CC BY
66
УДК 616.15:616-005.1-036.11-085: [615:549.731.13]
СТАН ГЕМАТОЛОГ1ЧНИХ ПОКАЗНИК1В ПРИ КОРЕКЦП rOCTPOÏ КРОВОВТРАТИ
НАНОЧАСТИНКАМИ МАГНЕТИТУ
В експеримент на бших щурах-самцях показано, що при гострiй постгеморапчиш aHeMiï застосування cycneH3iï наночастинок магнетиту (5-8 нм), одержаних шляхом електронно-променево1 технологи, у дозi 6,75 мг Fe/кг сприяе нормалiзацiï загально'' юлькост еритроцитiв, гематокриту, гемоглобiну у Bci дослiдженi термiни пiсля крововтрати (3, 24, 72 год та 5 д1б) i збiльшуe насичення еритроци™ гемоглобiном у першi 3 год компенсаторного перюду пiсля вилучення кровь
Ключов1 слова: наночастинки магнетиту, крововтрата, постгеморапчна анем1я, еритроцити, гемоглобш.
Робота е фрагментом НДР «Пошук 3aco6ie та бiологiчно активных речовин з числа noxidHux 2-оксотдолу та 3-окситридину для фармакокорекцй адаптивных процеав при порушеннях гомеостазу раноХ етюлоги» (№ державноХ реестраци 0111U004879).
Одним i3 напрямюв нанофармакологи е дослщження магштних наночастинок (НЧ), до яких належать НЧ оксидiв залiза, зокрема магнетиту (Fe3O4) [2,3,7,11,13]. Показано, що на фармаколопчш властивостi таких НЧ впливае 'х розмiр, поверхневе покриття та магнiтнi характеристики [7,9,10]. Вони вводяться в оргашзм парентеральним (внутршньовенним) або ентеральним (пероральним чи ректальним) шляхами [16]. Фармакодинамiка НЧ магнетиту зумовлена магштними властивостями та наявшстю в 'х складi залiза, тому таю НЧ мають протианемiчну дда шляхом поповнення загального пулу затза в органiзмi, властивiсть впливати на час релаксаци оточуючих протонiв, що полшшуе вiзуалiзацiю певних структур при магштно-резонанснш томографи, гiпертермiчну дiю, а також транспортну дiю, яка полягае в доставщ лiкувального агенту до кттин-мшеней шляхом активного таргетингу [15,18]. Властивост НЧ магнетиту визначають 'х використання з метою контрастування шд час магнiтно-резонансноï томографи, лiкування злояюсних новоутворень та фармакологiчноï корекци анемiчних станiв [13,17]. На здатностi вившьнених iз нанооксидiв iонiв залiза брати участь у синтэд гемоглобiну грунтуеться концепцiя ферумокситолу - нового (i поки-що единого в свiтi) нанопрепарату, спецiально розробленого для лiкування пащенпв на залiзодефiцитну анемiю [12]. Ферумокситол (Feraheme™, AMAG Pharmaceuticals, USA) - це ш'екцшний протианемiчний препарат для дорослих хворих iз хронiчною нирковою недостатнiстю та кiнцевою стадiею захворювання нирок, дозволений до клiнiчного застосування в США [8,14].
Процес створення лшарського препарату, зокрема аналогiчного зазначеному вище ферумокситолу, потребуе промислових методiв одержання та стандартизацiï НЧ. Серед численних методiв одержання НЧ магнетиту перспективним з точки зору промислового впровадження е електронно-променева технолопя у вакуумi, яка дозволяе одержати значт кiлькостi порошкоподiбного конденсату НЧ оксиду зашза високо' чистоти [4,5]. Ця технологiя розвиваеться в Укрш'т переважаючими темпами i потребуе медико-бюлопчного дослiдження одержаних конденсатiв.
Метою роботи було вивчити вплив НЧ магнетиту, одержаних шляхом електронно-променево' технологи, на основш показники «червоно' кровi» за умов анеми, викликано' гострою крововтратою.
