CC BY
31
НАНОМЕДИЦИНА ТА НАНОТЕХНОЛОГИ
© Бандас I. А., Кулщька М. I., Корда М. М.
УДК 546.81-022.532:[616.36+616.61+616.411]-091.8-092.9 Бандас I. А., КулЦька М. I., Корда М. М.
СТРУКТУРЫ ЗМ1НИ ПЕЧ1НКИ, НИРОК ТА
СЕЛЕЗ1НКИ ЩУР1В ПРИ ДЙ" НАНОЧАСТИНОК
Д1ОКСИДУ КРЕМН1Ю ТА АЦЕТАТУ СВИНЦЮ
ДВНЗ «Тернопшьський державний медичний унiверситет iMeHi I. Я. Горбачевського МОЗ УкраГни» (м. Тернопшь)
bandas@tdmu.edu.ua
Дана робота е фрагментом науково-досл1дно1 роботи «Б1ох1м1чн1 мехаызми порушень метабол1зму за умов надходження до орган1зму токсикант1в р1з-ного генезу», № державно! реестрацИ 0116U003353.
Вступ. В даний час спостер1гаеться швидкий прогрес нано1ндустрИ, що супроводжуеться широким впровадженням наноматер1ал1в в р1зних галу-зях людсько! д1яльност1 [2,5]. Наноструктурний ви-сокодисперсний аморфний дюксид кремн1ю (SiO2) широко використовуеться у виробництв1 харчово! продукцИ, медицин! (переносник л1к1в), фармакологи (сорбент) i косметолог!! [13,14]. За певних умов наночастинки можуть проявляти несприятливий, у тому числ! токсичний, вплив на оргаызм [3,16]. Дан! лггературних джерел св!дчать, що нано-SiO2 можуть шюдливо впливати на кл!тини тварин i людини in vitro. Навггь у невисоких дозах вони здатн! зб!льшувати продукц!ю мед!атор!в запалення, проникати в ядро клггини i вбудовуватись у фосфатний каркас ДНК, пщвищувати р!вень активних форм кисню, впливати на процеси апоптозу. Змшюючи цтюнють ядра, вони можуть формувати внутршньоядеры б!лков! скупчення, що, в свою чергу, викликае пригн!чення реакцм репл!кац!!, транскрипц!! i прол!ферац!! [9,15].
Кр!м прямого впливу наночастинок SiO2 на кгм-тини, деякi автори висловлюють припущення щодо можливост! !х взаемодi! з прiоритетними контам!-нантами довк!пля, такими як, наприклад, свинець [8], в результат чого наночастинки за рахунок свое! добре розвинено! поверхн i високо! адсорбцiйно! здатност можуть певним чином взаемодiяти з ними i тим самим посилювати проникнення цих токсикан-т!в в оргаызм людини, тобто слугувати певною м!рою провiдниками, модиф!куючи !х токсичну дю. На мож-лив!сть такого ефекту вказано в роботах [10,12], в яких було виявлено здатнють наночастинок дюксиду титану призводити до накопичення токсичних еле-ментiв в ряд! модельних бюлопчних систем in vitro i in vivo. В нашмй попереднм робот! в експериментах на щурах було показано, що наночастинки SiO2 посилю-ють гепатотоксичнють свинцю [1].
Метою дано! роботи було дослщити морфоло-г!чн! змши печ!нки, нирок i селез!нки пщдослщних щур!в за умов сп!льного внутршньошлункового вве-дення наночастинок SiO2 з ацетатом свинцю.
Об'ект i методи дослщження. Досл1ди проведено на 40 безпородних б1лих щурах-самцях масою 150-160 г, яких утримували на стандартному рацюы в1вар1ю. Ус1 тварини перебували в однакових умовах i дослщжувалися в один i той же час (збер1галась се-зоннють i час доби). Всi маыпуляци з експеримен-тальними тваринами проводили i3 дотриманням правил вiдповiдно до «бвропейсько! конвенцiI про захист хребетних тварин, що використовуються для дослщних та iнших наукових цiлей» [11] та «Науково-практичних рекомендацiй з утримання лаборатор-них тварин та роботи з ними» [6].
