в корм розчин кобальту хлорид (0,1 мг/кг маси тша
240
за металом), 11-о! дослвдно! групи - розчин наночасток Кобальту 0,1 мг/кг маси тша (бiотична доза) i Ш-о! - розчин наночасток Кобальту 1,0 мг/кг маси тша (умовно-токсична доза). Щурам контрольно! групи було задано за аналопчним регламентом по 2,0 см3 дистильовано! води.
Таблиця 1
Схема хрожчиого токсикологiчного експерименту на бiлих щурах лшц Bicmap (n=20) ^
Групи Доза, мг/кг маси тша за металом Термш дослiдження, доба
15 | 30 | 60 | 90
Юльюсть тварин для дослщження
Контроль (n=20) Дистильована вода 5 5 5 5
Дослiд I (n=20) Кобальт хлорид 0,1 мг/кгмаси тша 5 5 5 5
II (n=20) Нч Со 0,1 мг/кг маси тша 5 5 5 5
III (n=20) Нч Со 1,0 мг/кг маси тша 5 5 5 5
Спостереження за тваринами ycix груп проводили впродовж 90 дiб (основний перiод). На 15-, 30-, 60- i 90-ту добу тсля згодовування наночасток i солi Кобальту вiд 5 тварин з кожно! групи пiсля iнгаляцiйного хлороформного наркозу шляхом тотального знекровлення були ввдбраш проби кровi з подальшим отриманням плазми кровi загальноприйнятим методом, яку збер^али за температури мiнyс (20±1) °С.
Для встановлення результапв довготривалого застосування дослiдного зразка наночасток металу визначали iнтенсивнiсть процесiв перекисного окиснення лiпiдiв (ПОЛ) та штенсивнють окиснювально! модифiкацiï бiлкiв (ОМБ).
1нтенсивнють процесiв перекисного окиснення лiпiдiв (ПОЛ) визначали за до^дженням рiвня утворення дieнових кон'югатiв (ДК) i малонового диальдепду (МДА) у гептан-iзопропанольних екстрактах за методикою Гавриловоï В. Б. i Мшкоруджи М. I. (1985) [3].
1нтенсивнють окиснювальноï модифiкацiï бшшв (ОМБ) у мембранних фракцiях визначали за утворенням карбоншьних похiдних нейтрального (НХ) i основного характеру (ОХ) до^джували за Арчаковим О.1. i Михосоевим I.M. (1998). Альдегiдо- i кетопохвдш нейтрального характеру реестрували за довжини хвилi 370 нм, а основного характеру — за довжини хвилi 430 нм ввдповвдно, враховуючи значення молярного коефiцiентy екстинцiï (2,Ь104 М-1см-1).
Результати дослiджень обробляли статистично з використанням пакету програм Microsoft Excel 2003, вiрогiднiсть отриманих результатов оцiнювали за критерiем Стьюдента.
Результати дослщження. Результати дослiдження iнтенсивностi процесiв перекисного окиснення лшвдв (ПОЛ) у динамщ експерименту наведенi в таблицi 2.
До^дженнями встановлено, що хрошчне надходження Кобальту у рiзних формах викликало у кровi дослiдних щyрiв рiзноспрямованi змiни утворення продyктiв ПОЛ у динамщ експерименту. Так, у щyрiв, як отримували Кобальт у формi солi (I дослiд) та наночасток у нижчш дозi (II дослвд) впродовж всього експерименту не встановлювали суттевих вiдмiнностей мiж рiвнем утворення продуктов ПОЛ, а саме: ДК i МДА, та таких в плазмi кровi контрольних тварин.