Матерiал та методи дослiдження. Експерименти виконаш на 48 бiлих статевозрших щурах-самцях. На 'х проведення було одержано дозвiл комiсiï з питань бiоетики ВДНЗУ «Укра'нська медична стоматологiчна академiя». Гостру крововтрату моделювали шляхом вилучення кровi з серця пiд ефiрним наркозом. Кров вилучали в кiлькостi 25% вiд ïï циркулюючого об'ему [6]. Вiдразу шсля крововтрати тваринам iнтраперитонеально вводили суспензда НЧ магнетиту у водi для ш'екцш у дозi 25 мг/кг маси тша (6,75 мг Fe/кг). Суспензда НЧ готували ex tempore. Об'ем введено' рщини становив 1 мл. Конденсат НЧ магнетиту (5-8 нм) iз вмютом залiза 26,9% був люб'язно наданий ст.н.с., к.тех.н. Ю.А. Кураповим (1нститут електрозварювання iм. G.O. Патона НАН Укра'ни). Тваринам з контрольною патолопею вводили розчинник у такiй же кiлькостi. Тварин виводили з експерименту через 3, 24 та 72 год, а також через 5 дiб шсля гостро' крововтрати. У зразках кровi iз серця тварин вивчали загальну кiлькiсть еритроцитiв (RBC), гематокрит (Hct), загальний гемоглобiн (Hb), середнiй об'ем еритроциту (MCV), середню концентрацда гемоглобшу в еритроцитi (MCHC), середню кшьюсть гемоглобiну в еритроцитi (MCH) та ширину криво' розподшу еритроцитiв (RDW) [1]. Одержаний матерiал статистично обробляли за допомогою стандартних комп'ютерних програм пакету Microsoft Excel.
Результати дослщження та ïx обговорення. Показано, що через 3 год шсля вилучення кровi RBC знижуеться в 1,2 разу (р<0,001) у порiвняннi з штактними тваринами (табл. 1).
©Мокляк е.В., 2014 135
Таблиця 1
Вплив наночастинок магнетиту (6,75 мг Ее/кг) на гематолопчш показники через 3 год шсля __вилучення кров1 (М±т)_
Показники Групи тварин
Iигакгиi(8) Крововтрата (5) Крововтрата + НЧ магнетиту (5)
RBC, х1012/л 7,79±0,20 6,38±0,13* 6,91±0,17*,**
НЬ, г/л 136,63±3,69 82,50±3,97* 102,40±3,11*,**
Ш, од. 0,42±0,02 0,32±0,01* 0,36±0,01*,**
МСУ, мкм3 54,28±1,22 50,28±0,98* 52,82±1,63
МСН, пг 17,55±0,51 12,90±0,46* 14,80±0,46*,**
МСНС, г/дл 324,13±8,81 256,0±4,37* 281,40±7,08*,**
RDW, % 11,08±0,35 11,15±0,51 10,56±0,32
Примгтки. В табл. 1 i наступних: 1. * - р<0,05 у порiвняннi з iнтактними тваринами (контроль). 2. ** - р<0,05 у порiвняннi з тим же термшом пiсля крововтрати без введения наночастинок магнетиту (контрольна патолопя).