Пщдослщних тварин було подтено на таю групи: 1-а - штакты щури (контроль); 2-а - щури, яким щоденно внутрiшньошлунково вводили коло!дний розчин наночастинок SiO2 в дозi 50 мг/кг маси т!па тварин протягом 3-х тижыв; 3-я - тварини, яким щоденно внутршньошлунково вводили ацетат свинцю у виглядi водного розчину в дозi 20 мг/кг маси тта (у перерахунку на свинець) протягом 3-х тижыв для вщтворення моделi пiдгостроI свинцево! Ытоксика-ци [7]; 4-а - щури, яким щоденно вводили розчин наночастинок SiO2 з ацетатом свинцю протягом 3-х тижыв у вищезазначених дозах [7]. 1нтактним тва-ринам щоденно внутршньошлунково вводили вщ-повiдну кiлькiсть фiзiологiчного розчину. Евтаназiю щурiв здiйснювали шляхом кровопускання за умов тiопентал-натрieвого наркозу через 21 добу вщ початку дослщу.
В експериментi використовували аморфний на-нопорошок дiоксиду кремыю (SiO2, 99+%, 20-30 nm) виробництва «US Research Nanomaterials, Inc.» (США). Диспергування наночастинок в дистильова-нм водi проводили за допомогою ультразвукового диспергатора УЗДН-М750Т (20-25 кГц, 750 Вт) протягом 5 хв. Як модельний токсикант використовували ацетат свинцю виробництва «Макрохiм» (Укра!на).
Матерiалом для морфолопчних до^джень стали фрагменти печЫки, нирок та селезЫки.
Для здiйснення гiстологiчного дослiдження мате-рiал (шматочки печiнки, нирок, селезшки) фiксували в 10% розчинi забуференого нейтрального форма-лiну. Подальше проведення пстолопчних препаратiв здiйснювалося згiдно загальноприйнятих методик [4]. Виготовлення сермних парафшових зрiзiв тов-
щиною 4-6 мкм проводилося на санному мнкротомм. Фарбування препара^в здiйснювалося гематокси-лiном i еозином.
Для фотодокументацiI зображення з пстолопч-них препаратiв виводили на моытор комп'ютера за допомогою мiкроскопа Delta Optical та цифрово! вщеокамери (Digital Camera SCMOS) за допомогою програмного забезпечення ToupWiew при рiзних збiльшеннях.
Результати дослiджень та Ух обговорення. Пстолопчне дослщження печiнки експерименталь-но! групи тварин, яким щоденно внутршньошлун-ково вводили коло!дний розчин наночастинок SiO2, встановило незначнi порушення, якi проявлялись нерiвномiрним кровонаповненням центральних вен та синусо',дв i дрiбновогнищевою ретикулоендоте-лiальною iнфiльтрацieю.
Помiрно виражен розлади кровообiгу розви-вались також в юрковому i мозковому шарах нирок i проявлялись поодинокими стазами або спазмами в судинах артерiального русла. Деяк клубочки юр-кового шару мали знижене кровонаповнення або були iшемiзованими, в просвггах судин вiзуалiзува-лись дещо гiпертрофованi ендотелюцити. Базальнi мембрани канальцiв не пошкоджувались, в штер-стицiйнiй тканинi розвивався помiрний набряк.
В бiлiй пульт селезЫки спостерiгалась незначна п-перплазiя лiмфоIдних фолiкулiв, яка проявлялась роз-ширенням реактивних центрiв за рахунок пперплазп бластних клiтин у центрах розмноження. Гiперплазiя червоно! пульпи вщбувалась переважно за рахунок збiльшення ктькост сидеробластiв та сидерофагiв.
У тварин 3-i дослiдноI групи (ураження ацетатом свинцю) виявлено вираженi структурнi змши досл^ джуваних органiв. В печЫщ порушувалась часточко-ва будова та балкова оргаызащя гепатоцитiв, спо-стер^алися явища дистрофii, якi поеднувались iз вогнищевими некротичними змiнами.