В органiзмi щyрiв III дослiдноï групи в наслвдок хронiчного потрапляння композищйно1' сyмiшi наночасток металiв реестрували iншy картину. Так, в плазмi кровi тварин яким задавали максимальну дозу спостер^али тдвищення рiвня обох показнишв iнтенсивностi ПОЛ - ДК i МДА, починаючи з 30-о1' доби до^ду, в середньому на 30,0 % i 30,4 % (р<0,05) ввдповвдно вiдносно значень таких показнишв у контрольних тварин. У кровi щyрiв, що одержували НчСо у бшьшш дозi (III дослiд), вже з 30-о1' доби вiд початку введения було визначено поступове накопичення кiлькостi
241
як первинних - ДК, так й шнцевих - МДА - продуктов лшопероксидацп, що мало в1ропдний характер та залишалось таким включно до 90-о1 доби експерименту.
Таблиця 2
Iнтенсивнiсть процесiв ПОЛ у плазмi кров! щурiв за хронiчного перорального введення Кобальту у виглядi його солi та _ наночасток у динамвд 90 дiб (М±т; п=5)
№ п/п, група тварин Термш дослвдження, доба Тнтенсившсть ПОЛ, продукти
ДК, мкмоль/дм3 МДА, АД
Контроль 15 58,9±4,8 8,52±0,80
30 61,5±2,7 7,88±0,66
60 59,4±3,2 8,11±0,74
90 58,2±3,2 7,40±0,77
Кобальту хлорид - 0,1 мг/кг маси тша 15 59,1±5,2 8,46±0,57
30 65,8±4,3 8,41±0,62
60 58,2±4,6 8,89±0,82
90 57,4±3,7 7,91±0,65
НчСо -0,1 мг/кг маси тша 15 57,92±5,5 8,34±0,80
30 60,8±4,5 7,80±0,84
60 59,5±4,8 7,77±0,60
90 58,3±3,6 8,01±0,78
НчСо -1,0 мг/кг маси тша 15 65,6±3,4 10,04±0,92
30 69,0±3,8* 14,02±1,05*
60 66,8±2,8* 14,14±1,10*
90 67,8±4,0* 19,82±2,02*
Прим1тка. * - р1зниця значень в1ропдна при (р<0,05) вщносно значень такого показника у контрольних тварин.
Р1вень утворення ДК 1 МДА у кров1 щур1в III дослвдно! групи набував максимальних значень на 90-ту добу досл1ду 1 складав ввдповвдно у середньому - 16,5 1 167,8 % (р<0,05) ввдносно 1х контрольних значень на цей час.
Таблиця 3
1нтенсившсть процесiв ОМБ у плазмi кров1 щурiв за хрошчного перорального
введення Кобальту у виглядi його солi та наночасток у динамвд 90 дiб (М±т; п=5)
№ п/п, група тварин Термш дослвдження, доба ¡нтенсившсть ОМБ, пох1дт
нейтрального характеру, ммоль/г бшка основного характеру, ммоль/г б1лка
Контроль 15 349,2±44,6 174,2±26,8
30 347,4±34,0 200,5±21,2
60 397,9±42,4 202,0±24,1
90 339,3±23,3 192,2±16,7
Кобальту хлорид -0,1 мг/кг маси тша 15 368,2±30,9 185,8±16,6
30 298,7±52,9 207,1±26,9
60 344,2±40,6 177,5±16,0
90 381,4±42,0 211,0±20,6
НчСо -0,1 мг/кг маси тша 15 350,1±33,4 177,7±15,0
30 373,8±27,8 226,7±19,2
60 323,7±21,2 180,7±16,9
90 326,8±36,0 222,6±30,0
НчСо -1,0 мг/кг маси тша 15 371,7±36,0 188,2±15,2
30 357,9±43,0 228,4±22,7
60 387,4±35,2 210,5±22,8
90 356,2±36,0 202,2±17,6
Встановлено, що на фош ввдсутносп надлишкового утворення продукпв лшопероксидацп в кров1 тварин I 1 II дослвдних груп впродовж експерименту також не ввдбувалось в1ропдних змш вмюту похвдних ОМБ (табл. 3). Под1бна динамша
242
прослвдковуеться i ввдносно тварин III дослвдно! групи, яким задавали наночастки кобальту в дозi 1,0 мг/кг маси тша.