НЬ зменшуетъся в 1,7 разу (р<0,001), а Нс знижуегься в 1,3 разу (р<0,001). Ц зрушення супроводжуються в1рог1дним зменшенням середнъого об'ему еритроципв (МСУ) (р<0,05). 1ндекси МСН i МСНС знижуютъся в 1,4 та 1,3 разу вщповщно (р<0,001) у пор1внянн1 з контролем. Змш RDW не вщбуваеться. Застосування НЧ магнетиту тдвищуе RBC через 3 год тсля крововтрати в 1,1 разу (р<0,05) у пор1внянн1 з контрольною патолопею (табл. 1). Р1венъ НЬ зростае в 1,2 разу (р<0,005), а Нс - на 1,1 разу (р<0,05) пор1вняно з такими при крововтрат без введення суспензп НЧ. Ц змши вщбуваються на фот в1рог1дного зростання еритроцитарних вдекав МСН i МСНС (р<0,02) за вщсутносп ютотних змш МСУ та RDW. Розвиток контрольно! патологи через 24 год тсля вилучення кров1 характеризуеться зменшенням RBC в 1,5 разу (р<0,001), НЬ - в 1,6 разу (р<0,001), Нс - в 1,5 разу (р<0,001) у пор!внянт з контролем (табл. 2). При цьому спостерпаеться зменшення МСНС (р<0,02) за вщсутносп суттевих змш шших еритроцитарних 1ндекс1в. Корекщя гостро! постгеморапчно! анемп за допомогою НЧ магнетиту тдвищуе р1вень RBC через 24 год тсля крововтрати в 1,3 рази (р<0,005) у пор1внянн1 з контрольною патолопею (табл. 2). НЬ зростае в 1,2 разу (р<0,02), Нс; збшьшуеться в 1,3 разу (р<0,001) пор1вняно з аналопчними показниками при крововтрат без фармаколопчно! корекцп. Водночас зменшуеться насичення еритроципв гемоглобшом, про що свщчить зниження МСН (р<0,02) i МСНС (р<0,002) у пор1внянн1 з контрольною патолопею.
Таблиця 2
Вплив наночастинок магнетиту (6,75 мг Ее/кг) на гематолопчш показники через 24 год шсля
вилучення кровi (М±т)
Показники Групи тварин
1нтактш (8) Крововтрата (5) Крововтрата + НЧ магнетиту (5)
RBC, х1012/л 7,79±0,20 5,08±0,10* 6,83±0,41**
НЬ, г/л 136,63±3,69 85,0±1,45* 101,0±4,74*,**
Ш, од. 0,42±0,02 0,28±0,01* 0,37±0,02**
МСУ, мкм3 54,28±1,22 56,10±1,08 54,10±0,95
МСН, пг 17,55±0,51 16,70±0,38 14,82±0,43**
МСНС, г/дл 324,13±8,81 299,0±1,92* 274,60±5,04*,**
RDW, % 11,08±0,35 10,60±0,30 10,60±0,41
Через 72 год тсля вилучення кров1 в оргатзм! щур1в збериаються ютотш порушення гематолопчних параметр1в, а саме: зменшення RBC в 1,4 разу (р<0,001), НЬ - в 1,5 разу (р<0,001), Нс;
- в 1,3 разу (р<0,001) у пор1внянн1 з штактними тваринами (табл. 3). В1дм1чаеться зниження МСН (р<0,02) та МСНС (р<0,01), а також тенденщя до тдвищення МСУ (р<0,1) та до зменшення RDW (р<0,2). Коригуючий вплив НЧ магнетиту в цьому термш спостережень проявляеться збшьшенням RBC в 1,1 разу (р<0,01), НЬ (р<0,005) та Нс; (р<0,01) - в 1,2 разу пор1вняно з аналопчними показниками при крововтрат без введення НЧ, хоча зазначеш параметри ще не досягають нижньо! меж1 умовно! норми (табл. 3). При цьому вс еритроцитарш шдекси лишаються такими ж, як i при крововтрат без корекцп. Через 5 д1б тсля вилучення кров1 RBC, НЬ та НЛ лишаються нижчими за показники штактних тварин, зокрема: RBC нижчий в 1,2 разу (р<0,002), НЬ - в 1,4 разу (р<0,001), Нс;
- в 1,2 разу (р<0,01) (табл. 4). 1ндекси МСН та МСНС знижет (р<0,005) пор1вняно з цими показниками в контроле а ¡ндекси МСУ та RDW не змшет. Введення НЧ магнетиту сприяе тому, що через 5 д1б тсля вилучення кров1 RBC перевищуе таку за умов контрольно! патолог!!' в 1,2 разу (р<0,01) ! не вщр!зняеться в!д умовно! норми (табл. 4).
