CC BY
175
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УДК 612.015.06:546.57].084
Ю.А. Рахманин, Л.В. Хрипач, Р.И. Михайлова, З.И. Коганова, Т.Д. Князева, Е.В. Железняк, О.Н. Савостикова,
А.В. Алексеева, И.В. Воинова, Е.В. Круглова
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ НАНО- И ИОННОЙ ФОРМ СЕРЕБРА
на биохимические показатели лабораторных животных
ФГБУ НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина Минздрава РФ, 119121, Мо сква
Проведен сравнительный анализ влияния наночастиц серебра (НЧС) диаметром 14 нм и сульфата серебра (СС) на биохимические показатели состояния организма при введении препаратов с питьевой водой мышам F1 CBAxC57Bl (от 0,1 до 500мг Ag/л в течение 2 нед.) и нелинейным крысам (от 0,01 до 5мг Ag/л в течение 6 мес.). В опыте на мышах найдено увеличение активности глутатионредуктазы (ГР) в эритроцитах при введении обоих препаратов и снижение антирадикальной активности сыворотки - только при введении НЧС. Введение низких доз НЧС в опыте на крысах вызывало значительно менее выраженные изменения сывороточных маркеров состояния печени, почек, обмена белка и липидов по сравнению с эквивалентными дозами СС, что в совокупности с качественными различиями по активности ГР в эритроцитах удовлетворительно объяснялось активацией наночастицами фагоцитарных клеток. Таким образом, впервые показано, что биологические эффекты НЧС у животных обусловлены как воздействием солюбилизированных ионов Ag+, так и реакцией клеток на поверхность самих наночастиц.
Ключевые слова: наночастицы серебра; сульфат серебра; мыши; крысы; кровь; биохимические показатели.
Yu.A. Rakhmanin, L.V Khripach, R.I. Mikhaylova, Z.I. Koganova, T.D. Knyazeva, E.V Zheleznyak, O.N. Savostikova, A.V Alekseeva, I.V Voinova, E.V Kruglova - COMPARATIVE ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF NANO- AND IONIC FORMS OF SILVER ON BIOCHEMICAL INDICES IN LABORATORY ANIMALS
A. N. Sysin Research Institute of Human Ecology and Environmental Health, Moscow, Russian Federation, 119121
A comparative analysis of the effect of silver nanoparticles (SNP) with a diameter of 14 nm and silver sulfate (SS) on biochemical indices of the state of the organism under the administration of preparations with drinking water to mice F1 CBAxC57Bl (from 0.1 to 500 mg Ag/l for 2 weeks) and nonlinear rats (from 0.01 to 5 mg Ag/l within 6 months) has been performed. In the experiment on mice there was found an increase in activity of glutathione reductase (GR) in erythrocytes under the administration of both drugs and reduction of antiradical activity of serum - under the introduction of SNP only. The administration of low doses of SNP in the experiment on rats caused much less pronounced changes in serum markers of the state of the liver, kidneys, protein and lipids metabolism in comparison with equivalent doses of the SS, that as a whole with the qualitative differences on GR activity in erythrocytes satisfactorily was explained by activation of phagocytic cells with nanoparticles. Thus, for the first time the SNP biological effects in animals were shown to be caused both by the exposure to solubilized Ag+ ions and by the response of cells to the surface of the nanoparticles themselves.
Key words: silver nanoparticles, silver sulfate, mice, rats, blood biochemical indices.
Одним из перспективных направлений современных медико-биологических исследований является изучение безопасности наноматериалов, находящих все более широкое применение при производстве товаров массового потребления [1—3]. Изучение механизмов биологического действия наночастиц серебра (НЧС) интересно по крайней мере с двух точек зрения:
- степень коммерциализации НЧС, тем самым и степень их потенциального контакта с организмом человека значительно превышает таковые для всех остальных современных наноматериалов [4];
- НЧС - единственная разновидность наночастиц, по которым ведется дискуссия о том, чем именно объясняется их токсичность для многоклеточных организмов -выделением ионов Ag+ или реакцией клеток на поверхность самих наночастиц [5-14].