Гiстологiчне дослщження нирок встановило збiльшення та повнокров'я клубочюв, нерiвномiрне повнокров'я судин мозкового шару iз дрiбними пе-риваскулярними крововиливами. Переважна бть-шiсть вивщних канальцiв розширювалась, в !х про-
свiтах спостерiгалися гiалiноподiбнi, оптично щтьы включення. В епiтелiоцитах також наростали дис-трофiчно-некротичнi змiни.
В бтм пульпi селезiнки спостерiгалось рiзке зменшення розмiрiв фолiкулiв. Кiлькiсть ретикуляр-них ^тин гермiнативних центрiв периартерiальноI дтянки зменшувалась, проте спостерiгалась дрiб-новогнищева гiперплазiя Т-лiмфоцитiв. Клiтинний склад пульпи поповнювався макрофагами з фагоци-тованими лiмфоцитами або 1х фрагментами у виглядi хромофiльних тiлець та детритних ^тин, якi виявля-лись переважно в мантмних зонах. В ретикулярнм тканинi червоно! пульпи з'являлись сидерофаги.
Пстолопчне доотдження печiнки тварин 4-1 екс-периментально! групи встановило, що структура печiнковоI часточки суттево пошкоджувалась. Цен-тральнi вени та синусощи розширювались, в розши-рених синусощальних капiлярах вiзуалiзувались вог-нищевi скупчення зiрчастих ретикулоендотелiоцитiв (рис. 1). Балкова оргаызащя клiтин порушувалась. Переважна бтьшють гепатоцитiв рiзко змiнювалась: мiжклiтиннi зв'язки пошкоджувались, цитоплазма переважно! бтьшост гепатоци^в рiзко просвгглю-валась, мiстила рiзного розмiру вакуолеподiбнi та зернистi включення (рис. 1). Лише в окремих клггин ядра залишались округлими з чтеими контурами, в переважно! бтьшост клiтин вони просвiтлювались, зморщувались або зникали (рис. 2). Просвгги пор-тальних трактiв помiрно розширювались, в основному за рахунок повнокров'я судин та вогнищево! пе-риваскулярно! лiмфо- та пстюцитарно! Ыфтьтрацп.
При пстолопчному дослiдженнi нирок тварин 4-! групи встановлено виражене нерiвномiрне повнокров'я судин переважно венозного русла. В юрковому шарi розмiри нефроыв зростали за рахунок збтьшення судинного клубочка, просвiту капсу-ли i появи серозного ексудату (рис. 3). Артерюли клубочка залишались розширеними i малокровни-ми. Частина ендотелюци^в зазнавала дистрофiчно-некротичних змiн, частина - мала виражен ппер-трофован ядра. В нефроцитах зовнiшнього листка
Рис. 1. Структура печшки тварини через 21 добу шсля введения нано-ЭЮ2 з ацетатом свинцю. (Виражеш дис-трофiчно-некротичнi змiни в гепатоцитах). Забарвлен-ня гематоксилiном та еозином. Ч 200.
Рис. 2. Структура печшки тварини через 21 добу шсля введення нано-SiO., з ацетатом свинцю. (Дистрофiчно-некротичнi змiни в гепатоцитах, гiперплазiя та ппер-трофiя зiрчастих ретикулоендотелiоцитiв). Забарвлення гематоксилiном та еозином. Ч 200.
Рис. 3. Структура мркового шару нирки через 21 добу шсля введення нано-вЮ2 з ацетатом свинцю. (Ма-локровнi судини судинного клубочка, розширення просвiту капсули, дещо гiпертрофованi окремi ендо-телiоцити, дистрофiчно-некротичнi змiни нефроцитiв зовнiшнього листка капсули, пошкодження мембран вивiдних канальщв). Забарвлення гематоксилiном та еозином. Ч 200.
капсули розвивались дистрофiчнi та вогнищевi не-кротичнi змiни.