Вщбуваеться також нормашзащя гемоглобiну, який шдвищуеться в 1,4 рази (р<0,02) i досягае рiвня контролю. Нс; пiд впливом НЧ магнетиту зростае в 1,2 разу (р<0,001) i не вiдрiзняеться вiд такого в iнтактних тварин. При цьому еритроцитарнi iндекси не мають ютотних вiдмiнносгей вiд контрольно! патологи, причому насичення еригроцитiв гемоглобшом (за станом iндексу МСНС) е вiрогiдно нижчим за умовну норму. НЧ магнетиту, одержат шляхом електронно-променево! технологи у вакуум^ можуть бути дисперговаш у водному середовищi i застосованi для корекцi! гематологiчних показниюв при гострiй постгеморагiчнiй анемi!, що супроводжуеться швидким розвитком терапевтичного ефекту (не шзшше 3 год вщ вилучення кровi) та його сташстю протягом 5 дiб компенсаторного перюду пiсля крововтрати.
Таблиця 3
Вплив наночастинок магнетиту (6,75 мг Ее/кг) на гематолопчш показники через 72 год шсля
вилучення кров1 (M±m)
Показники Групи тварин
1нтактш (8) Крововтрата (5) Крововтрата + НЧ магнетиту (5)
RBC, х1012/л 7,79±0,20 5,66±0,12* 6,42±0,16*,**
Hb, г/л 136,63±3,69 90,67±1,02* 105,0±3,02*,**
Hct, од. 0,42±0,02 0,32±0,01* 0,37±0,01*,**
MCV, мкм3 54,28±1,22 56,87±0,32 57,28±1,38
MCH, пг 17,55±0,51 15,97±0,22* 16,30±0,30
MCHC, г/дл 324,13±8,81 282,0±3,35* 285,80±2,20*
RDW, % 11,08±0,35 10,50±0,08 11,48±1,25
Таблиця 4
Вплив наночастинок магнетиту (6,75 мг Fe/кг) на гематолопчш показники через 5 дiб пiсля _вилучення ^QBi (M±m)_
Показники Групи тварин
1нтактш (8) Крововтрата (5) Крововтрата + НЧ магнетиту (5)
RBC, х1012/л 7,79±0,20 6,42±0,24* 7,62±0,23**
Hb, г/л 136,63±3,69 100,75±3,53* 125,60±7,08**
Hct, од. 0,42±0,02 0,35±0,01* 0,43±0,01**
MCV, мкм3 54,28±1,22 54,25±0,68 57,06±1,65
MCH, пг 17,55±0,51 15,65±0,13* 16,48±1,0
MCHC, г/дл 324,13±8,81 289,75±2,76* 288,60±10,04*
RDW, % 11,08±0,35 11,23±0,47 11,26±0,63
Одержанi результати вказують на перспективнiсть дослiдження таких НЧ оксиду зал!за з метою створення на !х основ! лiкарських препарата нового поколшня.
1. Контрольна патолопя у виглядi гостро! крововтрати з введенням розчинника характеризуеться зниженням RBC, НЬ, Нс; у всi термши спостережень (3 год - 5 дiб) та зменшенням iндексiв МСНС та МСН через 24, 72 год та 5 дiб, яке свщчить про розвиток гшохромп еритроципв.
2. Застосування суспензi! НЧ магнетиту (6,75 мг Бе/кг) при гострш постгеморапчнш анемi! сприяе нормалiзацi! основних гематолопчних показникiв (RBC, Нс; НЬ) у строки вщ 3 год до 5 дiб пiсля крововтрати i збiлъшуе насичення еритроцитiв гемоглобшом у першi 3 год вщ втрати кровi.
Перспективи подальших розробок у даному напрямку. Плануетъся nорiвняти ефект рiзних доз та схем введення НЧ магнетиту на стан показнитв «червоноХ кровi» у тварин з гострою постгеморагiчною анемieю.