Сама эта дискуссия подрывает основы общепринятых представлений о том, что биологическое действие различных нано- и микрочастиц, в том числе химически инертных, определяется активацией фагоцитов с увеличением генерации активных форм кислорода и развитием окислительного стресса. Тем не менее экспериментальные результаты, полученные к настоящему времени
для корреспонденции: Хрипач Людмила Васильевна, lkhri-pach@mail.ru
на широком круге моделей (дафнии, ряска, нематоды, культуры клеток человека и животных), позволяют формулировать полный спектр возможных предположений, от «токсичность НЧС полностью определяется их солюбилизацией с образованием ионов Ag+» [5, 6] до «ионы Ag+ не принимают никакого участия в развитии эффектов, возникающих при воздействии НЧС» [7], с различными промежуточными вариантами в работах других авторов [8-14]. В опытах на гидробионтах в качестве маркера эффекта использовалась в основном выживаемость, а на культурах клеток - показатели окислительного стресса (от спектрофотометрических до ПЦР в реальном времени), апоптоза, некроза и повреждения ДНК.
Опыты на лабораторных животных пока в стороне от вышеизложенной дискуссии, поскольку ни в одном из них не сравнивалось воздействие нано- и ионной форм серебра. Токсичность НЧС для крыс и мышей при разных путях введения изучалась в работах последних лет; выявлены достоверные изменения сывороточных маркеров повреждения печени и почек (трансаминаз, щелочной фосфатазы, холестерина, мочевины, креатинина) [15-18] и маркеров окислительного стресса [18]. Напротив, последствия введения животным солей серебра с использованием аналогичных биохимических показателей изучались в 80-х годах прошлого века [19], задолго до появления проблемы безопасности наномате-
45
[гиена и санитария 1/2014
риалов. Таким образом, нами впервые поставлена цель сравнить влияние нано- и ионной форм серебра на ряд биохимических показателей состояния организма в параллельных опытах на лабораторных животных.
Материалы и методы
В работе использовали растворы сульфата серебра (СС) марки «хч» и коллоидные растворы НЧС, стабилизированных аравийской камедью, с диаметром 14 ± 2 нм (OOO «Cентоза Факторинг НП», Poccra). Диаметр НЧС определяли методом динамического светорассеяния на спектрометре Photocor Complex. Самцам мышей F1 CBAxC57Bl вводили изучаемые препараты серебра с питьевой водой в концентрациях 0,1, 5, 50 и 500 мг/л в пересчете на атом серебра в течение 2 нед; самцам нелинейных крыс - в концентрациях 0,01, 0,05, 0,5 и 5 мг/л с точками забора крови в 2, 5, 12 и 24 нед.
Животные (по 7 мышей и 6 крыс в каждой группе) содержались в стандартных условиях вивария с безлимитным доступом к питьевой воде. Контрольные животные получали бутилированную питьевую воду. Количество выпитой воды в каждой группе мышей или крыс определяли 1 раз в сутки, вес животных - 1 раз в 5-7 дней.
В пробах крови мышей измеряли следующие показатели окислительного стресса: в гемолизатах - активность глутатионредуктазы (ГР), в сыворотке - интенсивность индуцированной перекисью водорода люминол-зависимой хемилюминесценции (ЛЗХЛ), антирадикальную активность (АРА) с использованием стабильного радикала дифенилпикрилгидразила [20], содержание SH-групп и общего кортизола. В пробах крови крыс определяли все вышеперечисленные показатели, кроме АРА, а также сывороточную активность Р-Ы-ацетил^-глюкозаминидазы (NAG), аланинамино-трансферазы (АЛТ) и щелочной фосфатазы (ЩФ), содержание креатинина, общего белка, общего холестерина и холестерина липопротеидов высокой плотности (ЛПВП).
Для оценки достоверности межгрупповых различий изучавшихся показателей использовали двусторонний непараметрический тест Манна - Уитни.
а
Результаты и обсуждение
Определение диаметра НЧС и расчет доз вводившихся препаратов. Методом динамической спектрометрии коллоидных водных растворов НЧС в диапазоне концентраций от 0,1 до 50 мг/л при времени хранения растворов от 0 до 48 ч были получены практически идентичные гистограммы распределения частиц по диаметру с максимумом при 14 ± 2 нм.