Висновки. Отже, за пiдсумком результатов дослiдження антиокислювально! системи в хрошчному токсикологiчному експерименп на бiлих щурах можна стверджувати про бiосумiснiсть наночасток Кобальту в дозi 0,1 мг/кг маси тша та вважати li бютичною, а також можливу 1х адаптогенну дiю в порiвняннi з !х максимальним надходженням у дозi 1,0 мг/кг маси тша та Кобальту хлориду, як добавки - порiвняння.
Перспективи подальших дослiджень. Для визначення бютично! дИ НчСо на оргашзм тварин, наступним етапом буде вивчення на курях промислового поголiв'я кросу Хайсекс браун впливу наночасток Со на стан антиокиснювально! системи.
Л1тература
1. Антоняк Г. Л. Утворення активных форм кисню та система антиоксидантного захисту в органiзмi тварин [Текст]/ Г. Л. Антоняк, Н. О. Бабич, Л. I. Сологуб,
B. В. Сштинський // Бюлопя тварин.- 2000.- Т. 2., № 2.- С. 34-42.
2. Владимиров Ю. А. Свободные радикалы и клеточная хеми- люминесценция [Текст]/ Ю. А. Владимиров, Е. В. Проскурнина // Успехи биологической химии.— 2009.Т. 49.- С. 341-388.
3. Гаврилова В. Б. Спектрофотометрическое определение содержания гидроперекисей липидов в плазме крови [Текст] / В. Б. Гаврилова, М. И. Мишкорудная // Лаб. дело.- 1985.- № 3.- С. 33-35.
4. Руднева И. И. Применение биохимических маркеров для оценки здоровья рыб [Текст]/ И. И. Руднева // Расшир. материалы Междунар. науч.-практ. конф. "Проблемы иммунологии, патологии и охраны здоровья рыб и других гидробионтов".- Москва, 2007.-
C. 234-238.
5. Jones D. P. Radical-free biology of oxidative stress[Текст] / D. P. Jones // Am. J. Physiol. Cell. Physiol. - 2008. - Vol. 295, № 4.- P. 849-868.
6. Katsuyama M. Physiological roles of NOX/NADPH oxidase, the superoxide-generating enzyme [Текст]/ M. Katsuyama, K. Matsuno, C. Yabe-Nishimura// J. Clin. Biochem. Nutr.-2012.- Vol. 50, № 1.- P. 9-22.
References
Antonjak, G. L., Babych, N. O., Sologub, L. I., Snityns'kyj, V. V. (2000). Utvorennja aktyvnyh form kysnju ta systema antyoksydantnogo zahystu v organizmi tvaryn [Tekstj / Biologija tvaryn. 2. 2, 34-42. (in Ukrainian). Vladimirov, Ju. A., Proskurnina, E. V. (2009). Svobodnye radikaly i kletochnaja hemi-
ljuminescencija [Tekst] / Uspehi biologicheskoj himii. 49, 341-388. (in Russian). Gavrilova, V. B., Mishkorudnaja, M. I. (1985). Spektrofotometricheskoe opredelenie soderzhanija
gidroperekisej lipidov v plazme krovi [Tekst] / Lab. delo. 3, 33-35. (in Russian). Rudneva, I. I. (2007). Primenenie biohimicheskih markerov dlja ocenki zdorov'ja ryb [Tekst]/ Rasshir. materialy Mezhdunar. nauch.-prakt. konf. "Problemy immunologii, patologii i ohrany zdorov'ja ryb i drugih gidrobiontov".- Moskva, 234-238. (in Russian). Jones, D. P. (2008). Radical-free biology of oxidative stress[Текст]/ Am. J. Physiol. Cell. Physiol. 295, 4, 849-868.
Katsuyama, M., Matsuno, K., Yabe-Nishimura, C. (2012). Physiological roles of NOX/NADPH oxidase, the superoxide-generating enzyme [Текст]/ J. Clin. Biochem. Nutr. 50, 1, 9-22.
Стаття надшшла до редакцп 30.04.2016
243
