Влияние антропогенных факторов химической природы на иммунную систему человека и животных Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

А.И. Мартынов, Н.Н. Голубева, З.В. Зеленова

Влияние антропогенных факторов химической природы на иммунную систему человека и животных

ФГБУ ГНЦ Институт иммунологии ФМБА России, Москва A.I. Martynov, N.N. Golubeva, Z.V. Zelenova

Influence of anthropogenic chemical agents on human and animal immune system

FSBI NRC «Institute of Immunology» FMBA of Russia, Moscow

Ключевые слова: пестициды, пиретроиды, неонико-тиноиды, селен, цинк, медь, наночастицы, химический гормезис.

Keywords: pesticides, pyrethroids, neonicotinoids, selenium, zinc, copper, nanoparticles, chemical hormesis.

В обзоре представлены данные об иммуномодулиру-ющем, иммуно- и гено-токсическом действии пире-троидов и неоникотиноидов, других химических соединений, металлов на примере селена, цинка, меди, различного вида наночастиц, а также о стимулирующем эффекте малых гормезисных доз химических веществ на реактивность различных звеньев иммунной системы.

The review presents data on immunomodulatory, immuno-and geno-toxical action of pyrethroids, neonicotinoids, some metals (selenium, zinc, copper), various types of nanoparticles, as well as chemical low-dose stimulation of immune system (hormesis).

Введение

Практически все виды производственной деятельности человека оказывают неблагоприятное воздействие на здоровье рабочих, в том числе на иммунную систему. К таким заболеваниям относятся пневмоко-ниозы (от греч. луаицоу — легкие и коуп — пыль) — группа заболеваний легких, вызванных длительным вдыханием производственной пыли. Сообщения о горных болезнях у рабочих встречаются еще в трудах древнегреческих и римских авторов (Аристотеля, Гиппократа, Плиния, Галена). Первые работы, посвященные пневмокониозам, опубликованы в XVI в. Агриколой «О горном деле» (1556) и Парацельсом «О горной чахотке и других горных болезнях» (1567) [17]. Речь шла о пневмокониозах, в большинстве случаев осложненных туберкулезным процессом. В середине прошлого столетия была сформулирована гипотеза о возможной приобретенной гиперчувствительности к бериллию и его производным, одному из видов пневмоко-

ниозов [143]. В основе развития этой патологии — нарушение функциональной активности макрофагов легочных альвеол, стремящихся вывести из легких пылевые частицы и гибнущих от невозможности с ними справиться, т.е. развиваются нарушения в одном из начальных этапов формирования иммунологического ответа. В течение последующих 30 лет были получены экспериментальные и клинические данные, подтвердившие высказанную гипотезу [70]. По сути, это были первые исследования по динамическому слежению (мониторингу) за изменениями в иммунной системе при хроническом процессе, обусловленном профессиональной вредностью. В последующие годы были описаны профессиональные заболевания, при которых обнаружены иммунопатологические состояния [1; 2; 4; 10; 12; 32; 45; 63; 119].

Необходимость проведения динамического исследования иммунной системы при неблагоприятной экологической обстановке, а также создания и развития клинической иммунологии неоднократно обсуждали в

ВОЗ, в результате чего были выработаны методические рекомендации [59; 71; 148; 149].

К настоящему времени накоплен большой опыт проведения клинико-иммунологических исследованиий при разных видах профессиональной вредности и неблагоприятной экологической ситуации. Следует отметить, что практически невозможно определить изолированное влияние одного фактора, поэтому более правильно выделять преимущественное воздействие на организм ведущего производственного стимула, так как в каждом виде производства наряду с ведущим отрицательным фактором всегда имеются и другие элементы, неблагоприятно влияющие на иммунную систему человека. Типичным примером результата смешанного воздействия являются упомянутые пневмокониозы различного происхождения (силикозы, бе-риллиозы, карбокониозы; пневмокониозы от смешанной пыли, пневмокониозы от органической пыли и др.). Некоторые из этих факторов широко распространены в окружающей среде, другие могут попасть туда только вследствие промышленных выбросов или техногенных аварий.

Состояние иммунной системы — наиболее значимый показатель влияния химических ксенобиотиков на организм человека. Иммунологические методы бывают информативными даже тогда, когда другими тестами выявить неблагоприятное воздействие ксенобиотиков еще не удается [25].

Пестициды

Большую группу ксенобиотиков представляют пестициды (лат. рввйв — зараза и еавёв — убиваю), предназначенные для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорняками, эктопаразитами домашних животных, а также с переносчиками опасных заболеваний человека и животных. Основные требования к пестицидам — высокая активность по отношению к целевым организмам, избирательность действия, безопасность для людей и животных. Рациональный подход к анализу действия таких препаратов должен включать сопоставление пользы и риска от их применения, выявление побочных эффектов, что дает возможность своевременно прово-

дить профилактику и необходимую терапию [21].

Пестициды различаются по химическому составу: галогенсодержащие (ДДТ, гексахлоран, гептахлор и др.), фосфорсодержащие (метилмеркаптофос, тиофос и др.), мы-шьяксодержащие (парижская зелень, арсе-нит натрия, арсенит калия и др.) и т.д. Эти препараты оказывают модулириующее воздействие на иммунную систему [20].

Пиретроиды. С середины прошлого века проводятся разработки этого нового вида пестицитов. Синтетические пире-троиды относятся к инсектицидам третьего поколения после хлорорганических, карба-матных и фосфорорганических соединений (ФОС). История открытия пестицидных свойств пиретроидных веществ начинается с изучения природного пиретрума — порошка, который изготовляли из цветов персидской, далматской и других видов ромашки рода РутвШтиш и применяли с античных времен. Родоначальником этого класса являются пиретрины, самые древние природные инсектициды. Пиретроиды — это их синтетические аналоги. Природные пире-троидные препараты обладают высокой инсектицидной активностью, но очень быстро разрушаются под воздействием солнечного света, а потому непригодны для использования в полевых условиях [82]. Известны перитроиды первого, второго и третьего поколений. Их доля на мировом рынке инсектицидов в 1987 г. составила 22% по сравнению с 1% в 1976 г. [21]. Низкие нормы их расхода и способность к быстрой биодеградации значительно увеличивают объем их использования в сельском хозяйстве и быту: сегодня он составляет 1/3 общего количества применяемых в мире инсектицидов [19]. Синтетические пиретроиды относятся к инсектицидным препаратам с достаточно выраженным нейротоксическим эффектом. Являясь нейротропными соединениями, они способны генерировать любые морфофункциональные расстройства. Основная мишень действия пиретроидов — натриевые и хлоридные каналы мембран нервных клеток: блокируя их, пиретроиды вызывают нейропаралитические явления у насекомых. Токсичность этих препаратов

для насекомых выше в 2250 раз по сравнению с млекопитающими и человеком, поэтому считается, что последним пиретроиды неопасны [50]. Однако в одной из ранних работ, посвященных действию пиретроидов на иммунную систему, показана ее реакция на это вещество. При пероральном введении суперсиперметрина крысам Wistar в течение 28 дней в дозах 1/14, 1/20 и 1/40 ЛД50 обнаружено, что наименьшая концентрация препарата 1/40 ЛД50 активировала реакцию спленоцитов на ФГА и КонА и выработку антител на Т-зависимый антиген, наибольшая же (1/14 ЛД50) супрес-сировала исследованные реакции спленоцитов. В этом исследовании наряду с супрессивным действием пиретроида выявлен гор-мезисный стимулирующий эффект малой дозы суперсиперметрина [147]. При изучении иммуномодулирующего действия пер-метрина, наносимого на межлопаточный участок кожи мышей C57BL/6N в течение 5 дней, выявлены снижение веса и клеточ-ности тимуса, ингибиция пролиферативной активности на митогены Т спленоцитов и продукции специфических антител В спле-ноцитами, снижение образования макрофагами активных форм кислорода. Авторы подчеркивают, что исследуемые дозы пер-метрина были обычными для медицинской практики, что является предостережением для использования перметрина как фармакологического препарата [125].

При культивировании в течение 3 суток Т-хелперов, стимулированных ФГА, а также базофилов крови, полученных от больных с атопией и без нее, исследованы шесть коммерческих пиретроидов, в том числе пиретрум. Препараты добавляли в культуры клеток через 4 часа после начала культивирования. Показано, что все исследованные препараты ингибируют продукцию ИНФ-у и ИЛ-4 в культуре клеток обеих групп больных. Фенвалерат и биоаллетрин вызывали увеличение высвобождения ги-стамина культурой базофилов, полученных от больных с атопией. Пиретроиды ингиби-ровали активность внутриклеточного специфичного для Т-хелперов 2-го типа транскрипционного фактора STAT6 более выра-женно в клетках больных с атопией [65]. В

эксперименте на крысах при субхроничесо-ком воздействии в течение 60 дней перме-трина в дозе 1/10 ЛД50 отмечено 33-кратное увеличение продукции супероксидных анионов и 67-кратное увеличение активности миелопероксидазной системы. Введение антиоксидантов витамина Е и коэнзима 0 отменяло респираторный взрыв в нейтрофи-лах, вызванный перметрином [75].

При однократном пероральном введении циперила ( препаративной формы пиретроида циперметрина) крысам в дозе 60 мг/кг в течение 4—5 суток развивается клиническая картина интоксикации с преобладанием неврологической симптоматики. Иммунодепрессивный эффект проявляется угнетением гемопоэза, эозинофили-ей, увеличением дегрануляции тучных клеток и морфофункциональными изменениями в лимфоидных органах. Стресс-эффект при однократной обработке телят 0,005% раствором дельтаметрина ( 3 л на голову) характеризуется развитием в течение 7 суток адаптационного синдрома с относительной нейтрофилией, увеличением содержания в крови эозинофилов, повышением уровней у-глобулинов, циркулирующих иммунных комплексов, спонтанного и активированного НСТ-тестов. Содержание эритроцитов и гемоглобина при этом снижается на 38,5 и 36,7% соответственно (по сравнению с контролем). Патоморфологические изменения в органах иммунной системы у телят при однократном воздействии терапевтической дозы дельтаметрина свидетельствуют об индивидуальной направленности изменений в Т- и В-иммуногенезе на фоне развития зернистой дистрофии, лимфоци-тарных инфильтратов и снижения содержания гликогена в печени. Результаты исследований продемонстрировали иммунотокси-ческий потенциал синтетических пиретроидов, даже терапевтические дозы которых снижают адаптационные возможности животных, вызывая не только функциональные, но и морфологические изменения в органах иммунной системы, сопровождающие компенсаторные механизмы [7]. Другой синтетический пиретроид третьего поколения бифетрин, считающийся малотоксичным для человека [5], исследован в экс-

перименте на мышах ICR при 3-недельном введении в дозе 20 мг/кг. Показано, что препарат повышает уровень транскрипции генов ТНФ-а и ИН-2 в селезенке и ИЛ-2 и ИЛ-4 в тимусе, а также уровень реактивных форм кислорода в сыворотке, увеличивая возможность кислородного взрыва в макрофагах и нейтрофилах [91]. Новый синтетический пиретроид ^-цихалотрин оказывает активизирующее действие на систему кислородного взрыва в макрофагах, кроме того, вызывает изменения в структуре ДНК [154]. При однократном перо-ральном введении крысам циперметрина (цианосодержащий синтетический пиретроид) в дозе 1/4 ЛД50 выявлено угнетение Т- и В-звеньев иммунитета, выражающееся в снижении плотности расположения ти-моцитов и количества молодых клеток на фоне повышенного содержания элементов соединительной ткани в тимусе, снижения плотности расположения лимфоцитов в па-ракортикальной зоне (Т-зоне) лимфатических узлов; в селезенке крыс сокращен объем белой пульпы, лимфатические фолликулы уменьшены в размерах, плотность расположения лимфоцитов в лимфатических фолликулах снижена. Угнетающее действие на костный мозг проявлялось лейкопенией и нейтропенией [37].