По результатам мониторинга объема выпитой жидкости не было найдено существенных различий в поступлении НЧС и СС (в пересчете на атом серебра) в организм подопытных животных. Соответствующие ряды расчетных данных в порядке увеличения изучаемых концентраций препаратов в питьевой воде составили: для мышей: 0,01, 0,52, 5,37, 51,1 мг/кг/сут (НЧС) и 0,01, 0,51, 5,69, 61,2 мг/кг/сут (СС);
для крыс: 0,0006, 0,0028, 0,024, 0,290 мг/кг/сут (НЧС) и 0,0005, 0,0028, 0,028, 0,270 мг/кг/сут (СС).
Данные, полученные в двухнедельном опыте на мышах. Как показано на рис. 1, в опытах по введению мышам СС и НЧС в течение 2 нед. в диапазоне концентраций от 0,1 до 500 мг/л питьевой воды наблюдались достоверные изменения двух показателей: увеличение активности ГР в эритроцитах (при введении обоих препаратов серебра) и снижение АРА сыворотки - только при введении НЧС.
Защитный фермент ГР индуцируется реакциями окислительного стресса для регенерации запасов восстановленного глутатиона, но при выраженном окислительном стрессе ингибируется 4-гидроксиноненалем и другими альдегидами, образующимися в процессе пере-кисного окисления липидов (ПОЛ) [21]. Как это видно из рис. 1, при введении мышам НЧС зависимость «доза - эффект» для данного показателя носила стандартный характер «подъем - спад» с максимумом при концентрации 5 мг/л, а при введении СС имела более сложный вид с максимумом при 0,1 мг/л и промежуточным минимумом. Полученные данные не позволяют разделить эффекты наночастиц и солюбилизированных ионов, хотя и свидетельствуют о достаточно большой роли последних в увеличении активности ГР под воздействием НЧС.
б
46
Рис. 1. Изменения показателей окислительного стресса (в% от значений в контрольной группе) при введении мышам F1 CBAxC57Bl с питьевой водой сульфата серебра (А) и НЧС (Б) в течение 2 нед в указанных по оси абсцисс концентрациях. Сокращенные обозначения показателей см. в разделе «Методы исследования».
Таблица 1
Достоверные изменения биохимических показателей (% от значений в контрольной группе) при введении крысам сульфата серебра в концентрациях от 0,01 до 5 мг/л питьевой воды в течение 6 мес
Холе- ЛПВП-
Время С, мг/л Кортизол ЛЗХЛ SH_p. ГР NAG АЛТ ЩФ Креатинин Белок
стерин холестерин
2 нед 0,01 Т115,4 - -
0,05 - 454,3 -
0,5 - 482,1 -
5 нед 0,01 437,4 454,1 465,4 Т143,7
0,05 459,0 481,7 469,8
0,5 474,5 471,3
5 476,4 464,9 465,3
3 мес 0,01 467,2 Т151,6 Т110,9
0,05 Т154,4 478,9 Т133,4 Т135,1 Т109,6
0,5 Т137,6
5 478,1 473,1 Т135,7
6 мес 0,01 Т122,4 Т196,0 462,2 Т134,0 481,1 Т107,1
0,05 Т193,3 480,8
0,5 Т131,9 479,2 478,5 Т107,8
5 Т170,2 482,5 471,5 464,3
Примечание. Здесь и в табл. 2 4 - достоверное снижение; Т - достоверное увеличение; пропущенные ячейки - нет достоверных отличий от интактного контроля; тире - показатель не измерялся.
Таблица 2
достоверные изменения биохимических показателей (в процентах от значений в контрольной группе) при введении крысам наночастиц серебра в концентрациях от 0,01 до 5 мг/л питьевой воды в течение 6 мес
Время
Доза
Кортизол лЗХл SH_ip. ГР NAG AЛT
ЩФ
Холе-
лпвп-
холест.