Переважна бтышюты вивiдних канальцiв роз-ширювались, в 1х просвiтах вiзуалiзувалисы палшо-подiбнi, оптично щiлынi рiзнокалiбернi ттыця. В ет-телiоцитах проксималыних каналы^в розвиваласы гiалiново-крапелына дистрофiя з розвитком некро-зiв клiтин та злущенням 1х у просвiти. В епггелюци-тах дисталыних каналыцiв найчастiше виявляласы гiдропiчна бiлкова дистрофiя, яка супроводжуваласы ектопieю ядер та вогнищевими некрозами. Мюцями спостерiгалосы пошкодження базалыних мембран каналы^в (рис. 3, 4). В Ытерстицмнм тканинi роз-вивався помiрний набряк та вогнищева лiмфо- та пстюцитарна iнфiлытрацiя. Всi зазначенi змЫи в^ дображаюты iшемiю мембран кгмтин нефронiв, яка трансформуетыся в незворотн некробiотичнi змiни в клубочках i каналыцях.
Рис. 4. Структура мозкового шару нирки через 21 добу пiсля введення нано-вЮ2 з ацетатом свинцю. (Перева-жання пдрошчно'Г дистрофГГ епiтелiоцитiв, ектопiя ядер кл^ин, вогнищеве пошкодження базальних мембран).
Забарвлення гематоксилшом та еозином. Ч 200.
Пстолопчне дослiдження селезiнки щурiв, яким вводили наночастинки ЭЮ2 разом з ацетатом свинцю, встановило виснаження лiмфоIдноI тканини з рiзким прогресуванням атрофи переважно бiлоI пулыпи. Вiзуалыно площа лiмфоIдних фолiкулiв та розмiри 1х центрiв розмноження рiзко зменшува-лисы, межi мiж фолiкулами ставали стертими, ди-ференцiацiя на зони не прослщковуваласы (рис. 5). Периартерiалынi дiлянки «оголювалисы» вна-слiдок зменшення кiлыкостi В-лiмфоцитiв. Спо-стерiгалосы зменшення ктыкост пролiферуючих В-лiмфобластiв, а в мюцях 1х незначного скупчення збшышувалисы явища карiорексису та апоптозу.
Ретикулярн волокна червоно! пулыпи потовщу-валисы, ставали бiлыш звивистими. Синуси роз-ширювалисы, проте були малокровними. Ктыкюты макрофагiв та лiмфоцитiв в пулып частково змен-шуваласы, а число зернистих лейкоци^в та туч-
Рис. 5. Структура бшо'Г пульпи селезшки тварини через 21 добу пiсля введення нано-вЮ2 з ацетатом свинцю. ^зке зменшення розмiрiв фолiкулiв, стертiсть Гх структури, зменшення кiлькостi пролiферуючих
В-лiмфобластiв в центрах розмноження). Забарвлення гематоксилшом та еозином. Ч 100.
Рис. 6. Структура червоноГ пульпи селезшки через 21 добу шсля введення нано-вЮ2 з ацетатом свинцю. (Дрiбновогнищевi скупчення лiмфоцитiв серед червоноГ пульпи по ходу судин, поодинок мегакарюцити, зрос-тання кшькост лейкоцитiв та тучних клiтин, збiльшення залiзовмiсного пiгменту, дрiбновогнищеве скупчення лiмфоцитiв). Забарвлення гематоксилiном та еозином. Ч 200.
них кгмтин та плазмоци^в зростало. В ядрах клггин спостерiгались явища карiорексису та апоптозу. З'являлись поодиною гiгантськi багатоядернi клг тини - мегакарiоцити. Також спостер^алось рiзке збiльшення кiлькостi залiзовмiсного тгменту, що вг дображае процес загибелi еритроцитiв. Поряд з цим виявлялось формування дифузних дрiбновогнище-вих скупчень лiмфоцитiв серед червоно! пульпи по ходу судин(рис. 6, 7).
Отже, при поеднаному впливi нано-БЮ2 та ацетату свинцю структуры змЫи в печiнцi, нирках та селезЫц пiдцослiдних тварин були набагато вира-женiшими, нiж при введены окремо наночастинок дюксиду кремнiю чи розчину ацетату свинцю.