У насекомых длительное использование пиретроидов формирует устойчивость к этим инсектицидам. При изучении механизма резистентности показано, что некоторые виды насекомых модифицируют протеинсвя-зывающий участок натриевого канала мембран нервных клеток, это приводит к отсутствию связи пиретроида с клетками и его неэффективности [62].

Неоникотиноиды. По химическому строению эти вещества принадлежат к классу нитрометилен-гетероциклических соединений. Препараты никотина, получаемые путем приготовления настоев из махорки и табака, использовали с давних времен. Первые инсектициды анабазин и никотин применяли в борьбе с насекомыми-вредителями до Второй мировой войны. Эти препараты имели большую токсичность для насекомых, а в определенных условиях могли вызывать шок и у человека. Данный

новый класс инсектицидов был разработан в связи с возникшей резистентностью вредителей к синтетическим пиретроидам. Неоникотиноиды сходны по структуре и механизму действия с пиретроидами и ни-котиноидами и являются новым поколением пестицидов, поэтому и получили свое нынешнее название [4]. Им свойственны высокая биологическая активность против широкого спектра вредителей сельскохозяйственных культур, низкие нормы расхода действующего вещества (60—100 г/ га), высокое системное и трансламинарное действие в растениях, умеренная стойкость в окружающей среде. Так же, как и для ФОС и пиретроидов, для неоникотино-идов характерно действие на нервную систему насекомых. Однако, в отличие от ФОС, они действуют не на холинэстера-зу, а связываются с постсинаптическими никотиновыми ацетилхолиновыми рецепторами центральной нервной системы. В результате у насекомых развиваются конвульсии и параличи, которые приводят к их гибели. Химическая структура молекул и различная чувствительность рецепторов насекомых и млекопитающих обусловливают избирательность токсического действия. Терминальная электронодонорная группа хорошо связывается с постсинаптическими никотиновыми ацетилхолиновыми рецепторами насекомых и плохо связывается с соответствующими рецепторами млекопитающих. Действующие вещества слабо проникают через гематоэнцефалический барьер млекопитающих [145]. Вследствие этого неоникотиноиды очень токсичны для насекомых и средне- или малотоксичны для млекопитающих. [11]. Их применение считалось вполне эффективным и не влияющим на экосистемы. Однако в последние годы многие исследователи связывают исчезновение пчел и шмелей с применением нео-никотиноидов, в частности неоникотиноида имидаклоприда [98; 152]. Имидаклоприд является действующим веществом неони-котиноидов и обладает слабыми мутагенными свойствами. Коммерческий препарат имидаклоприд в высокой концентрации 20 мкМ способен вызывать нарушения в структуре ДНК культуры лимфоци-

тов периферической крови здоровых доноров [60]. Другой неоникотиноид — ацета-миприд — увеличивает обмен сестринских хроматид и вызывает хромосомные аберрации со снижением индекса пролиферации в культуре лимфоцитов периферической крови при использовании различных концентраций препарата аэрозоля — 25, 30, 35 и 40 mug/ml [97]. Ацетамиприд в сочетании с пиретроидом а-циперметрином во всех исследованных концентрациях вызывал аберрацию хромосом, увеличение числа микроядрышек и обмена сестринских хроматид [96]. Аналогичные результаты получены при исследовании in vitro четырех новых коммерческих неоникотиноидов — Calypso (триахлорид), Poncho (клоти-анидин), Gaucho (имидаклоприд) и Jade (имидаклоприд), являющихся новым классом агрохимикатов в Мексике. Выявлены дозозависимые структурные нарушения ДНК в комет-тесте и цитотоксический эффект в тесте с трипатовым синим в культуре лимфоцитов человека под действием исследованных препаратов [57].

Однократное пероральное введение крысам имидаклоприда в дозе 1/5 ЛД50 вызывает нарушение архитектоники тимуса у животных, заключающееся в разрежении коры тимуса, утолщении тяжей междоль-ковой соединительной ткани с повышенной инфильтрацией ее гранулоцитами и вакуолизацией эпителиальных клеток мозгового вещества. В брыжеечных лимфатических узлах резко увеличено количество лимфатических узелков с хорошо выраженными герминативными центрами, в отдельных случаях они занимают до 90% площади узелков. В селезенке отмечена пролиферативная активность в белой и красной пульпе. При ток-сикокинетическом исследовании показано, что максимальная концентрация имидаклоприда в брыжеечных лимфатических узлах регистрировалась через 12 часов после интоксикации, и даже через 14 суток обнаруживали 0,01±0,003 мг/кг. В селезенке препарат определялся через 30 минут после его введения, в последующие периоды наблюдения концентрация снижалась, но в 12-часовом интервале эксперимента отмечено появление второго (дополнительного) пика пре-

парата на хроматограмме; на 3-и сутки эксперимента было обнаружено 0,02±0,009 мг/кг имидаклоприда, что свидетельствует о наиболее быстрой элиминации пестицида из этого органа. В циркулирующей крови препарат сохранялся особенно долго, его остатки в количестве 0,001±0,0005 мг/кг регистрировались через 1 месяц после начала эксперимента. Обнаружение изменений в органах иммунной системы, по мнению авторов, свидетельствует о включении компенсаторных механизмов, что подтверждается, несмотря на регистрируемые изменения, 100% выживаемостью животных при использовании различных доз препаратов

[37].

Другие химические соединения

Наиболее распространенными в окружающей среде являются разнообразные ароматические углеводороды, которые по своему составу различны, но имеют общность в структуре — бензольное кольцо. Стирол, бензин, полициклические ароматические углеводороды и их смеси вызывают аберрацию хромосом, активацию лимфоцитов периферической крови, изменение числа СБ25+/СБ4+ Т-лимфоцитов [48; 95].

В нефтедобывающих регионах у жителей отмечаются различные формы иммуноде-фицитных состояний, которые сопровождаются иммунологическим дисбалансом: превышением нормальных значений концентраций сывороточных иммуноглобулинов ^А и ^М, снижением ниже нормы сывороточного и показателей местного иммунитета (1ёА, ДО и Б-^) [35].

Описаны некоторые низкомолекулярные химические соединения, способные вызывать аллергию. При производстве резины и пластмасс в качестве пластификатора используют низкомолекулярный три-меллитиновый ангидрид, который может привести к специфическому ^Е иммунному ответу, что способствует развитию бронхиальной астмы [46].

На предприятии, где во вдыхаемом воздухе находятся аэрозоли анилиновых красителей и кислот вместе с асбестовой, цементной и керамзитовой пылью, у сотрудников отмечается развитие фоновых имму-

но дефицитов. Эти факторы производства имеют «собственные» мишени в иммунном статусе человека: снижение Т-лимфоцитов, фагоцитарной активности нейтрофилов периферической крови и повышение уровня сывороточных иммуноглобулинов [3]. На металлургических предприятиях присутствует большая запыленность: пылевые частицы содержат графит, окислы железа, соли тяжелых металлов, отходы газовой переработки и смолосодержащие материалы. У лиц, работающих в таких условиях, выявлены разнонаправленные изменения фенотипов лимфоцитов с нарушением иммуноре-гуляторного индекса и гиперпродукцией ^Л [27; 38]. В условиях промышленного электродного производства у сотрудников, работающих в условиях профессиональной вредности (бенз(а)пирен, пыль углерода, хлор, сварочный аэрозоль, марганец), отмечается повышение уровней онкомаркеров и имеются более выраженные изменения в иммунном статусе [14].

Металлы

Особый интерес представляют данные о влиянии металлов на иммунный статус населения. Эти химические вещества оказывают три вида действия на иммунную систему организма. В физиологических концентрациях, являясь микроэлементами, они стимулируют многие процессы в иммунной системе, при их недостатке происходит замедление реактивности иммунной системы и развитие иммунопатологических состояний, а при их избытке возникает иммунотоксичное действие.

Селен и селенопротеины обладают протективным противоопухолевым эффектом, регулируют воспалительные медиаторы при бронхиальной астме, метаболизм в мышечной ткани, являются катализаторами продукции активного тиреоидного гормона. Защита стромальных клеток от доминантного воздействия опухолевых клеток при взаимодействии «опухоль — строма» с большой долей вероятности осуществляется селеносодержащими компонентами [51; 126]. Селен способен модулировать уровни свободных тиоловых групп, участвующих в передаче сигнала во время активации

Т-клеток CD4+, что приводит к увеличению их пролиферации и дифференцировки [84; 128]. Недостаток селена в организме вызывает снижение иммунологической реактивности. Длительное потребление селена повышает его концентрацию в сыворотке крови (свыше 700 мкг/л при среднем значении нормального показателя 123—193 мкг/л), в результате чего отмечается развитие селено-за [40; 102].