Креати-
нин
Белок
2 нед. 0,01 - -
0,05 - -
0,5 5 0,01 Т158,5 - -
5 нед. Т143,3 485,3 478,6
0,05 Т137,8 480,0 467,6
0,5 Т133,8
5 Т140,7 4 72,6
3 мес. 0,01 Т115,8
0,05 Т161,7 Т116,0 Т275,2 Т 126,9
0,5 Т307,0
5 Т143,9
6 мес. 0,01
0,05 472,4 4 73,9
0,5 5 470,3
В то же время можно с уверенностью сказать, что дозозависимое снижение АРА сыворотки при введении мышам НЧС (рис. 1, б) обусловлено преимущественно них, по литературным данным, превалирует у людей с почечной недостаточностью, а в нашем опыте виден на рис. 1, б при концентрации НЧС 500 мг/л в виде резкого
суммарную активность содержащихся в них низкомолекулярных антиоксидантов - антиоксидантных витаминов, расходующихся в реакциях свободнорадикального окисления, и некоторых конечных продуктов метаболизма, обладающих антиоксидантной активностью (мочевой кислоты, мочевины и билирубина). Вклад послед-
увеличения АРА сыворотки, маскирующего дальнейшее снижение содержания в ней антиоксидантных витаминов.
Таким образом, при введении мышам НЧС происходило наложение двух разных механизмов развития окислительного стресса, причем в индукции ГР и усилении обмена SH-групп существенную роль, по-видимому,
47
[гиена и санитария 1/2014
GC
сэ
50 п
40-
30-
СЭ
20-
10-
50 п
40-
30-
СС
СЗ
20-
10-
44/4/
4 Vo#'»* 4
Рис. 2. Активность ГР (ммол/л/час) в эритроцитах крыс при введении с питьевой водой: СС (а) и НЧС (б) в течение 5 нед; СС (в) и НЧС (г) в течение 3 мес.
играли солюбилизированные ионы серебра, но сдвиг оксидантного равновесия организма возникал преимущественно за счет реакции клеток на поверхность самих наночастиц.
Кроме места нашей модели в вышеприведенной дискуссии (нейтральный центр, токсичность НЧС обусловлена как солюбилизированными ионами, так и самими частицами), полученные результаты показывают еще и совпадение с выводами авторов прежних работ по изучению механизмов токсичности солей серебра, отмечавших высокую активность ионов Ag+ в связывании SH-групп и усилении обмена внутриклеточных тиолов, но обратимость данного эффекта избытком тиолов [22, 23], следствием чего были относительно слабые проявления окислительного стресса.
Данные, полученные в хроническом опыте на крысах. Как это видно из сравнения табл. 1 и 2, введение крысам ионной формы серебра по сравнению с эквивалентными концентрациями НЧС вызывало более выраженные изменения клинико-лабораторных показателей состояния организма: сывороточной активности АЛТ и ЩФ (маркеров повреждения клеток печени), содержания в сыворотке креатинина (маркера функции почек), общего белка, кортизола, общего холестерина и холестерина антиатерогенной фракции лПВП. Так, например, снижение сывороточной активности АлТ на ранние сроки введения СС (признак функциональной депрессии клеток печени [24]) сменялось достоверным увеличением на сроки 3 и 6 мес, свидетельствующим о повреждении наружных мембран гепатоцитов, а при введении НЧС изменения активности АлТ ограничивались транзитным снижением через 5 нед. после начала опыта. В то же время введение крысам НЧС сопровождалось более ранними и выраженными изменениями показателей обмена сульфгидрильных групп: содержания SH-групп в сыворотках и активности ГР в эритроцитах.