Можливi рiзнi механiзми токсичного впливу ксе-нобютиюв на внутрiшнi органи. Наприклад, в пато-генезi токсичного пошкодження тканин важливе значення може мати безпосередня дiя не знешко-джено! хiмiчно! речовини на клiтини, зокрема на пе-ребiг ферментативних процесiв в ендоплазматично-му ретикулумi гепатоцитiв чи нефроци^в.
В процесi метаболiзму токсиканта також можуть утворюватися вiльнi радикали, яю iндукують перок-сидне окиснення мiкросомальних лiпiдiв. Вiльнi радикали можуть змЫювати властивостi мембранних рецепторiв та зв'язаних з ними фермен^в, призво-дити до руйнування мембран лiзосом з виходом в цитоплазму гiдролiтичних ферментiв, призводити до формування хЫощних радикалiв, що в подаль-шому викликае розвиток дистрофi! i призводить до загибелi клiтин.
Вогнищевi розлади кровообiгу, якi мали мюце в паренхiматозних структурах, здатнi спричиняти п-поксiю та енергетичний дефщит, що також посилюе активацiю втьнорадикальних процесiв. Окрiм того, посилення лiполiзу, внаслiдок виходу гiдролiтичних ферментiв з лiзосом, та накопичення в кттинах жир-них кислот сприяе !х пероксидному окисненню та нагромадженню активних лтщних радикалiв, якi в поеднанн iз радикалами кисню призводять до роз-паду внутрiшньоклiтинних мембран, в тому чи^ мембран мiтохондрiй. Деструк^я мiтохондрiальних мембран в свою чергу посилюе порушення бюло-гiчного окиснення та енергозабезпеченост клiтини, що вщображаеться на !х структурi.
Велике значення в механiзмi розвитку токсичного гепатиту мае пошкодження ксенобютиками мембран мононуклеарних фагоцитiв (клiтин Купфера), яю регулюють пролiферацiю гепатоцитiв, секретують простагландин Е2, який мае цитопротективну дiю, а також широкий спектр бюлопчно активних речовин, глiкопроте!нiв, iнтерлейкiнiв, Ытерфероыв, цитокiнiв.
При дi! важких металiв, особливо свинцю, патогенез токсичного гепатиту зумовлений блокадою сульфгщрильних груп фермен^в рiзних видiв обмг ну, а також виснаженням пулу глутатюну (в результа-тi його окиснення та утворення кон'юга^в).
Змiни в лiмфо!днiй тканинi, якi ми спостертали в селезiнцi, можна розцiнювати як прояви апоптозу пюля виснаження цитоюыв, i в даному випадку як споЫб видалення пошкоджених токсинами клггин, про що свщчить посилення фагоцитозу та збтьшен-ня кiлькостi макрофапв.
Рис. 7. Структура червоно'Г пульпи селезшки через 21 добу шсля введення нано-вЮ2 з ацетатом свинцю. (Карюрексис та апоптоз, зменшення кшькост макро-фагiв, розширення венозних синусiв, набряк строми).
Забарвлення гематоксилiном та еозином. Ч 200.
Синерпзм токсичних ефекпв наночастинок ЗЮ2 i ацетату свинцю в план iндукцi! морфолопчних змiн в печiнцi, нирках i селезiнцi можна пояснити поси-ленням бюдоступност iонiв свинцю внаслiдок по-легшення !х транспорту через бюлопчы бар'ери в зв'язанiй з наночастинками формг Можлива також сумацiя токсичних ефекпв наночастинок i свинцю на бюлопчы внутрiшньоклiтиннi об'екти. Вiдомо, що наночастинки ЭЮ2 проникають в кттини i можуть взаемодiяти з бтками, ДНК, РНК, викликаючи таким чином змши активностi внутрiшньоклiтинних фермен^в, в тому числi i фермен^в, що вщповща-ють за знешкодження ксенобiотикiв чи ферментiв антиоксидно! системи. Все це неминуче вплине на вираженють токсичних ефекпв хiмiчних токсикан^в на клiтини i тканини.