Цинк в качестве микроэлемента играет важную роль в нормальном функционировании иммунной системы. Он известен как антиоксидант и стабилизатор мембран, способен ингибировать реакцию организма хозяина на аллогенные антигены трансплантата [72]. Цинк является незаменимым структурным компонентом большого числа ферментов, участвующих в клеточных процессах, например дифференци-ровке, пролиферации и апоптозе, включая внутриклеточные ферменты сигнальных путей и транскрипционные факторы [80; 110; 123; 124; 136]. Дефицит цинка ингибирует в Т-лимфоцитах активность p38 MAPK — одной из протеинкиназ сигнальных путей MAPK-каскада (mitogen-activated protein kinases — MAPKs). С помощью p38 интегрируются и перерабатываются различные внеклеточные сигналы. При стимуляции цинком протеин-киназы p38 выявлено, что этот MAPK-путь участвует в активации цинком транскрипционного фактора CREB (цАМФ-реагирующий элемент), экспрессии мРНК-цитокинов ИНФ-у и ИЛ-2 Т-хелперов первого типа. Ингибирование продукции цитокинов, по-видимому, является результатом комбинированных эффектов на уровне транскрипции и трансляции [86]. Цинк — основной внутриклеточный регулятор апоптоза лимфоцитов in vitro и in vivo [61]. На молекулярном уровне апоп-тоз предшественников Т-клеток осуществляется цинком через соотношение белков BCL-2/Bax. Предполагается, что соотношение этих белков может быть главным детерминантом клеточной способно -сти к апоптозу. Ионы цинка ингибируют каспазы-3, -6, -7, -8, цистеиновые про-теазы, участвующие в программированной клеточной гибели [87].

Нарушение гомеостаза цинка приводит к более тяжелому течению инфекционных заболеваний, астмы, диабета, ревматоидного артрита. У больных с дефицитом цинка возрастает чувствительность к различным патогенам [87; 146]. Сущестсвует мнение, что в развивающихся странах от дефицита цинка в пищевом рационе примерно у 2 млрд людей развиваются иммунодефицитные состояния, что нередко приводит к вторичной инфекции с летальным исходом [123].

При нормализации содержания цинка в организме с помощью препаратов, в состав которых входит этот микроэлемент, отмечено снижение процессов перекисного окисления и уровня воспалительных цитокинов [122-124].

При увеличении концентрации цинка в организме выше физиологических норм происходит ингибиция и редукция активности киназы, связанной с рецептором ИЛ-1 [87].

Медь — один из металлов, действие которого на системы организма достаточно хорошо изучено. Она является необходимым элементом для всех высших растений и животных. В токе крови медь переносится главным образом белком церулоплазмином. Она встречается в большом количестве ферментов, например в цитохром С-оксидазе, в содержащем медь и цинк ферменте супер-оксиддисмутазе и в переносящем кислород белке гемоцианине. Некоторые соединения меди могут быть токсичными при увеличении предельно допустимой концентрации в пище и воде. Содержание меди в питьевой воде не должно превышать 2 мг/л (средняя величина за период в 14 суток), однако недостаток меди в питьевой воде также нежелателен. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) сформулировала в 1998 г. это правило так: «Риски для здоровья человека от недостатка меди в организме многократно выше, чем риски от ее избытка» [157]. Бактерицидные свойства меди и ее сплавов были известны человеку давно. В 2008 г. после длительных исследований Федеральное агентство по охране окружающей среды США (US EPA) официально присвоило меди и нескольким ее сплавам статус веществ с бактерицидной поверхностью. Однако использование меди в каче-

стве бактерицидного вещества может дополнять, но не должно заменять стандартную практику инфекционного контроля [156]. Описана антивирусная активность наноча-стиц меди в комплексе с иодом размером 160 нм против вируса гриппа НШ1, которая реализуется с помощью генерации ги-дроксильных радикалов. Авторы считают, что эти частицы можно использовать в фильтрах, масках для лица, одежде для защиты при вирусной эпидемии [74]. Ионы меди при излишке этого металла в воде придают ей отчетливый «металлический вкус». У разных людей порог органолептическо-го определения меди в воде составляет приблизительно 2—10 мг/л. Естественная способность к такому определению является природным механизмом защиты от приема внутрь воды с повышенным содержанием меди [156]. Медь может быть токсическим компонентом при значительном ее накоплении в организме и приводить к нейро-дегенеративным и сердечно-сосудистым заболеваниям. Известно, что при рецессивной аутосомной болезни Вильсона с нарушением метаболизма меди и поражением печени для лечения используются хелаторы и соли цинка [64; 132]. Важно, что повышение содержания меди в организме людей увеличивает секрецию ИЛ-2 и не меняет уровня ТНФ-а. Это говорит о роли меди в активации проли-феративных, но не воспалительных цитоки-нов. Авторы считают, что, вероятно, ИЛ-2 является хорошим индикатором для выявления людей с полиморфизмом в метаболизме меди [109].

При изучении хронического токсического действия сернокислой меди (СиБ04) у экспериментальных животных выявлены изменения концентрации факторов гуморального иммунитета — циркулирующих иммунных комплексов, пептидов средней молекулярной массы, а также ^А, ^М и ^О. Совместное действие СиБ04 и олигопептид-ного композитного препарата (МФ) снижало токсическое действие катионов Си2+. К тому же выявлены достоверные изменения в соотношении низкомолекулярных постальбуминовых белковых фракций с Мм ~30 кДа после введения СиБ04, что свидетельствует, по мнению авторов, о формировании стрес-

сорных белков, входящих в эту постальбуминовую фракцию. У животных после одновременного введения CuS04 и композитного препарата увеличивается постальбуминовая фракция с Мм ~20 кДа, которая может состоять из белков, обладающих протекторным действием [15].

Недостаток меди в организме приводит к снижению функциональной активности нейтрофилов, продукции ИЛ-2 и бласт-трансформации лимфоцитов под действием митогенов. Медь может быть кофактором ряда ферментов, которые участвуют в защите против окисления при стрессе [48].

Общее в действии микроэлементов (селена, цинка, меди, железа) на иммунную систему — это их антиоксидантная активность. Нарушение ионного гомеостаза металлов может приводить к окислительному стрессу — состоянию, при котором увеличенное образование окислов снижает антиоксидантную защиту организма и вызывает нарушения в ДНК, перекисное окисление липидов, модифицирование белков.

Индуцированное металлами образование свободных радикалов в организме может купироваться под действием клеточных антиоксидантов. Многие низкомолекулярные антиоксиданты, такие как витамин C, а-токоферол, каротиноиды, флавоноиды и др., образуют хелатные комплексы с ионами металлов, редуцируя их каталитическую активность для высвобождения свободных радикалов. Парадоксально, но два наиболее важных антиоксидантных фермента — су-пероксиддисмутаза и каталаза — содержат ионы металлов в качестве интегральной части их активных участков против токсического действия металл индуцированных свободных радикалов [92].

Наночастицы

Нано (греч. vavo^, nanos — гном, карлик) — один из наиболее общих терминов для обозначения изолированных ультрадисперсных объектов, во многом дублирующий ранее известные термины ( коллоидные частицы, ультрадисперсные частицы), но отличающийся от них отчетливо выраженной границей с окружающей средой: размеры этих частиц во всех трех измерениях составляют

от 1 до 100 им. В биологии и медицине с этим термином связывают искусственно созданные молекулярные конструкции.

Нанотехнология относится к очень молодым отраслям науки и техники. Само это понятие было введено японским физиком Taniguti Norio в 1974 г. при описании процесса создания полупроводниковых структур с помощью разделения, объединения и деформации материалов атом за атомом [144]. Первое оборудование для нанотехники были изобретено в швейцарских лабораториях IBM. Уже в 1982 г. был создан первый растровый туннельный микроскоп. Популяризация на-нотехнологий принадлежит американскому инженеру K. Eric Drexler, опубликовавшему в 1986 г. монографию «Машины создания: грядущая эра нанотехнологии», в которой он проанализировал возможность создания на-нотехнологичных устройств.

Одними из нанопереносчиков являются соединения оксида кремния с различными металлами: наночастица имеет кремниевое ядро и внешнюю оболочку, сформированную атомами металла. Использование металлов позволяет создавать переносчики, обладающие рядом уникальных свойств. Так, их активность, в частности высвобождение терапевтического агента, может быть модулирована термическим воздействием ( инфракрасным излучением ), а также изменением магнитного поля. Взаимодействие гетерогенных твердофазных композитов, например наночастиц металла на поверхности пористого носителя, приводит к появлению новых свойств. Известны наночастицы фуллерены — молекулярное соединение, принадлежащее к классу аллотропных форм углерода (другие — алмаз, карбин и графит) и представляющее собой выпуклые замкнутые многогранники, которые состоят из атомов чистого углерода. Фуллерен (C60) был открыт группой H.W. Kroto, R.E. Smalley, R.F. Curl (1988) в конце 80-х годов прошлого столетия, за что в 1996 г. эти исследователи были удостоены Нобелевской премии по химии. Описаны наночастицы в виде трубок и волокон. Впервые возможность образования таких наночастиц была обнаружена для углерода. В настоя-

щее время подобные структуры получены из нитрида бора, карбида кремния, оксидов переходных металлов и некоторых других соединений. Они могут быть одностен-ными и многостенными, их диаметр варьирует от одного до нескольких десятков нанометров, а длина достигает нескольких микрон. Все указанные формы наномате-рилов используются в медицине, биологии и технике [8]. Следует отметить, что термин «нанобиотехнология» впервые появился в MedLine в 2000 г. [99]. За прошедшие более чем 10 лет опубликовано огромное число исследований, посвященных различным вопросам действия наночастиц. Так, в 2011 г. в обзоре о токсичности и иммуно-токсичности наноматериалов проанализировано 246 источников периодической литературы [88].

С развитием нанотехнологической отрасли выявлено существование наночастиц в окружающей среде и их попадание в организм при дыхании, с пищей, через кожу и при внутривенном введении [118; 142]. Однако до настоящего времени отсутствует полноценный анализ результатов растущего использования наноматериалов в производстве и их выброса в окружающую среду. Недостаточно изучены механизмы их токсичности и потенциального риска для здоровья при контакте с ними. Исследования загрязнения воздуха наночастицами подтвердили, что они могут оказывать более токсичные эффекты на клетки, чем то же самое вещество не в наноформе [133]. В исследованиях in vitro и in vivo показано, что ингаляция, чрескожная абсорбция некоторых нано-частиц и фармакологические нанопрепараты обладают побочными эффектами [121; 134; 137]. В связи с этими данными следует проводить более строгую оценку влияния наноматериалов на здоровье человека и выполнять требования контроля, что зачастую не соблюдается [106].

Наночастицы отличаются от такого же вещества большего масштаба по химическим и физическим свойствам [133]. Специфические механизмы и пути, через которые наночастицы могут оказывать токсическое действие, остаются неизвестными. Описаны различные формы углеродных на-

ночастиц и нанометрических частиц ТЮ(2), которые способны индуцировать опухоли у восприимчивых к опухолевому процессу лабораторных животных.