В отличие от изменений клинико-лабораторных показателей, совместимых и с моделью «активны только ионы серебра, но их концентрация при введении НЧС ниже, чем при введении соли», различия по обмену сульфгидрильных групп, особенно разнонаправленные изменения активности ГР на срок 5 нед с начала опыта
(рис. 2, а и 2, б), в эту простую модель не укладываются. Петлеобразное снижение активности ГР в эритроцитах на рис. 2, а с минимумом при концентрации СС 0,05 мг/л характерно для процессов репопуляции этих безъядерных клеток и свидетельствует о наличии определенного лага между накоплением клеток с пониженной активностью ГР и их опознаванием макрофагами с заменой молодыми эритроцитами из костного мозга. При введении НЧС на тот же срок (рис. 2, б) видны остатки вышеописанной «петли», почти полностью сглаженной и наложенной на монотонное возрастание активности ГР в эритроцитах. Следовательно, можно предположить, что низкие концентрации НЧС обладают способностью к активации фагоцитов, переводя их (и вместе с ними всю кооперативную ретикуло-эндотелиальную систему) в состояние повышенной готовности к распознаванию и элиминации поврежденных клеток. Поскольку активированные макрофаги быстрее отбирают и поврежденные клетки других тканей, это приводит к более слабым изменениям клинико-лабораторных маркеров повреждения печени и почек при введении крысам НЧС по сравнению с введением эквивалентных концентраций СС. В результате мы получаем замкнутую гипотезу, исходящую из давно известного свойства инородных частиц и объясняющую все наблюдаемые различия в изменении биохимических показателей у крыс под влиянием сравниваемых препаратов серебра.
Альтернативное объяснение - СС слабо индуцирует защитный фермент ГР в эритроцитах и клетках внутренних органов, что приводит к более выраженному повреждению последних, - является абортивным, т. к. непонятно, по какой причине низкие концентрации сульфгидрильного реагента не вызывают индукции ГР. Еще один вариант - ингибирование активности ГР ионами серебра - не соответствует данным о строении этого флавопротеида с дисульфидной связью в активном центре и отсутствием эссенциальных SH-групп.
Обсуждая место полученных нами результатов среди опубликованных данных, участвующих в описанной во введении дискуссии, отмечаем, что большинство авторов сходится во мнении о более высокой токсичности солей серебра по сравнению с препаратами НЧС для ги-
48
дробионтов [6, 12, 14] и культур клеток млекопитающих [8, 10, 13]. Обратное соотношение найдено на культуре клеток гепатомы человека при добавлении НЧС, стабилизированных полиэтиленимином [9] (возможно, из-за присутствия мономера); внутренние противоречия по изменениям отдельных маркеров - в двух работах [7, 11], в том числе на таком простом организме, как ряска Spirodela polyrhiza [11]. Проведенные нами исследования впервые позволили сравнить эффекты Ag+ и НЧС в параллельных опытах на лабораторных животных. Полученные результаты совпадают с выводами большинства исследований на более простых тест-объектах и свидетельствуют о том, что токсичность ионной формы серебра, по крайней мере с точки зрения изменения клинико-лабораторных биохимических маркеров у крыс, значительно выше, чем токсичность эквивалентных доз НЧС.
В то же время в вопросе о том, можно ли свести биологические эффекты НЧС к воздействию солюбилизированных ионов, мнения исследователей различны. Наиболее полным аргументом в пользу преимущественного действия солюбилизированных ионов служит работа Kim J. et al. [5]: коллоидный раствор НЧС-300 нм, пропущенный через колонку с MBT-силикагелем для удаления ионов Ag+, полностью утрачивал токсичность для дафний. Тот же подход дал диаметрально противоположный результат на культуре клеток гепатомы HepG2 [7]: обработанный сорбентом препарат НЧС-10 нм и нитрат серебра обладали примерно одинаковой цитотоксичностью в тестах с восстановлением прижизненных красителей, нитрат серебра в несколько раз активнее индуцировал антиоксидантные ферменты, но при этом НЧС не вызывали типичной для ионов серебра индукции металлотионеина MT1b. Следовательно, все наблюдавшиеся эффекты были вызваны действием самих наночастиц. Однако свести различия между выводами этих двух полярных работ к эволюционному положению тест-объекта (гидробионты / культуры клеток) или различиям в диаметре НЧС не удается.
В частности, выживаемость дафний при сравнении пяти препаратов НЧС с диаметром 13-120 нм определялась скоростью контролировавшейся солюбилизации наночастиц и не имела простой связи с их диаметром или типом стабилизатора [6, 12]. Аналогичный результат получен и по ингибированию роста нематод при стандартной постановке эксперимента [14], но изучение защитных эффектов ацетилцистеина и тролокса и использование мутантных штаммов позволили выделить три препарата НЧС, в механизме действия которых принимали участие и ионы Ag+, и наночастицы.