Ж
1. Антонов В.С. Автоматизация гематологического анализа / В.С. Антонов, Н.В. Богомолова, А.С. Волков // Справочник заведующего клинико-диагностической лабораторией. - 2010. - №1.
2. Губин С.П. Наночастицы благородных металлов и материалы на их основе / С.П. Губин, Г.Ю. Юрков, Н.А. Катаева // -М.: ИОНХ РАН, - 2006. - 155 с.
3. Коваленко Л.В. Биологически активные нанопорошки железа / Л.В. Коваленко, Г.Э. Фолманис // - М.: Наука, 2006. - 124 с.
4. Мовчан Б.А. Твердо- и жидкофазные медицинские субстанции с наноразмерной структурой, осаждаемые из паровой фазы в вакууме (електронно-лучевая технология) / Б.А. Мовчан // - Харюв, 2011. - С. 130-132.
5. Патон Б.е. Пат. 92556 Укра!на, МПК B82B 3/00, C23C 14/24, C23C 14/54. Споаб одержання наночастинок системи метал-кисень ¡з заданим складом електронно-променевим випаровуванням i конденсащею у вакуум1 / Патон Б.С., Мовчан Б.О., Курапов Ю.А., Яковчук К.Ю. (UA); заявник та патентовласник Астромонт Лiмiтед (CY). - №a200905985; заявл. 10.06.2009; опубл. 10.11.2010, Бюл. №21/2010.
6. Стефанов О.В. Доклшчш дослщження лкарських засобiв / О.В. Стефанов // - К.: Авщена, - 2001. - 527 с.
7. Чекман 1.С. Нанонаука, нанобюлопя, нанофармащя : монографiя / 1.С. Чекман, З.Р. Ульберг, В.О. Маланчук [та ш.] // - К.: Пол^раф плюс, - 2012. - 328 с.
8. Balakrishnan V.S. Physicochemical properties of ferumoxytol, a new intravenous iron preparation / V.S. Balakrishnan, M. Rao, A.T. Kausz [et al.] // Eur. J. Clin. Invest. - 2009. - Vol. 39, №6. - P. 489-496.
9. Behrens S. Preparation of functional magnetic nanocomposites and hybrid materials: recent progress and future directions / S. Behrens // Nanoscale. - 2011. -Vol.3. - P. 877-892.
10. Gupta A.K. Synthesis and surface engineering of iron oxide nanoparticles for biomedical applications / A.K. Gupta, M. Gupta // Biomaterials. - 2005. - Vol.26, №18. - P. 3995-4021.
11. Laurent S. Magnetic iron oxide nanoparticles: synthesis, stabilization, vectorization, physicochemical characterizations and biological applications / S. Laurent, D. Forge, M. Port [et al.] // Chem. rev. - 2008. - Vol.108. - P. 2064-2110.
12. Macdougall I.C. Current and upcoming erythropoiesis-stimulating agents, iron products, and other novel anemia medications / I.C. Macdougall, M. Ashenden // Adv. Chronic Kidney Dis. - 2009. - Vol.16, №2. - P. 117-130.
13. Petri-Fink A. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs): from synthesis to in vivo studies - a summary of the synthesis, characterization, in vitro, and in vivo investigations of SPIONs with particular focus on surface and colloidal properties / A. Petri-Fink, H. Hofmann // IEEE Trans. Nanobioscience. - 2007. - Vol.6, №4. - P. 289-297.
14. Rosner M.H. Ferumoxytol for the treatment of iron deficiency / M.H. Rosner, M. Auerbach // Expert. Rev. Hematol. - 2011. - Vol.4, №4. - P. 399-406.
15. Santhosh P.B. Multifunctional superparamagnetic iron oxide nanoparticles: promising tools in cancer theranostics / P.B. Santhosh, N.P. Ulrih // Cancer Lett. - 2013. - Vol.336, №1. - P. 8-17.