В исследованиях влияния этих новых конструкций имеется ряд пробелов. Во-первых, есть большой недостаток информации о содержании наноматериалов в продуктах и препаратах. Во-вторых, практически отсутствуют данные о распространении на-ночастиц в окружающей среде. Методы их определения находятся в стадии разработки, являются сложными и дорогостоящими. В-третьих, для определения токсичности и потенциальной канцерогенности наночастиц необходимо параллельное исследование на-номатериалов и их исходных материалов не в наноформе [41].

При решении вопроса о безопасности использования в качестве субстанции для биопрепаратов наночастиц меди типа Си10х, 103 ±2 нм проведено исследование особен -ности структурно-функциональной реорганизации селезенки при внутримышечном их введении. Выявлено увеличение лимфоид-ных фолликулов после второго введения на-ночастиц меди за счет увеличения герминативных центров с пролиферацией лимфоцитов [31].

Серебро, обладающее антимикроб -ным свойством, используется в наноформе для доставки противовоспалительных препаратов. Однако возникает вопрос о возможном его токсическом действии в наноформе. Этот вопрос очень актуален в связи с необходимостью использования наночастиц в хирургической практике. В США ежегодно около 300 тыс. больных после хирургической операции, как правило, переносят вторичную инфекцию [129]. В таких условиях использование наночастиц серебра с антибиотиками является очень перспективным для профилактики и лечения вторичной инфекции. Возникает вопрос, как взаимодействуют такие наночастицы с клетками органа или ткани, куда они попадают. Проведены исследования в культуре адипозных стволовых клеток человека, дифференцирующихся по адипозному или остеогенному путям. Для выявления возможного токсического действия наноча-

стиц серебра (Ag-NPs) размером 10—20 нм в концентрации 0,1 — 100,0 мкг/мл на недифференцированные и дифференцированные стволовые клетки человека, выделенные из жировой ткани, наночастицы серебра прибавляли до или после дифференци-ровки клеток по адипогенному или остео-генному пути. При инкубации клеток с на-ночастицами серебра 10 или 20 нм до или через 14 дней после их дифференциров-ки не выявлена выраженная цитотоксич-ность. Минимальная дозозависимая токсичность отмечена для остеогенных и адипоз-ных клеток при концентрации наночастиц серебра 10 мкг/мл и выше. Поглощение клетками обеих линий наночастиц серебра не изменяло их ультраструктуру, что выявлено с помощью электронного и сканирующего микроскопов, а также не влияло на их конечную дифференцировку. Авторы считают, что наночастицы серебра можно использовать для терапевтических и профилактических целей [129]. В другом исследовании изучено генотоксическое и ци-тотоксическое действие больших размеров наночастиц серебра (90—180 нм) в концентрации 25 мкг/мл на культуру лимфоцитов человека и костномозговые клетки мышей при однократном внутрибрюшин-ном введении наночастиц. Выбранные параметры наночастиц обладали токсическим и генотоксическим действием, что выражалось в апоптозе лимфоцитов и поломках нитей ДНК. Эти изменения выявлены с помощью сканирующего микроскопа и метода ЛНК-комет, жизнеспособность лимфоцитов определяли методами MTT и WST [78]. Полученные данные не могут быть сравнены с предыдущим исследованием, так как были взяты наночастицы серебра больших размеров и большей концентрации. В другом исследовании наночастицы серебра размером 83±22 нм изучали в культуре клеток THP-1, дифференцирующихся в макрофагоподобные клетки, и культуре мононуклеаров периферической крови человека. В популяции макрофаго-подобных клеток под действием наночастиц серебра выявлены активация генов — биомаркеров окислительного стресса с последующим проявлением токсичности AgNPs на

эти клетки. Аналогичный эффект не был зарегистрирован в культуре мононуклеаров периферической крови [83].

При изучении морфологии мягких тканей через 2 и 24 часа после подкожной и внутримышечной инъекций 0,1 мл наночастиц золота разных размеров (15, 50 и 160 нм) были выявлены стереотипные морфологические изменения, не зависящие от размера наночастиц. Через 2 часа после введения в месте инъекции обнаруживали скопления частиц золота, вокруг которых располагались формировавшиеся клеточные инфильтраты, состоявшие преимущественно из макрофагов и полиморфноядерных лейкоцитов, а также большое количество дегранули-рованных тучных клеток. Через 24 часа после введения наночастицы золота не определялись, но более выраженными были признаки воспаления с наличием распространенных клеточных инфильтратов из лимфоцитов и макрофагов. Обращало на себя внимание накопление наночастиц золота в мышечных волокнах.

При внутривенном и пероральном введении наночастиц золота методом атомно-абсорбционной спектроскопии в органах определяли различное количество золота. При хроническом пероральном введении во внутренних органах содержится золота в 5—25 раз меньше, чем через 24 часа после внутривенного введения. При внутривенном введении показатели колебались от 1,0 до 27 мкг/г массы органа, а при пероральном не превышали 3 мкг/г. Возможно, это обусловлено тем, что при пероральном введении большая часть золотых частиц выводится из организма через желудочно-кишечный тракт, прежде чем они успевают проникнуть в кровеносное русло.

После проникновения наночастиц золота в кровеносную систему отмечено размер-зависимое распределение наночастиц золота во внутренних органах. Феномен размерной зависимости сохранялся независимо от метода введения. Однако если при внутривенном введении максимальное накопление золота происходит в печени и селезенке, то при пероральном применении оно накапливается преимущественно в почках. Количественное содержание золота в органах зависит от раз-

мера наночастиц: чем они крупнее, тем выше концентрация золота в единице массы органа. Морфофункциональное состояние органов в большей степени обусловлено размером наночастиц золота и в меньшей степени — их количественным содержанием [33].

В другом экспериментальном исследовании использованы золотые плазмонно-резонансные наночастицы в комбинации с лазерной гипертермией для элиминации спонтанных эпителиальных опухолей молочных желез собак. Локальная лазерная гипертермия с плазмонно-резонансными золотыми наночастицами приводит к регрессии и ин-гибированию роста опухолей у экспериментальных животных. Быстрая и эффективная деструкция опухолевых клеток без повреждения вышележащих тканей возможна на глубине до 8 мм при согласовании длины волны лазерного излучения, соответствующей окну прозрачности биоткани, и пика поглощения золотых плазмонно-резонансных наночастиц. Сочетание фармакологической иммуномоду-ляции и локальной гипертермии с использованием золотых плазмонно-резонансных наночастиц усиливает общую иммунореактив-ность организма экспериментальных животных [34].

Большинство исследователей отдают предпочтение парентеральному введению наночастиц золота в организм животных и человека, в частности внутрикожно-му. Интактная кожа является естественным барьером для наночастиц. Из соединений, усиливающих трансдермальную диффузию, в том числе низкомолекулярных, в настоящее время наиболее известными являются такие сероорганические соединения, как диметилсульфоксид и тиофансульфок-сид. Они обеспечивают практически мгновенное чрескожное всасывание. С учетом большей безопасности и точности местного введения наночастиц непосредственно в ткань эпидермальной опухоли in situ с возможным исключением побочного эффекта накопления во внутренних органах актуальным является исследование проницаемости кожи для наночастиц золота в комплексе с соединениями, усиливающими их транс-дермальную диффузию. При местном нанесении раствора наночастиц с серооргани-

ческими соединениями нет негативных эффектов накопления наночастиц во внутренних органах, нарушения органной и тканевой микроциркуляции, развития в них дистрофических изменений. Установлено, что глубина проницаемости поврежденной кожи при артифициальном химическом контактном дерматите для наночастиц золота в комплексе с сероорганическими соединениями и ультразвуковым воздействием существенно выше, чем проницаемость интактной кожи. Полученные результаты могут быть использованы для разработки лекарственных форм препаратов наночастиц для косметологии, лечения онкологических заболеваний кожи в медицине и ветеринарии [29].

К настоящему моменту установлено, что биологические и токсические действия наноматериалов, в частности наночастиц золота, зависят от размера и формы частиц, дозы и способов введения. Пероральное введение наночастиц золота размером 15 и 50 нм в течение 15 дней приводит к изменению морфокинетики клеточных популяций мезентериальных лимфатических узлов. Морфологические перестройки в мезентери-альных лимфатических узлах свидетельствуют об активации процессов миграции, пролиферации и дифференцировки иммуноком-петентных клеток, что говорит о стимулирующем влиянии наночастиц золота размером 15 и особенно 50 нм на иммунокомпетент-ные клетки лимфатических узлов [13].

В обзоре, посвященном различным вопросам использования наночастиц золота, отмечено, что органы ретикуло-эндо-телиальной системы служат основной мишенью для накопления этих частиц размером 10—100 нм, причем с уменьшением размера равномерность биораспределения увеличивается. Быстрое снижение концентрации частиц в крови и их длительное удерживание в организме связаны с функционированием гепатобилиарной системы. Поскольку накопленные частицы могут выводиться из печени и селезенки в течение 3—4 месяцев, вопрос о дозах и возможных воспалительных процессах исключительно важен. Имеющиеся данные позволяют предположить, что эффект проникновения наноча-стиц через гематоэнцефалический барьер за-

висит от размера, с верхней границей для частиц размером 15—20 нм. Золотые наночастицы диаметром 1—2 нм имеют потенциально более высокую токсичность из-за возможности необратимого связывания с биополимерами клеток [9].

Проведен анализ исследований биокинетики вдыхаемых наночастиц ирридия, углерода и золота по их транслокации, аккумуляции и клиренсу. Важность исследований подчеркивается в аналитичеких обзорах европейского и американского комитетов по изучению распростанения наноматериалов [114; 130].

В экпериментах на крысах и мышах при однократной ингаляции в течение 1 часа наночастиц ирридия размером в диаметре 20 и 80 нм, углерода 25 нм, золота 1,4 и 18 нм выявлено распределение наночастиц по всему организму, включая костный мозг. По своей форме наноча-стицы ирридия и углерода были цепочными агломератами, наночастицы золота представляли собой гладкие сферические образования. Наночастицы ирридия 80 нм в диаметре на порядок меньше представлены во всех исследованных объектах с помощью макро- и микроскопии. Наночастицы ирри-дия 20 нм очень медленно выводятся из органов в течение 6 месяцев наблюдения. В органах плодов беременных крыс определяли небольшую фракцию наночастиц ирридия. Значительные различия в транслокации во всех исследованных органах и тканях отмечены между наночастицами золота 1,4 и 18 нм с общей фракцией 8 и 0,2% соответственно. Через 24 часа после вдыхания транслокация в организме наночастиц золота 18 нм в диаметре была крайне мала; углерода (25 нм) была ниже в 5—10 раз, чем ирридия (20 нм), за исключением печени. Количественное распределение наночастиц в процентном отношении составляло: 10% ирридия, 2% углерода и 0,2% золота. Таким образом, попадание наночастиц с вдыхаемым воздухом ведет к их распределению во всем организме, что является потенциальной угрозой для здоровья [76].