С другой стороны, однозначному выводу работы [7] в опытах на культурах клеток противоречат следующие данные: четырехкратный разрыв по активным концентрациям в пользу ионных форм серебра при сравнении процессов апоптоза и некроза в культуре моноцитов человека [8], двукратный - по индукции перекисного окисления липидов в культуре недифференцированных клеток феохромоцитомы [10] и пятидесятикратный -по снижению активности селенозависимого фермента тиоредоксин-редуктазы в культуре клеток аденокарциномы [13]. Нарушение экспрессии селенозависимых ферментов в результате связывания селена ионами Ag+ [13], возможно, окажется более специфичным маркером биологических эффектов солюбилизированных ионов серебра, нежели экспрессия металлотионеина.
Противоречивость данных, полученных на более
простых объектах, оставляла немного шансов найти какие-либо закономерности, разделяющие вклады солюбилизированных ионов и самих наночастиц в опытах на животных. Тем не менее нам удалось показать, что при введении мышам НЧС в концентрациях от 0,1 до 500 мг/л в течение 2 нед. наблюдается дозозависимое снижение АРА сыворотки, отсутствующее в параллельном опыте с СС. В опыте на крысах с использованием низких концентраций препаратов - от 0,01 до 5 мг/л - токсичность НЧС по изменениям сывороточных клинико-лабораторных маркеров была значительно ниже токсичности СС и, исходя из различий по изменениям активности ГР в эритроцитах, удовлетворительно объяснялась активацией наночастицами фагоцитарных клеток. Иными словами, низкие концентрации НЧС несут в себе и яд, и противоядие; оборотную сторону этой медали мы видим при высоких концентрациях НЧС в опыте на мышах в виде дозозависимого истощения запасов антиоксидантных витаминов.
Следует отметить, что постулированный нами механизм воздействия НЧС на многоклеточные организмы не мог быть обнаружен в опытах на культурах клеток и не может на них изучаться, т. к. предполагает наличие по крайней мере двух типов клеток: фагоцита и клетки-мишени. В то же время в опытах на гидробионтах достаточно снизить концентрации препаратов серебра и перейти от выживаемости к молекулярным маркерам, чтобы по крайней мере извлечь эффекты наночастиц из-под эффектов высокотоксичных ионов Ag+. В частности, у дафний представлены все ферменты антиоксидантной защитной системы [25], окислительный стресс сопровождается перекисным окислением липидов [26], наличие способных к фагоцитозу гемоцитов обнаружено еще Мечниковым. Судя по работам на других гидробионтах: мидиях [27, 28] и креветках [29], - гемоциты реагируют на добавление форбола, содержат основные ферменты респираторного взрыва (НАДФ-Н оксидазу и NO-синтазу) и являются адекватной моделью для его изучения.
Литер атура (пп. 3-29 - см. References)
1. Онищенко Г. Г., Арчаков А. И., Бессонов В. В., Бокитько Б. Г., Гинцбург А. Л., Гмошинский И. В. и др. Методические подходы к оценке безопасности наноматериалов. Гигиена и санитария. 2007; 6: 3-10.
2. Жолдакова З. И., Синицына О. О., Харчевникова Н. В, Общие и специфические аспекты токсических свойств наночастиц и других химических веществ с позиций классической токсикологии. Гигиена и санитария. 2008; 6: 12-6.
References
1. Onishhenko G.G., Archakov A.I., Bessonov V.V., Bokit’ko B.G., Gincburg A.L., Gmoshinskij I.V et al. Guidelines for evaluation of the safety of nanomaterials. Gigiena i Sanitariya. 2007; 6: 3-10. (in Russian).
2. Zholdakova Z.I., Sinitsina O.O., Kharchevnikova N.V General and specific aspects of the toxic properties of nanoparticles and other chemical substances in the context of classical toxicology. Gigiena i Sanitariya. 2008; 6: 12-6. (in Russian).
3. Nowack B., Bucheli T.D. Occurrence, behavior and effects of nanoparticles in the environment. Environmental Pollution. 2007; 150: 5-22.