16. Wang J. Pharmacokinetic parameters and tissue distribution of magnetic Fe3O4 nanoparticles in mice / J. Wang, Y. Chen, B. Chen [et al.] // Int. J. Nanomedicine. - 2010. - Vol.21, №5. - P. 861-866.
17. Wang S.Y. Magnetic nanoparticles and thermally responsive polymer for targeted hyperthermia and sustained anti-cancer drug delivery / S.Y. Wang, M.C. Liu, K.A. Kang // Adv. Exp. Med. Biol. - 2013. - Vol.765. - P. 315-321.
18. Zhang L. Multifunctional superparamagnetic iron oxide nanoparticles: design, synthesis and biomedical photonic applications / L. Zhang, W.F. Dong, H.B. Sun // Nanoscale. - 2013. - Vol.5, №17. - P. 7664-7684.
СОСТОЯНИЕ ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИ КОРРЕКЦИИ ОСТРОЙ КРОВОПОТЕРИ НАНОЧАСТИЦАМИ МАГНЕТИТА Мокляк Е.В.
В эксперименте на белых крысах-самцах показано, что при острой постгеморрагической анемии применение суспензии наночастиц магнетита (5-8 нм), полученных с помощью электронно-лучевой технологии, в дозе 6,75 мг Бе/кг способствует нормализации общего количества эритроцитов, гематокрита, гемоглобина во все сроки исследовапния после кровопотери (3, 24, 72 часа и 5 суток) и увеличивает насыщение эритроцитов гемоглобином в первые 3 часа компенсаторного периода после забора крови.
Ключевые слова: наночастицы магнетита, кровопотеря, постгеморрагическая анемия, эритроциты, гемоглобин.
Стаття надтшла 16.12.2013 р.
STATE OF HAEMATOLOGICAL PARAMETERS IN THE CORRECTION OF ACUTE BLOOD LOSS WITH MAGNETITE NANOPARTICLES Mokliak Ye.V.
In the experiments in albino male rats it is shown that in acute posthemorrhagic anemia, the use of magnetite nanoparticles suspension (5-8 nm) prepared by electron-ray technology in the dose of 6.75 mg Fe/kg helps to normalize the total red blood cells count, hematocrit and hemoglobin at all terms of observation (3, 24, 72 hours and 5 days after blood loss) and increases the saturation of red blood cells by hemoglobin in the first 3 hours of compensation period after the blood exfusion.
Key words: magnetite nanoparticles, blood loss, posthemorrhagic anemia, red blood cells, hemoglobin.
Рецензент Запорожець Т.М.
УДК 616-001.17-06:616.24-091.8-076]-092.9
СУБМ1КРОСКОП1ЧН1 ЗМ1НИ КОМПОНЕНТ1В АЕРОГЕМАТИЧНОГО БАР'бРУ У В1ДДАЛЕН1 ТЕРМ1НИ П1СЛЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНО1 ТЕРМ1ЧНО1 ТРАВМИ
В експеримент на бших щурах проведено вивчення субмжроскотчного стану компонента аерогематичного бар'еру рестраторного вщдшу легень в стадп тзньо! токсемп та септикотоксемп тсля термiчноI травми III ступеня. Встановлено, що в тзш термти тсля важких отюв вщбуваються значт деструктивт змши ультраструктури компонента альвеолярно! стшки та гемокапiлярiв.
Kjii040Bi слова: аерогематичний бар'ер, ультраструктурш змши, терм1чна травма, тзня токсем1я.
Робота е фрагментом НДР "Ремоделювання кровоносних русел внутршшх оргашв та тканин при рiзних патологiчних станах в експериментi", номер державноI реестраци 0111и008026.
Встановлення патогенезу оргашв систем оргашзму при терм1чних травмах до тепершнього часу займае одне з провщних мюць як в теоретичнш так { практичнш медициш. Глибою, значш за площею ошки призводять не лише до локального пошкодження тканин шюри, а й супроводжуються
© Небесна З.М., 2014