В периодической литературе имеется большее число сообщений о разнообразных реакциях организма или клеточных культур

на наночастицы. Так, наночастицы Pl, Pd, Ni, Co модулируют in vitro продукцию цито-кинов Т-хелперов 1-го типа, а наночастицы Ti, одно- и многослойные углеродные трубки изменяют выработку цитокинов Т-хелперов 2-го типа. Введение наночастиц вызывает у экспериментальных животных в легких увеличение экспрессии цитокинов ИЛ-lß, воспалительного белка макрофагов MIP-1a, а также p38 MAPK — одной из протеинкиназ сигнальных путей каскада MAPK [66].

В последние годы опубликованы результаты исследований углеродных нанотру-бок, проводимых в США группой под руководством Castranova Vincent ( National Institute for Occupational Safety and Health, Morgantown, West Virginia, United States). На экспериментальных животных, подвергая их хронической экспозиции воздухом, загрязненными углеродными нанотруб-ками, а также используя различные методы их введения, ученые показали, что все типы исследованных нанотрубок вызывали кислородный стресс и воспалительный процесс в легких. Кроме того, установлена однотипность патогенетических свойств многослойных углеродных нанотрубок и асбестовых волокон при попадании их в легочную ткань. Выявлены острые воспалительные изменения в ткани легких с отложениями наночастиц, развитием гранул оматоз-ных изменений в месте расположения больших агломератов нанотрубок, быстро прогрессирующим альвеолярным интерстици-альным фиброзом, что сопровождается нарушением в мРНК воспалительных цитокинов. Внутрибрюшинное введение нанотру-бок приводило к развитию абдоминальной мезотелиомы у экспериментальных животных. При использовании методов глобальной липидомики, протеомики и транскрип-томики при анализе нарушений в тканях, индуцированных наночастицами, получены подтверждения того, что помимо кислородного стресса клеточные повреждения могут быть результатом прямого взаимодействия наночастиц с клеточными структурами. Анализ данных по влиянию наночастиц и нанотрубок в обзоре, опубликованном в 2011 г. Ann F. Hubbs, коллегой Castranova Vincent, показал, что наночастицы способ-

ны проходить через клеточные и внутриклеточные барьеры, взаимодействовать и ги-бридизироваться с субклеточными структурами, включая микротрубочки и фрагменты ДНК. Все это способствует возникновению патологических реакций, включая воспаление, фиброз, аллергические реакции, изменения в сердечно-сосудистой системе. Наночастицы связываются с сывороточными белками и действуют как гаптены: активируют каскадную реакцию системы комплемента, нарушают баланс Th1/Th2 клеток, приводят к гемолизу и тромбогенезу, вызывают раскоординированость в реакциях адаптивного или врожденного иммунитета. Выявленные влияния наноматериалов с одинаковым успехом приводят к гиперактивации иммунных реакций или к их супрессии [58; 88; 138; 139].

В исследованиях ученых из Queen's Medical Research Institute, MRC/University of Edinburgh Centre for Inflammation Research, проведенных под руководством профессора К. Donaldson, изучены нановолокна различной длины. Изменения в ткани легкого отмечены при длине нановолокон более 5 мкм, когда в легких образовывались агломераты с последующим развитием воспалительного процесса. Авторы считают, что если эти данные подтвердятся в других исследованиях, то это поможет производить волокна безопасной длины для снижения риска развития ме-зотелиомы. Это чрезвычайно актуально, так как уровень заболеваемости мезотелиомой за 30 лет вырос почти в 4 раза [111; 131].

В исследованиях, проводимых под руководством профессора Y. Volkov в Trinity College Dublin, Ireland, показано, что различные наночастицы, находящиеся в воздухе, способны вызывать легочную патологию. Проведено исследование токсического эффекта наночастиц диоксида кремния in vitro на клетки THP-1 моноцитарной лейкемии и A549 альвеолярные эпителиальные клетки человека. Аморфные наночастицы диоксида кремния различных размеров и концентраций (0,01, 0,1 и 0,5 мг/мл) способны индуцировать похожие на стресс изменения в клетках, что проявляется активацией сигнального транскрипционного фактора —2 (АТФ-2), одного из представителей се-

мейства факторов транскрипции, регулирующих экспрессию генов в ответ на различные стрессорные сигналы. Обнаруженная активация фактора АТФ-2 наночастицами оксида кремния сопровождается фосфорилировани-ем протеинкиназ JNK и p38. Эти данные заставляют с большой осторожностью использовать наночастицы в биомедицине и биотехнологии [108].

В настоящее время основным антигенным фактором в развитии аутоиммунных заболеваний и ревматоидного артрита считают так называемый цитруллиновый остаток — посттрансляционную модификацию аминокислоты аргинина. Цитруллинирование, или деиминизация, — ферментативный процесс, в результате которого положительно заряженная N^-группа аминокислоты аргинина подвергается гидролизу с образованием нейтральной кислородной группы в составе пептида цитруллина, что приводит к биохимическим и конформационным изменениям белка или пептида. Это преобразование в организме осуществляется ферментами пептидиларгининдеиминазами (ПАД). Цитруллинированные белки или пептиды распознаются как чужеродные, и сооствет-ственно происходит индукция аутоиммунного ответа в организме [79]. Этой проблеме посвящено исследование научного центра Trinity College Dublin, Ireland, в котором показано, что широкий спектр наноматериалов, включая ультрадисперсную сажу, углеродные нанотрубки, частицы диоксида кремния различного диаметра (20—400 нм), индуцируют цитруллинацию белка в исследованных клеточных линиях человека A549 и THP-1, а также в легочной ткани подопытных мышей. Данный процесс осуществлялся через ПАД-зависимый механизм. Ингибиция активности ПАД редуцировала цитруллинирование белков в клетках, обработанных наночастицами. Блокирование кальциевых каналов также ингибировало цитруллинирование белков, индуцированное наночастицами. С помощью глобальной про-теомики были идентифицированы белки, подвергшиеся цитруллинированию. Авторы считают, что использование наночастиц может приводить к развитию аутоиммунного процесса [107].

Проанализировано более 20 сообщений периодической литературы, в которых изучено влияние углеродных нановолокон на разные функции клеток органов-мишеней с применением метаанализа. Выявлено, что углеродные нановолокна проникают в клетки органов-мишней человека и вызывают в них различные изменения вплоть до их гибели. В этой связи авторы высказывают мнение о необходимости разработки средств персональной защиты сотрудников, связанных с производством или работой с углеродными нано-волокнами, а также контроля за концентрацией этих образований в окружающей среде [77].

Наночастицы различаются по размеру, поверхностному заряду, гидрофильно-сти или гидрофобности, а также по стери-ческому эффекту окутанных наночастиц, дающих возможность быть совместимыми с организмом. В исследовании показано, что полистероловые наносферы с бычьим сывороточным альбумином не вызывают иммунного ответа [105]. Однако такие конструкции наночастиц с полимерами способствуют образованию антител к полимерам с последующей элиминацией этих частиц из кровяного русла, что нежелательно для фармакокинетического профиля введенных наносфер [89].

Интенсивные исследования в области создания новых лекарственных средств или диагностических систем на основе нанотех-нологий выдвигают на первый план вопрос о том, как избежать активации антигенного распознавания и развития иммуного процесса в ответ на введение нанопрепаратов. Задача состоит в том, чтобы избежать запуска защитных механизмов, таких как активация системы комплемента, или провоспа-лительных цитокинов при парентеральном введении нанопрепаратов, а также возникновения аутоиммунных заболеваний.

В обзоре, посвященном наночастицам и иммунной системе, суммированы данные об иммуностимулирующем, иммуносупрес-сивном, иммунотоксическом действии нано-частиц, рассмотрены способы их доставки в организм в эксперименте. Отмечено, что в настоящее время в зависимости от поставленных задач используются различные спо-

собы доставки наночастиц в орган, ткань и клетку [155].

Наноплатформы. Для полимерных наночастиц, нагруженных препаратами, создаются платформы из биодеградированных полимеров, в которых инкапсулирован антиген, вакцина или препарат. При внутрикож-ном введении частицы размером ~25 нм, попадая в лимфатические капилляры и соответственно лимфатические узлы, активируют каскад системы комплемента и развитие иммунного ответа [127].

Нанолипосомы могут собираться на одном или большем числе бислоя амфипатич-ных липидных молекул. Организация этих липосом преследует цель избежать иммунологического распознавания препаратов и запуска иммунных реакций на антиген, вакцину или препарат, инкапсулированный в на-ночастицах. Они используются для лечения рака и различных инфекций. Следует отметить, что поверхностный заряд липосом играет важную роль, менее иммуногенны липо-сомы с анионным или нейтральным зарядом

[113].

Наноэмульсии — термодинамически устойчивые системы, состоящие из чрезвычайно мелких капель размером в диаметре от 5 до 200 нм, для формирования которых обычно используют масло, воду, поверхностно-активное вещество или сурфактант и вспомогательное поверхностно-активное вещество. Эту форму наночастиц применяют в качестве носителя для интраназальных вакцин против гепатита, ВИЧ-инфекции, гриппа, сибирской язвы и др. [103].

Твердые липидные наночастицы — коллоидные частицы твердого липидного ма-трикса, стабильного при физиологических показателях температуры, размер которых может приближаться к одному микрону. Их положительный поверхностный заряд позволяет переносить гены внутрь клеток, т.е. транспортировать нуклеиновые кислоты для генной терапии. Такой подход может стать инструментом для лечения заболеваний, при которых сейчас можно лишь облегчить симптомы. В настоящее время для доставки генов в клетку используют различные вирусы, способные связываться с клеточной поверхностью и проникать в клетку. Этот ме-

тод активирует иммунологический ответ, что нежелательно. Однако такие липидные на-ночастицы могут подвергаться фагоцитозу с активацией классического пути иммунологического распознавания и запуском реакций врожденного иммунитета или развитием фиброзных очагов в месте, где фагоцитирующие клетки не смогли завершить процесс фагоцитоза и погибли [93].