4. HenigR.M. Our Silver-Coated Future. OnEarth. 2007; 9: 22-9.
5. Kim J., Kim S., Lee S. Differentiation of the toxicities of silver nanoparticles and silver ions to the Japanese medaka (Oryzias
49
[гиена и санитария 1/2014
latipes) and the cladoceran Daphnia magna. Nanotoxicology. 2011; 5(2): 208-14.
6. Zhao C.M., Wang W.X. Importance of surface coatings and soluble silver in silver nanoparticles toxicity to Daphnia magna. Nanotoxicology. 2012; 6: 361-70.
7. Kim S., Choi J.E., Choi J., Chung K.H., Park K., Yi J. Oxidative stress-dependent toxicity of silver nanoparticles in human hepatoma cells. Toxicology in Vitro. 2009; 23(6):1076-84.
8. Foldbjerg R., Olesen P., Hougaard M., Dang D.A., Hoffmann H.J., Autrup H. PVP-coated silver nanoparticles and silver ions induce reactive oxygen species, apoptosis and necrosis in THP-1 monocytes. Toxicology Letters. 2009; 190: 156-62.
9. Kawata K., Osawa M., Okabe S. In vitro toxicity of silver nanoparticles at noncytotoxic doses to HepG2 human hepatoma cells. Environmental Science & Technology. 2009; 43(15): 6046-51.
10. Powers C.M, Badireddy A.R., Ryde I.T., Seidler F.J., Slotkin T.A. Silver nanoparticles compromise neurodevelopment in PC12 cells: critical contributions of silver ion, particle size, coating, and composition. Environmental Health Perspectives. 2011; 119(1): 37-44.
11. Jiang H.S., Li M., Chang F.Y., Li W., Yin L.I. Physiological analysis of silver nanoparticles and AgNO3 toxicity to Spirodela polyrhiza. Environmental Toxicology and Chemistry. 2012; 31(8): 1880-6.
12. Lee Y.J., Kim J., Oh J., Bae S., Lee S., Hong I.S. Ion-release kinetics and ecotoxicity effects of silver nanoparticles. Environmental Toxicology and Chemistry. 2012; 31(1): 155-9.
13. Srivastava M., Singh S., Self W.T. Exposure to silver nanoparticles inhibits selenoprotein synthesis and the activity of thi-oredoxin reductase. Environmental Health Perspectives. 2012; 120(1): 56-61.
14. YangX., Gondikas A.P., Marinakos S.M., Auffan M., Liu J., Hsu-Kim H. Mechanism of silver nanoparticle toxicity is dependent on dissolved silver and surface coating in Caenorhabditis elegans. Environmental Science & Technology. 2012; 46(2): 1119-27.
15. Kim Y.S., SongM.Y., Park J.D., Song K.S., Ryu H.R., Chung Y.H. et al. Subchronic oral toxicity of silver nanoparticles. Particle and Fibre Toxicology. 2010; 6: 7-20.
16. Smirnova V.V. Toxico-hygienic characteristic of some materials usable in foodstuffs packing. Cand. med. sci. diss. Moscow; 2012. (in Russian).
17. Yousef J., Hendi H., Hakami F.S., Awad M.A., Alem A.F., Hendi A.A. et al. Toxicity of silver nanoparticles after injected intraperito-neally in rats. Journal of American Science. 2012; 8(3): 589-93.
18. Tiwari D.K., Jin T., Behari J. Dose-dependent in vivo toxicity assessment of silver nanoparticle in Wistar rats. Toxicology Mechanisms and Methods. 2011; 21(1): 13-24.
19. Toxnet: Silver Compounds; Silver Nitrate. Avaible at: http://tox-net.nlm.nih.gov
20. Abuin E., Lissi E., OrtizP., Henriquez C. Uric acid reaction with DPPH radicals at the micellar interface. Boletin de la Sociedad Chilena de Qrnmica. 2002; 47(2): 145-9.
21. Vander Jagt D.L., Hunsaker L.A., Vander Jagt T.J., Gomez M.S., Gonzales D.M,. Deck L.M. Inactivation of glutathione reductase by 4-hydroxynonenal and other endogenous aldehydes. Biochemical Pharmacology. 1997; 53(8): 1133-40.
