CC BY
1УДК 577.352.3
Ремша М.В.
магистрант, кафедры экологии
Гродненский государственный университет имени Янки Купалы
(г. Гродно, Беларусь)
СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ СЕЛЕНА И КОБАЛЬТА НА БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ МИТОХОНДРИЙ ПЕЧЕНИ КРЫС
Аннотация: наночастицы представлены во всех аспектах повседневной ^жизни. Они могут попадать в организм изменяя биохимические показатели и инициируя воспалительные процессы. Одной из задач настоящего исследования является выяснение механизмов повреждения структуры и функции печени и оценка роли митохондриальных нарушений в присутствии наночастиц селена и кобальта.
Ключевые слова: наночастицы, нанополлютанты, митохондрии, активные формы кислорода, кобальт, селен.
Актуальность: Наночастицы могут попадать в организм с пищей, водой, с вдыхаемым воздухом, через поверхность кожи, после чего попадают в кровоток и депонируются в печени, изменяя биохимические показатели и инициируя воспалительные процессы. Таким образом, вопросы безопасности нанополлютантов для живых организмов стали предметом исследований во всем мире.
Многие наночастицы в процессе метаболизма превращаются в активные формы кислорода, вызывая нарушение редокс-баланса клеток, что приводит к окислительному стрессу, повреждению митохондрий, клеток печени и всего организма. Наночастицы могут транспортироваться в клетки посредством фагоцитоза, где связываются с митохондриальной мембраной, что приводит к нарушению целостности мембраны и функционированию электрон-
транспортной цепи митохондрий. Наночастицы также могут проникать в ядро, где, напрямую или косвенно, воздействуют на ДНК, изменяя экспрессию генов.
В литературе встречаются противоречивые результаты, описывающие токсические, биохимические, физиологические (в том числе провоспалительные) эффекты наночастиц. Предполагают, что наночастицы металлов способны освобождать соответствующие ионы, что и определяет цитотоксичность [1].
В тоже время остро стоит вопрос выяснения механизмов токсического действия и преодоления цитотоксичности наночастиц металлов и неметаллов. Токсичность нанополлютантов зависит от размера частиц, времени воздействия, дозировки, способа введения и их модификации в процессе метаболизма. В связи с чем, токсическое воздействие нанополлютантов на митохондрии печени крыс следует изучить более подробно.
Цель: установить зависимость между размером наночастиц селена и кобальта и изменениями биохимических показателей
Материалы и методы: Статистически достоверными признавали результаты с р<0,05. Кореляционный анализ проводили с использованием непараметрического критерия Спирмена.
Результаты и их обсуждение: Митохондриотропное действие наночастиц уже отмечалось ранее, однако воздействие нанополлютантов на биоэнергетическую систему клетки является предметом споров. Авторами сообщалось, что наночастицы кобальта способны снижать концентрацию аденозинтрифосфата, а также воздействовать на ультраструктуру митохондрий [2]. С другой стороны, на митохондриальную активность остеобластов не влияли наночастицы кобальта в концентрациях до 0,5 мг/мл, однако авторы обнаружили нарушение пластичности цитоскелета [3].
Известно, что наночастицы селена кобальта индуцируют диссипацию митохондриального мембранного потенциала и разобщение окисления и фосфорилировнаия. Мы предположили, что выраженность митохондриотропных эффектов определяется размерами наночастиц. Тест
Спирмена показал, что существует достоверная отрицательная корреляции (р<0,05) между размером частиц и значением коэффициента акцепторного контроля. Связь между исследуемыми признаками обратная, теснота корреляции весьма высокая, значение коэффициента корреляции г = -0.947, что подтверждает наше предположение. Также тест Спирмена показал, что существует достоверная отрицательная корреляции (р<0,05) между размером частиц и значением митохондриального мембранного потенциала. Связь между исследуемыми признаками обратная, теснота корреляции весьма высокая, значение коэффициента корреляции г = -0,919, что опять же подтверждает предположение о взаимодействии нанополлютантов с митохондриальной мембраной зависимое от размера частиц.
Выводы: Эффекты наночастиц различались по эффективности и направленности, и уменьшались по мере роста наноразмеров. Наноструктуры кобальта (100-200 нм) демонстрировали менее выраженные биохимические эффекты по сравнению с наночастицами селена (20-30 нм и 135-180 нм), что подтверждается отрицательной корреляции между размером частиц и изменениями биохимических параметров г = -0,947 и г = - 0,919.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Rufino, A.T., Ramalho, A., Sousa, A., de Oliveira, J.M.P.F., Freitas, P., Gomez, M.A.G., Pineiro-Redondo, Y., Rivas, J., Carvalho, F., Fernandes, E., et al. Protective Role of Flavonoids against Intestinal Pro-Inflammatory Effects of Silver Nanoparticles. Molecules 2021, 26, 6610. https://doi.org/10.3390/molecules26216610);
2. Cobalt nanoparticles induce mitochondrial damage and P-amyloid toxicity via the generation of reactive oxygen species / J. Chen [et al.] // Neurotoxicology. - 2023. - Vol. 95, № 1. - P. 155-163;
3. Stefano Perni, Lirong Yang, Emily Callard Preedy, Polina Prokopovich, Cobalt and Titanium nanoparticles influence on human osteoblast mitochondrial activity and
biophysical properties of their cytoskeleton / P. Stefano [et al.] // Journal of Colloid and Interface Science. - 2018. - Vol. 531, № 1. - P. 410-420.
Remsha M.V.
Grodno State University named after Yanka Kupala (Grodno, Belarus)
STATISTICAL ANALYSIS OF INFLUENCE OF SELENIUM AND COBALT NANOPARTICLES ON BIOCHEMICAL INDICATORS OF MITOCHONDRIA IN RATS LIVER
Abstract: nanoparticles are present in all aspects of everyday life. They can enter the body changing biochemical parameters and initiating inflammatory processes. One of the objectives of this study is to elucidate the mechanisms of damage to the structure and function of the liver and assess the role of mitochondrial disorders in the presence of selenium and cobalt nanoparticles.
Keywords: nanoparticles, nanopollutants, mitochondria, reactive oxygen species, cobalt, selenium.