Системы направленной доставки препаратов. Для разработки методов направленной (таргетной) достав -ки препаратов используют наноразмерный (1— 100 нм) переносчик, содержащий инкапсулированный, диспергированный, адсорбированный или конъюгированный препарат. В целях дополнительного повыше -ния проницаемости микрососудов в ткани-мишени могут применяться такие физические факторы, как ультразвук [116] и гипертермия [104]. Для обеспечения эффективного переноса требуется продолжительная циркуляция лекарственных наночастиц в кровотоке. Немодифицированные наночастицы достаточно быстро опсонизируются, затем захватываются клетками ретикулоэн-дотелиальной системы. «Маскирование» на-ночастиц наиболее часто достигается за счет их покрытия слоем полиэтиленгликоля, который характеризуется химической инертностью и низкой иммуногенностью. Показано, что время нахождения в кровотоке покрытых полиэтиленгликолем липосом составляет от 15 до 24 часов у грызунов и до 45 часов у человека [153]. Использование перечисленных систем доставки наноматериалов весьма перспективно при понимании взаимодействия наночастиц с многочисленными звеньями иммунной системы. В этой проблеме первоочередная задача заключается в расшифровке физико-химических параметров наноматериалов, которые определяют их влияние на активацию иммунной системы [155].

Таким образом, терапевтические препараты с наночастицами должны проходить очень тщательный иммуногенетический и им-мунотоксикологический анализ перед их внедрением в медицинскую практику [67; 69; 88]. К тому же иммунологическое распознавание наночастиц может значительно ослож-

нить использование их в качестве терапевтических препаратов. Естественно, поиск способов создания толерантности к вводимым в организм наночастицам вместо развития иммунологического распознавания является приоритетным направлением в фармакологической нанотехнологии [49; 84; 155].

Малые дозы химических веществ — гормезис

За последнее десятилетие сформировалось новое направление в медико-биологических исследованиях — изучение влияния малых доз химических веществ и препаратов на иммунную систему с современных молекулярно-генетических позиций. Эти исследования направлены на решение важной фундаментальной проблемы, которая имеет отношение к вопросам как экологической безопасности, так и клинической медицины. Например, теория адаптации и стресса, сформулированная в середине прошлого столетия [135], в настоящее время нашла свое развитие в феномене перекрестной адаптации организма в ответ на действие отрицательных антропогенных факторов. Исследователи установили, что устойчивость организма к воздействию одного фактора сопровождается повышением резистентности, толерантности к другим отрицательным стресс-факторам, которые действуют одновременно или с небольшим интервалом времени [73; 81; 120]. Адаптивная мультирезистентность объясняется явлением гормезиса (hormesis) — инвертированной реакцией дозы или U-эффектом в виде двухфазового действия химических веществ ( ксенобиотиков, лекарств и природных ядов) , при котором малые дозы вызывают стимуляцию, а большие — ингибирование биологических показателей. Установлено, что гормезисные зависимости «доза — эффект» встречаются у различных представителей биоты, начиная от вирусов и бактерий и заканчивая приматами и человеком с широким диапазоном доз. Этот феномен был описан в 1888 г. как правило Arndt-Schulz, являющийся основой гомеопатии [39; 141]. В современной литературе его исследуют применительно к низким дозам токсических веществ, ионизирующе-

го облучения и др. [54; 56; 100; 101; 119; 140; 141]. Феномены перекрестной адаптации и гормезиза тесно связаны с устойчивостью организма к отрицательным воздействиям и возможностью активации адаптивных процессов. В механизме реакции клетки при этих феноменах большую роль играет ряд каскадов внутриклеточной сигнализации, а также белки теплого шока [24]. Как показано в проведенном исследовании in vivo и in vitro, некоторые химические препараты (аммиак, уксусная кислота и ди-этиловый эфир) способны вызывать стрессовый ответ лимфоидных клеток, сопровождающийся увеличением продукции провос-палительных цитокинов, оксида азота, белков теплового шока HSP70 и HSP90, а также активацию сигнальных каскадов NF-кВ и SAPK/JNK. Среди исследованных химических токсинов аммиак был наиболее эффективным индуктором стрессового ответа. Он вызывал сопоставимые по уровню стрессовые ответы в лимфоцитах и макрофагах мышей. Установлено, что диета, обогащенная липорастворимыми антиоксидантами (а-токоферолом, Р-каротином и кофермен-том Q9), снижает токсическое воздействие аммиака, уменьшая пики продукции белков теплового шока, а также подавляет активацию каскадов NP-кВ и SAPK/JNK. В ма-крофагальных клетках линии RAW 264.7 аммиак стимулирует экпрессию TLR4 и продукцию провоспалительных цитокинов, а также вызывает активацию каскадов сигнальной трансдукции NF-кВ и SAPK/JNK. Применение ряда ингибиторов активности сигнальных путей (CLI-095, SP600125, IKK XII, ОхРАРС) показало, что в клетках RAW 264.7 наиболее заметный защитный эффект наблюдается при использовании ингибитора классического пути активации каскада NF-kB. Несмотря на то что провоспа-лительные ответы, вызванные различными химическими препаратами, демонстрировали очевидное сходство, ингибиторный анализ выявил различие механизмов формирования стрессового ответа на разные вещества [24].

Активно изучается роль белков сигнальных каскадов в формировании ответов организма на действие повреждающих фак-

торов сверхслабой интенсивности, которые присутствуют в сфере деятельности человека. Два независимых сигнальных пути р38-МЛРК и участвуют в определении

клеточных реакций. Установлено, что р38-МЛРК и ЖК антагонистически контролируют клеточные процессы — онкогенную трансформацию и пролиферацию. Баланс между этими двумя стресс-сигнальными путями определяет дальнейшую судьбу клеточных реакций, что связано со стресс -факторами окружающей среды и дальнейшей реакцией клеток иммунной системы на полученный стресс, который может вести к ингибиции клеточного цикла, онкогенной трансформации или регенерации взрослых тканей [150; 151]. Вместе с тем накоплен большой материал, показывающий важную роль системы Кох (НАДФ • Н-оксидаза, или КЛБРН-оксидаза Кох) в сигнальной трансдукции при клеточном стресс-ответе. Эта система может активироваться при действии на клетку химических, физических и биологических стресс-факторов. Кох-зависимая генерация активных форм кислорода в ответ на клеточный стресс может действовать как система сигнала тревоги, которая переводит клетку в состояние стресс-устойчивости с помощью интеграции и амплификации стресс-сигналов, обеспечивая в дальнейшем защиту против клеточных изменений [120]. Эта система может активировать сигнальные пути р38-МЛРК и ШКв, которые являются основной клеточной стресс-реагирующей сигнальной сетью. Система Кох участвует в развитии стрессорной перекрестной толерантности. Активация клеток с помощью Кох может увеличивать адаптацию клеток к стрессу, в то же время система Кох может индуцировать сигналы к апоптозу клеток при серьезных их повреждениях. На поздней стадии после повреждения система Кох участвует в восстановлении тканей, модулируя клеточную пролиферацию, ангиогенез и фиброз. Авторы полагают, что система Кох, возможно, играет интегральную роль в клеточном стресс-ответе и последующем процессе репарации тканей [90].

Стимулирующий эффект малых и сверхмалых доз прослеживался при изуче-

нии токсических эффектов широкого круга неорганических и органических соединений в экспериментальных исследованиях in vivo и in vitro при условии мониторинга большого числа доз и концентраций. При этом обнаружение токсических эффектов в опытах с дозами химических веществ ниже порога хронического действия авторы считают «парадоксальной токсичностью» [39]. Этот термин в отечественной литературе был описан в 2001 г. С.В. Криштопенко с соавт. [18]. В последние годы эффект парадоксальной токсичности выявлен при исследовании различных доз диоксина, обнаружены новые формы «диоксиновой патологии». При низких уровнях воздействия диоксинов для них характерен значимый рост системной соматической патологии на фоне высокого пула клеток с повышенным уровнем цитотоксических и цитогенетиче-ских перестроек. При увеличении уровней экспозиции встречаемость «диоксиновой патологии» снижается, что авторы относят к явлению парадоксальной токсичности [26]. Кроме того, обнаружено новое явление — активация диоксинами многих ассоциированных с опухолями и инфекция -ми диоксин-чувствительных вирусов, включая вирус гриппа птиц (H5N1). Эти результаты открыли перспективы для поиска способов предупреждения потенциал ь-ных опасностей диоксинового загрязнения на территории России. В окружающей среде умеренных и особенно северных широт диоксины сохраняются, мигрируют и перераспределяются гораздо дольше, чем в тропиках. Вследствие этого возникают более устойчивые, а потому и более опасные очаги загрязнения. В таких условиях реальными становятся достаточно продолжительное патогенное воздействие диоксинов на природу и человека, высокая вероятность формирования и развития в нескольких поколениях людей «диоксиновой патологии» [28].

При исследовании влияния хлора, применяемого для очистки воды, обнаружено стимулирующее действие диоксида хлора на рост титра Salmonella typhimurium по сравнению с ее числом в необработанной воде. По мнению авторов, хлор и его соединения

как превалирующие средства обеззараживания воды во всем мире в остаточных концентрациях, регламентируемых нормативными документами, в числе других факторов оказывают горметическое стимулирующее влияние на рост патогенной микрофлоры. Это обеспечивает персистенцию циркуляции патогенов в водной среде и питьевой воде во взаимосвязи с круглогодичной спорадической заболеваемостью населения [23].

Сторонниками идеи гормезиса являются, как правило, авторитетные мировые эксперты в области биологических эффектов. Активные исследования гормезиса в рамках токсикологии и влияния малых доз на активацию различных систем организма, в том числе иммунной системы, проводит более 25 лет профессор Edward J. Calabrese с сотрудниками из Массачусетского университета, причем данный феномен рассматривается ими применительно к химическим токсикантам, химиотерапии онкологических и аутоиммунных заболеваний, а также радиационному воздействию в низких дозах [52-56].

E.J. Calabrese и L.A. Baldwin отмечали: одной из главных причин отсутствия положительных эффектов малых доз химических соединений (хотя они на самом деле реальны) является то, что исследователи не искали их и не разработали соответствующих экспериментов для их выявления [53; 55].