22. Baldi C., Minoia C., Nucci A.D., Capodaglio E., Manzo L. Effects of silver in isolated rat hepatocytes. Toxicology Letters. 1988; 41: 261-8.
23. Hussain S., Meneghini E., Moosmayer M., Lacotte D., Anner B.M. Potent and reversible interaction of silver with pure Na,K-ATPase and Na,K-ATPase-liposomes. Biochimica et Biophysica Acta. 1994; 2: 402-8.
24. Solter P, Liu Z, Guzman R. Decreased hepatic ALT synthesis is an outcome of subchronic microcystin-LR toxicity. Toxicology and Applied Pharmacology. 2000; 164(2): 216-20.
25. Arzate-Cardenas M.A., Martmez-Jeronimo F. Age-altered susceptibility in hexavalent chromium-exposed Daphnia schodleri (Anomopoda: Daphniidae): integrated biomarker response implementation. Aquatic Toxicology. 2011; 105(3-4): 528-34.
26. Barata C., Varo I., Navarro J.C., Arun S., Porte C. Antioxidant enzyme activities and lipid peroxidation in the freshwater cladoceran Daphnia magna exposed to redox cycling compounds. Comparative Biochemistry and Physiology. 2005; 140(2): 175-86.
27. Banakou E., Dailianis S. Involvement of Na+/H+ exchanger and respiratory burst enzymes NADPH oxidase and NO synthase in Cd-induced lipid peroxidation and DNA damage in haemocytes of mussels. Comparative Biochemistry and Physiology. 2010; 152(3): 346-52.
28. Canesia L., Ciaccib C., Bettib M., Fabbria R., Canonicoc B. et al. Immunotoxicity of carbon black nanoparticles to blue mussel hemocytes. Environment International. 2008; 34(8): 1114-9.
29. Chang M., Wang W., Wang A., Tian T., Wang P. et al. Effects of cadmium on respiratory burst, intracellular Ca2+ and DNA damage in the white shrimp Litopenaeus vannamei. Comparative Biochemistry and Physiology. 2009; 149 (4): 581-6.
Поступила 20.03.13
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2014 УДК 612.35.06:546.57].084
Н.Н. Беляева, З.М. Гасимова, Р.И. Михайлова, О.Н. Савостикова, А.В. Алексеева
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ КЛЕТОЧНАЯ ОЦЕНКА ДИНАМИКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ НАНОЧАСТИЦ СЕрЕБрА НА Печень КрЫС
ФГБУ «НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина» Минздрава РФ, 119121, Москва
Изучена динамика 1-, 3- и 6-месячного воздействия 4 доз наночастиц серебра размером 14,3 ± 0,05 нм, стабилизированных аравийской камедью, и 4 доз сульфата серебра на печень самцов беспородных крыс по 13 морфофункциональным клеточным показателям. В качестве растворителя для получения рабочего раствора использовали дистиллированную воду, растворы разной концентрации получали на основе доочищенной угольным фильтром московской водопроводной воды. Животные имели свободный доступ к поилкам с исследуемой водой. Для сульфата серебра контролем служили интактные крысы, для наночастиц серебра - аравийская камедь. Показано, что повышение числа высокоплоидных гепатоцитов, микронекрозов и балочной дискомплексации при уменьшении числа клеток РЭС в печени позволяет расценивать эффект 6-месячного воздействия наносеребра на печень в дозе 0,3 мг/кг как выраженное вредное (Fel), 0,023 мг/кг - как LOAEL, а 0,0028 и 0,0006мг/кг - как NOEL. Воздействие сульфата серебра в дозах 0,28 и 0,03 мг/кг расценивается как выраженное вредное (Fel), 0,0028 мг/кг - как LAOEL, а 0,0005 мг/кг - как NOEL. Более раннее выявление токсичности сульфата серебра как Fel (в 3 мес) и в меньших дозах говорит о его большей токсичности на печень, чем наночастиц серебра.
Ключевые слова: наночастицы серебра; печень; токсичность; морфофункциональные исследования.
50