Висновки
1. Введення бтим щурам наночастинок ЭЮ2 разом з ацетатом свинцю спричиняе виражен структурнi змiни в тканинах печшки, нирок i селе-зiнки (викликае дистрофiчно-некротичнi змiни в гепатоцитах, ураження судинного компоненту клу-бочкового апарату нирки, токсичне ураження не-фротелiю капсули та вивщних канальцiв, призводить до гiпоплазi! бто! пульпи селезiнки iз зменшенням Т^мфоцитарно! зони, карiорексис та апоптоз клг тин червоно! пульпи).
2. Наночастинки дiоксиду кремнiю посилюють токсичний ефект свинцю на внутршн органи.
Перспективи подальших дослiджень. У по-дальшому для повно! оцшки впливу штучних наночастинок i наноматерiалiв на токсичну дiю хiмiчних речовин необхiдно дослiдити ефекти наноматерiа-лiв рiзно! природи, зокрема, карбонових наночастинок, наночастинок оксидiв металiв тощо. У результа-тi можливе встановлення дiючих доз наночастинок i наноматерiалiв, що надають значиме посилення токсичност хiмiчних речовин та виявлення можли-вих синергiчних/антагонiстичних вiдносин нанома-терiалiв i традицiйних токсикантiв, що е основою для розробки сценарпв оцЫки iнтегрального ризику для здоров'я населення.
Л^ература
1. Бандас 1.А. Вплив наночастинок дiоксиду кремшю на гепатотоксичнiсть свинцю / 1.А. Бандас, М.1. Кулiцька, М.М. Корда // Мед. та кл^ч. хiмiя. - 2016. - Т. 18, № 2 (67). - С. 17-21.
2. Застосування наночастинок у бюмедициш / П.Г. Телегеева, Д.С. бфременко, Г.Д. Телегеев, С.С. Малюта // Biotechnologia acta. - 2013. - Т. 6, № 2. - С. 21-32.
3. Клестова З.С. Нанотехнологп та бюризики (огляд л^ератури) / З.С. Клестова, А.М. Головко // Наук.-техн. бюл. 1н-ту бюлогп тварин i Держ. наук.-дослщ. контрол. iн-ту ветпрепаратiв та кормових добавок. - 2014. - Вип. 15, № 2-2. - С. 329-339.
4. Методики морфолопчних до^джень: монографiя / Багрм М.М., Дiброва В.А., Попадинець О.Г., Грищук 1.М.; за ред. М.М. Багрiя, В.А. Дiброви. - Вiнниця: Нова книга, 2016. - 328 с.
5. Наночастинки: важливють сьогодш, класифiкацiя, використання в медицину токсичнiсть / 1.А. Бандас, 1.Я. Криницька, М.1. Кулщька, М.М. Корда // Мед. та клiнiч. хiмiя. - 2015. - Т. 17, № 3 (64). - С. 123-129.
6. Науково-практичш рекомендацп з утримання лабораторних тварин та роботи з ними / Ю.М. Кожем'яюн, О.С. Хромов, М.А. Фтоненко, Г.А. Сайфетдшова - К.: Авщена, 2002. - 156 с.
7. Порядок и методы оценки воздействия искусственных наночастиц и наноматериалов на токсическое действие химических веществ: методические рекомендации. МР 1.2.0054-11 / Г.Г. Онищенко, В.А. Тутельян, И.В. Гмошинский [и др.]. - М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2011. - 39 с.
8. Свинець - небезпечний полютант. Проблема стара i нова / 1.М. Трахтенберг, Н.М. Дмитруха, С.П. Луговський [та ш.] // Сучасш проблеми токсикологи, харчово! та хiмiчноI безпеки. - 2015. - № 3 (71). - С. 14-24.
9. Чекман 1.С. Наногенотоксиколопя: вплив наночастинок на ^тину / 1.С. Чекман, М.О. Говоруха, А.М. Дорошенко // Укр. мед. часоп. - 2011. - № 1 (81), I/II. - С. 30-35.