Высказывается мнение, что термин «гормезис» находит все более широкое применение в биологии и биомедицине. Однако сегодня преждевременно регулировать гор-мезисные зоны для химических веществ на клетки, в том числе иммунной системы. Сторонники развития этого направления отмечают, что имеется ряд важных положений, препятствующих внедрению этого феномена в медико-биологические исследования. Существующие методические и методологические возможности не подтверждают универсальности химического гормезиса как биологической закономерности в 100% случаев. Это происходит из-за того, что нет всестороннего изучения явления «доза — эффект». Анализ литературы не дает реального представления о частоте встречаемости феномена гормезиса в природе. Одновременной

оценки частоты негормезисных зависимостей «доза — эффект» для выяснения частоты гормезиса не делается. В этой связи химический гормезис до сих пор имеет ограничения для использования в медицине и биологии [112]. В публикации 2012 г. E.J. Calabrese рекомендует изучить зависимость «доза — ответ» при исследованиях с наночастицами, чтобы избежать их токсического эффекта [115]. В большом обзоре, посвященном принципам гомеопатии и современным исследованиям с наночастица-ми, отмечено, что гомеопатические препараты находят свою нишу и проявляют свое биологическое действие как наноструктуры [42]. Нельзя не отметить обзор литературы по иммуностимулирующему действию гомеопатических препаратов, а также аллотропных препаратов, взятых в гомеопатических разведениях. Авторы собрали более 100 сообщений, посвященных этой тематике, что заслуживает особого внимания [43].

Попытки проанализировать феномен гормезиса с помощью математических моделей пока не оказались успешными [44]

Описанные бифазные реакции на дозу позволяют объяснить спорные вопросы чувствительных субпопуляций и провести углубленные исследования молекулярно-генетических механизмов реакции на стрес-сорные влияния окружающей среды [85].

Заключение

Таким образом, пестициды оказывают в основном супрессивное и токсическое действие на различные звенья иммунной системы. Ароматические углеводороды вызывают раскоординированность показателей иммунной системы, а металлы оказывают три вида действия на нее: в физиологических концентрациях, являясь микроэлементами, они стимулируют многие процессы в иммунной системе, при их недостатке происходит замедление иммунореактивности и развитие иммунопатологических состояний, а при повышенной концентрации проявляется их имму-нотоксическое действие.

Использование наночастиц дает возможность проводить целенаправленное лечение различных заболеваний и вакцинопро-филактику. В этом новом направлении меди-

цины и биологии остается один чрезвычайно важный вопрос — как избежать активации антигенного распознавания и развития иммуного процесса в ответ на введение нанопрепаратов.

Выявленные феномены гормезиса и перекрестной адаптации организма создают основу для развития нового направления в исследованиях реакции организма и клетки на стрессорные факторы окружающей среды.

Литература

1. Алексеева О. Г. Иммунология профессиональных хронических бронхо-легочных заболеваний. М.: Медицина, 1978.

2. Антоньев А.А. Опыт изучения профессиональных дерматитов химического гене-за: Дис. ... д-ра мед. наук. М., 1967.

3. Атдаева М.К. Повышение неспецифической резистентности организма с помощью иммунокоррекции для профилактики ОРЗ на предприятиях Туркменистана: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. СПб., 2000.

4. Белан С.Р., Грапов А.Ф., Мельникова Г.М. Новые пестициды: Справочник. М.: Грааль, 2001.

5. Белов Д. А. Химические методы и средства защиты растений в лесном хозяйстве и озеленении: Учеб. пособ. для студ. М.: МГУЛ, 2003.

6. Бруевич Т.С. Профессиональные аллергические дерматозы (этиология, патогенез). М.: Медицина, 1982.

7. Герунов Т.В Иммунотоксические эффекты синтетических пиретроидов и возможности их фармакокоррекции у животных: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. Казань, 2009.

8. Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. М.: Физматлит, 2007.

9. Дыкман Л.А., Хлебцов Н. Г. Золотые наночастицы в биологии и медицине: достижения последних лет и перспективы // Acta Naturae. 2011. Т. 3. № 2. С. 37-58.

10. Дуева Л.А. Значение специфических аллергических реакций для диагностики

бронхиальной астмы, обусловленной профессиональным воздействием формальдегида // Сборник трудов Всесоюзной научной конференции «Бронхиальная астма» (Москва, 2—3 декабря 1974 г.). М., 1974. С. 108-109.

11. Ермолова Л.В., Проданчук Н.Г., Жминько П. Г., Лепешкин И. В. Сравнительная оксикологическая характеристика новых неоникотиноидных инсектицидов // Современные проблемы токсикологии. 2004. № 2. С. 4-7.

12. 3агидуллин Т.З. Экспериментальное изучение механизма аллергического действия эпоксидных соединений // Гигиена труда и профзаболевания. 1970. № 9. С. 52-54.

13. Злобина О.В., Бугаева И.О., Маслякова Г.Н. и др. Морфокинетика клеточных популяций мезентериальных лимфатических узлов под влиянием золотых наночастиц в эксперименте // Саратовский научно-медицинский журнал. 2011. Т. 7. № 2. С. 354-357.

14. Зурочка А.В., Бастрон А.С., Кремлева Е.С. и др. Оценка влияния профессиональной вредности на состояние иммунной системы и уровень онко-маркеров у работников электродного завода г. Челябинска // Сибирский он-клогический журнал. 2005. № 1 (13). С. 62-66.

15. Климова Е.М., Звягинцева О.В., Божков А.И. Изменение соотношения белковых фракций и концентрации гуморальных сывороточных факторов после действия сернокислой меди у экспериментальных животных / / Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского. Серия «Биология, химия». 2010. Т. 23 (62). № 4. С. 117-124.

16. Козлюк А.С., Анисимова Л.А., Шройт Н.Г. Иммунологические методы в гигиенических исследованиях. Кишинев, 1987.

17. Косарев В.В., Бабанов С.А. Профессиональная патология: исторический очерк развития и современность // Новости медицины и фармации. 2011.

№ 19 (364).

18. Криштопенко С.В., Тихов М.С., Попова Е.Б. Парадоксальная токсичность. Н. Новгород: НГМА, 2001.

19. Лунев М.И. Мониторинг пестицидов в окружающей среде и продукции: эколго-токсикологические и аналитичекие аспект / / Российский химический журнал (ЖРХО им. Д.И. Менделеева. 2005. Т. XLIX. № 3. С. 64-70.

20. Мартынов А.И., Голубева Н.Н., Титова А. В., Зверев Д. С. Иммунный статус и качество жизни населения при воздействии антропогенных факторов химической природы / / Физиология и патология иммунной системы. Иммунофармакогнетика. 2010. № 3 (12). С. 3-23.

21. Мельников H.H. Пестициды. Химия, технология и применение. M., 1987.

22. Мельников H.H., Новожилов К.В., Белан С.Р. Пестициды и регуляторы роста растений: Справочное издание. М.: Химия, 1995.

23. Мокиенко А.В., Петренко Н.Ф. Гормезис как пусковой механизм регулятор -ных мутаций и его роль в формировании мультирезистентности бактерий // Современные проблемы токсикологии. 2011. № 5. С. 47.

24. Парфенюк С.Б. Сравнительное исследование эффектов токсинов различной природы на стрессовый ответ лимфоид-ных клеток. Роль некоторых каскадов внутриклеточной сигнализации: Дис. ... канд. биол. наук. Пущино, 2011.

25. Петленко С.В., Смирнов B.C., Жекалов А.Н. Иммунотоксический эффект острых отравлений фосфороргани-ческими инсектицидами // Медицинские аспекты радиационной и химической безопасности. СПб., 2001.

26. Позняков С.П., Румак B.C., Софронов Г.А., Умнова Н.В. Диоксины и здоровье человека. Научные основы выявления диоксиновой патологии. СПб.: Наука, 2006.

27. Прокопьева О.Б. Оценка уровней онко-маркеров и состояние иммунной систе-

мы у работников промышленных предприятий г. Челябинска: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. Челябинск, 2003.

28. Румак В.С., Чинь Куок Кхань, Кузнецов А.Н. и др. Воздействие диоксинов на окружающую среду и здоровье человека // Вестник РАН. 2009. Т. 79. № 2. С. 124-130.

29. Савенкова М.В. Экспериментально-морфологическое исследование проницаемости кожи для наночастиц золота в комплексе с сероорганическими соединениями: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. Ульяновск, 2012.

30. Саидов М.З., Орадовская И.В., Мартынов А.И. и др. Клинико-иммуно-логическая оценка состояния иммунной системы у рабочих химического производства // Иммунология. 1990. № 5. С. 38-41.

31. Сизова Е.А., Лебедев С.В., Полякова В.С., Глущенко Н.Н. Структурно-функциональная реорганизация селезенки крыс при внутримышечном введении наночастиц меди типа CU10X // Вестник ОГУ. 2010. № 2 (108). С 129-132.

32. Славков Б.И., Манджиев И.Х. Изучение влияния свинца, марганца и цинка на некоторые показатели реактивности организма и неспецифическую заболеваемость // Гигиена труда и профзаболевания. 1968. № 10. С. 22-26.

33. Сулейманова Л.В. Морфологические изменения в органах и тканях экспериментальных животных при воздействии наночастиц золота: Дис. ... канд. мед. наук. Саратов, 2009.

34. Терентюк Г.С. Иммунологическая реактивность при экспериментальном воздействии лазерной гипертермии с наноча-стицами на опухолевые ткани: Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Ульяновск, 2009.

35. Толстов Д.В. Массовая антигенспецифи-ческая иммунопрофилактика у жителей нефтедобывающего региона Западной Сибири: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. М., 2000.

36. Уйба В.В., Хаитов Р.М. Биомедицинская безопасность, аллергия и иммунитет. М.:

ВИНИТИ РАН, 2011.

37. Федоров Ю.Н., Герунов Т.В., Бойко Т.В., Гонохова М.Н. Иммунотоксические эффекты нейротропных пестицидов / / Российский иммунологический журнал. 2012. Т. 6 (14). № 3 (1). С. 154-156.

38. Хаитов Р.М., Пинегин Б.В., Истамов Х.И. Экологическая иммунология. М.: ВНИРО, 1995.

39. Шафран Л.М., Мокиенко А.В., Петренко Н.Ф. и др. К обоснованию гормезиса как фундаментальной биомедицинской парадигмы (обзор литературы и результатов собственных исследований) // Современные проблемы токсикологии. 2010. № 2-3. С. 13-23.

40. Aldosary B.M., Sutter M.E., Schwartz M., Morgan B.W. Case series of selenium toxicity from a nutritional supplement // Clinical Toxicology. 2012. № 50 (1). P. 57-64.

41. Becker H., Herzberg F., Schulte A., Kolossa-Gehring M. The carcinogenic potential of nanomaterials, their release from products and options for regulating them // International Journal of Hygiene and Environmental Health. 2011. № 214 (3). P. 231-238.