10. Enhanced bioaccumulation of cadmium in carp in the presence of titanium dioxide nanoparticles / X. Zhang, H. Sun, Z. Zhang, [et al.] // Chemosphere. - 2007. - 67, № 1. - P. 160-166.
11. European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes. - Council of Europe, Strasbourg, 1986. - 56 p.
12. Influence of titanium dioxide nanoparticles on speciation and bioavailability of arsenite / H. Sun, X. Zhang, Z. Zhang, [et al.] // Environ. Pollut. - 2009. - 157, № 4. - P. 1165-1170.
13. Mesoporous silica nanoparticles in nanotechnology / D. Douroumis, I. Onyesom, M. Maniruzzaman, J. Mitchell // Crit. Rev. Biotechnol. - 2013. — 33 (3). - Р. 229-245. [PubMed]
14. Silica and titanium dioxide nanoparticles cause pregnancy complications in mice [Text] / K. Yamashita, Y Yoshioka, K. Higashisaka [et al.] // Nature Nanotechnology. - 2011. - 6. - P. 321-328.
15. Yang X. SiO2 nanoparticles induce cytotoxicity and protein expression alteration in HaCaT cells / X. Yang, J. Liu, H. He // Part Fibre Toxicol. - 2010. — 7, № 1. - P. 1-10.
16. Ying Zhu The biocompatibility of nanodiamonds and their application in drug delivery systems / Ying Zhu // The 7th International Nanotoxicology Congress «NanoTox2014»: materials of the conference. - Antalya, Turkey, 2014. - P. 256.
УДК 546.81-022.532:[616.36+616.61+616.411]-091.8-092.9
СТРУКТУРЫ ЗМ1НИ ПЕЧ1НКИ, НИРОК ТА СЕЛЕЗ1НКИ ЩУР1В ПРИ ДМ НАНОЧАСТИНОК Д1ОКСИДУ КРЕМН1Ю ТА АЦЕТАТУ СВИНЦЮ
Бандас I. А., Кулщька М. I., Корда М. М.
Резюме. У статп представлено результати морфолопчних змш печЫки, нирок i селезЫки щурiв при дм наночастинок дюксиду кремню та ацетату свинцю. Встановлено, що поеднаний вплив нано-SiO., з ацетатом свинцю спричиняе виражен дистрофiчно-некротичнi змши в гепатоцитах, пперплазю та ппертрофю зiрчастих ретикулоендотелюци^в, токсичне ураження нефротелю капсули та вивщних каналь^в нирок, ппоплазю бто! пульпи селезшки, карюрексис та апоптоз клггин червоно! пульпи. При введены тваринам розчину ацетату свинцю морфолопчы змши доотджуваних тканин були виражен значно менше, ыж при сптьному застосуванн нано-SiO., i ацетату свинцю, а при введены щурам ттьки нано-SiO., кремню структуры змши у внутршых органах були незначними. Зроблено висновок, що наночастинки дюксиду кремню посилюють гепато-, нефро- i спленотоксичы ефекти ацетату свинцю.
Ключовi слова: наночастинки, дюксид кремню, свинець, морфолопя, печшка, нирки, селезЫка.
УДК 546.81-022.532:[616.36+616.61+616.411]-091.8-092.9
СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПЕЧЕНИ, ПОЧЕК И СЕЛЕЗЕНКИ КРЫС ПРИ ДЕЙСТВИИ НАНОЧАСТИЦ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ И АЦЕТАТА СВИНЦА
Бандас И. А., Кулицкая М. И., Корда М. М.
Резюме. В статье представлены результаты морфологических изменений печени, почек и селезенки крыс при действии наночастиц диоксида кремния и ацетата свинца. Установлено, что совместное влияние нано-SiO., с ацетатом свинца вызывает выраженные дистрофически-некротические изменения в гепатоцитах, гиперплазию и гипертрофию звездчатых ретикулоэндотелиоцитов, токсическое поражение нефро-телия капсулы и выводных канальцев почек, гипоплазию белой пульпы селезенки, кариорексис и апоптоз клеток красной пульпы. При введении животным раствора ацетата свинца изменения тканей были выражены значительно меньше, чем при совместном применении нано-SiO., и ацетата свинца, а при введении крысам только наночастиц нано-SiO., структурные изменения во внутренних органах были незначительными. Сделан вывод, что наночастицы диоксида кремния усиливают гепато-, нефро- и спленотоксичные эффекты ацетата свинца.
Ключевые слова: наночастицы, диоксид кремния, свинец, морфология, печень, почки, селезенка.
UDC 546.81-022.532:[616.36+616.61+616.411]-091.8-092.9
STRUCTURAL CHANGES OF LIVER, KIDNEYS AND SPLEEN IN RATS AFFECTED WITH NANOPARTICLES OF SILICON DIOXIDE AND LEAD ACETATE
Bandas I. A., Kulitska M. I., Korda M. M.
Abstract. High dispersible nanostructured amorphous silicon dioxide is widely used in food and medicine production, pharmacology and cosmetology. Under certain conditions, nanoparticles can have unfavourable, even toxic effect on the body. Recently it has been shown that nano-SiO2 may also affect animal and human cells in vitro. Even in low doses SiO2 nanoparticles can increase the production of inflammatory mediators, penetrate the cell nucleus and integrate into the phosphate frame of DNA, increase the level of active oxygen forms, influence the apoptosis processes. Changing the integrity of nucleus they may form intra-nuclear protein assembly that causes inhibition of replication, transcription and proliferation reactions. Besides the direct effect of nanoparticles SiO2 on cells, some authors suggest the possibility of their interaction with the priority contaminants of the environment, such as lead. As a result, nanoparticles due to well-developed surface and high adsorption can enhance the penetration of the toxins into the body. So they function as conductors by modifying the toxic effect of xenobiotics.
The study was aimed to investigate morphological changes in liver, kidneys and spleen of rats when administered SiO2 nanoparticles and lead acetate.
40 white outbred rats, 150-160 g in weight, which were kept on a standard vivarium diet, were used for the experiments. All manipulations with experimental animals were carried out in accordance with the bioethics principles.
The test animals were divided into the following groups: the 1st - the intact rats (control); the 2nd - the rats administered intragastrically with nano-SiO2 colloidal solution at a dose of 50 mg/kg of body weight daily during 3 weeks; the 3rd - the animals administered intragastrically with lead acetate at a dose of 20 mg/kg of body weight (equivalent to lead) daily during 3 weeks for simulation of subacute lead intoxication; the 4th - the rats administered intragastrically with nano-SiO2 solution and lead acetate at the above doses during 3 weeks. The intact animals were administered intragastrically with appropriate amount of normal saline daily. Euthanasia was performed by exsanguination under thiopental sodium anesthesia in 21 days after the beginning of the experiment.
Fragments of liver, kidney and spleen were used as the material for morphological studies.
It has been established that the combined effect of nano-SiO2 and lead acetate causes: significant dystrophic necrotic changes in hepatocytes, hyperplasia and hypertrophy of Kupffer's cells, perivascular lymphocytic and histiocytic infiltration in liver; toxic damage of capsule nephrothelium and excretory ducts, that is manifested by tubule- necrotic nephrosis, glomerular vascular component affection in kidneys; white pulp cords hypoplasia with T-lymphocytic zone decrease, karyorrhexis and apoptosis of red pulp in spleen.
After administration of lead acetate solution to the experimental animals the morphological changes of liver, kidney and spleen tissues were less pronounced than when joint nano-SiO2 and lead acetate was used. When the rats were administered with silicon oxide nanoparticles only, there were insignificant structural changes of internal organs.
The conclusion was drawn that the silicon dioxide nanoparticles increase hepatotoxic, nephrotoxic and spleen toxic effects of lead acetate.
Keywords: nanoparticles, silicon dioxide, lead, morphology, liver, kidney, spleen.
Рецензент — проф. Б/лаш С. М.
Стаття надшшла 01.02.2017 року