42. Bell I.R., Koithan M. A model for homeopathic remedy effects: low dose nanoparticles, allostatic cross-adaptation, and time-dependent sensitization in a complex adaptive system // BMC Complementary and Alternative Medicine. 2012. № 12 (1). Р. 191.

43. Bellavite P., Ortolani R., Conforti A. Immunology and homeopathy. 3. Experimental studies on animal models // Evidence-based Complementary and Alternative Medicine. 2006. № 3 (2). Р. 171-186.

44. Belz R.G., Piepho H.P. Modeling effective dosages in hormetic dose-response studies // PLoS One. 2012. № 7 (3). Р. e33432.

45. Bernstein D.I., Patterson R., Zeiss C.R. Clinical and immunologic evolution of trimellitic anhydride - and phtalic anhydride - exposed workers using a questionnaire with comparative analysis

of enzyme-linked immunosorbent and radioimmunoassay studies // The Journal of Allergy and Clinical Immunology. 1982. Vol. 70. P. 393-398.

46. Bernstein J.A., Ghosh D., Sublett W.J. et al. Is trimellitic anhydride skin testing a sufficient screening tool for selectively identifying TMA-exposed workers with TMA-specific serum IgE antibodies? // Journal of Occupational and Environmental Medicine. 2011. № 53 (10). P. 11221127.

47. Biro A., Pallinger E., Major J. et al. Lymphocyte phenotype analysis and chromosome aberration frequency of workers occupationally exposed to styrene, benzene, polycyclic aromatic hydrocarbons or mixed solvents // Immunology Letters. 2002. Vol. 81. № 2. P. 133-140.

48. Bonham M., O'Connor J.M., Hannigan B.M., Strain J.J. The immune system as a physiological indicator of marginal copper status? // British Journal of Nutrition. 002. Vol. 87. № 5. P. 393-403.

49. Boraschi D., Costantino L., Italiani P. Interaction of nanoparticles with immunocompetent cells: nanosafety considerations // Nanomedicine. 2012. № 7 (1). P. 121-131.

50. Bradberry S.M., Cage S.A., Proudfoot A.T., Vale J.A. Poisoning due to pyrethroids // Toxicological Reviews. 2005. № 24 (2). P. 93-106.

51. Brenneisen P., Steinbrenner H., Sies H. Selenium, oxidative stress and health aspects // Molecular Aspects of Medicine. 2005. Vol. 26. № 4-5. P. 256-267.

52. Calabrese E.J., Bachmann K.A., Bailer A.J. et al. Biological stress response terminology: Integrating the concepts of adaptive response and preconditioning stress within a hormetic dose-response framework // Toxicology and Applied Pharmacology. 2007. Vol. 222. № 1. P. 122-128.

53. Calabrese E.J., Baldwin L.A. Application of hormesis in toxicology, risk assessment and chemotheraupeutics // Trends in Pharmacological Sciences. 2002. Vol. 23. № 7. P. 331-337.

54. Calabrese E.J., Baldwin L.A. Hormesis as a biological hypothesis // Environmental Health Perspectives. 1998. Vol. 106. Suppl 1. P. 357-362.

55. Calabrese E.J., Baldwin L.A. Hormesis: U-shaped dose responses and their centrality in toxicology // Trends in Pharmacological Sciences. 2001. Vol. 22. № 6. P. 285291.

56. Calabrese E.J., McCarthy M.E., Kenyon E. The occurrence of chemically induced hormesis // Health Physics. 1987. Vol. 52. № 5. P. 531-541.

57. Calderyn-Segura M.E., Gymez-Arroyo S., Villalobos-Pietrini R. et al. Evaluation of genotoxic and cytotoxic effects in human peripheral blood lymphocytes exposed in vitro to neonicotinoid insecticides news // Journal of Toxicology. 2012. P. 612-647.

58. Castranova V., Schulte P.A., Zumwalde R.D. Occupational nanosafety considerations for carbon nanotubes and carbon nanofibers // Accounts of Chemical Research. 2012. Dec. 5.

59. Clinical Immunology: guidelines for its organization, training and certification. Relationships with allergology and other medical disciplines ( WHo/iUIS/IAACI Report) // Clinical Immunology and Immunopathology. 1993. Vol. 69. P. 234243.

60. Costa C., Silvari V., Melchini A. et al. Genotoxicity of imidacloprid in relation to metabolic activation and composition of the commercial product // Mutation Research. 2009. Vol. 672. № 1. P. 40-44.

61. Dardenne M. Zinc and immune function // European Journal of Clinical Nutrition. 2002. Vol. 56. Suppl. 3. P. 20-23.

62. Davies T.G., Field L.M., Usherwood P.N., Williamson M.S. DDT, pyrethrins, pyrethroids and insect sodium channels // IUBMB Life. 2007.Vol. 59. № 3. P. 151162.

63. Deng J.Sh., Beutner E.H. Effect of formaldehyde, glutaraldehyde and sucharase on the tissue antigenicity // International Archives of Allergy and Applied Immunology. 1974. Vol. 47. P. 562-569.

64. Dhawan A., Ferenci P., Geubel A. et al. Genes and metals: a deadly combination // Acta Gastroenterologica Belgica. 2005. Vol. 68. № 1. P. 26-32.

65. Diel F., Horr B., Borck H., Irman-Florjanc T. Pyrethroid insecticides influence the signal transduction in T helper lymphocytes from atopic and nonatopic subjects // Journal of Inflammation Research. 2003. Vol. 52. № 4. P. 154-163.

66. Di Gioacchino M., Petrarca C., Lazzarin F. et al. Immunotoxicity of nanoparticles // International Journal of Immunopathology & Pharmacology. 2011. Vol. 24. Suppl 1. P. 65S-71S.

67. Dobrovolskaia M.A., Aggarwal P., Hall J.B., McNeil S.E. Preclinical studies to understand nanoparticle interaction with the immune system and its potential effects on nanoparticle biodistribution // Molecular Pharmaceutics. 2008. № 5. P. 487-495.

68. Drexler K.E. Engines of creation the coming era of nanotechnology. N.Y.: Anchor Books, 1986.

69. Dwivedi P.D., Tripathi A., Ansari K.M. et al . Impact of nanoparticles on the immune system // Journal of Biomedical Nanotechnology. 2011. Vol. 7. № 1. P. 193-194.

70. Eisenbud M., Lisson J. Epidemiological aspects of beryllium-induced nonmalignant lung disease: a 30-year update // Journal of Occupational Medicine. 1983. Vol. 25. № 3. P. 196-202.

71. Evaluation and use of epidemiological evidence for environmental health risk assessment: WHO guideline document. Environ (WHO Report) // Health Perspectives. 2000. Vol. 108. № 10. P. 997-1002.

72. Faber C., Gabriel P., Ibs K.H., Rink L. Zinc in pharmacological doses suppresses allogeneic reaction without affecting the antigenic response // Bone Marrow Transplantation. 2004. Vol. 33. P. 12411246.

73. Fregly M.J. Cross-adaptations and their significance // Revue Canadienne de

Biologie. 1971. Vol. 30. № 3. P. 223-237.

74. Fujimori Y., Sato T., Hayata T. et al. Novel antiviral characteristics of nanosized copper (I) iodide particles showing inactivation activity against 2009 pandemic H1N1 influenza virus // Applied and Environmental Microbiology. 2012. Vol. 78. № 4. P. 951-955.

75. Gabbianelli R., Falcioni M.L., Nasuti C. et al. Eifect of permethrin insecticide on rat polymorphonuclear neutrophils // Chemico-biological Interactions. 2009. Vol. 182. № 2-3. P. 245-252.

76. Geiser M., Kreyling W.G. Deposition and biokinetics of inhaled nanoparticles // Particle and Fibre Toxicology. 2010. Vol. 20. № 7. P. 2.

77. Genaidy A., Tolaymat T., Sequeira R. et al. Health effects of exposure to carbon nanofibers: systematic review, critical appraisal, meta-analysis and research to practice perspectives // Science of the Total Environment. 2009. Vol. 407. № 12. P. 3686-3701.

78. Ghosh M., Sinha S., Chakraborty A. et al. In vitro and in vivo genotoxicity of silver nanoparticles // Mutation Research. 2012. Vol. 749. № 1-2. P. 60-69.

79. Gyorgy B., Toth E., Tarcsa E. et al. Citrullination: a posttranslational modification in health and disease // The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 2006. Vol. 38. P. 16621677.

80. Haase H., Rink L. Functional significance of zinc-related signaling pathways in immune cells // Annual Review of Nutrition. 2009. Vol. 29. P. 133-152.

81. Hale H.B. Cross-adaptation // Environmental Research. 1969. № 2 (5). P. 423-434.

82. Harper S.H. Experiments on the synthesis of the pyrethrins; the structure of cinerone // Journal of the Chemical Society. 1946. October. P. 892-895.

83. Hayashi Y., Engelmann P., Foldbjerg R. et al. Earthworms and humans in vitro: characterizing evolutionarily conserved stress and immune responses to silver

nanoparticles // Environmental Science & Technology. 2012. Apr. 3; Vol. 46(7): 4166-73. Mar. 20.

84. Hoffmann F.W., Hashimoto A.C., Shafer L.A. et al. Dietary selenium modulates activation and differentiation of CD4+ T cells in mice through a mechanism involving cellular free thiols // Journal of Nutrition.

2010. Vol. 140. № 6. P. 1155-1161.

85. Hoffmann G.R. A Perspective on the scientific, philosophical, and policy dimensions of jormesis // Dose Response. 2009. Vol. 7. № 1. P. 1-51.

86. Hunscheid A., Dubben S., Rink L., Haase H. Zinc differentially regulates mitogen-activated protein kinases in human T cells // Journal of Nutritional Biochemistry. 2012. Vol. 23. № 1. P. 18-26.

87. Hunscheid A., Rink L., Haase H. T-lymphocytes: a target for stimulatory and inhibitory effects of zinc ions // Endocrine, Metabolic & Immune Disorders Drug Targets. 2009. Vol. 9. № 2. P. 132-144.

88. Hubbs A.F., Mercer R.R., Benkovic S.A. et al. Nanotoxicology - a pathologist's perspective // Toxicologic Pathology. 2011. Vol. 39. № 2. P. 301-324.

89. Ishida T., Kiwada H. Accelerated blood clearance (ABC) phenomenon upon repeated injection of PEGylated liposomes // International Journal of Pharmaceutics. 2008. Vol. 354. P. 56-62.

90. Jiang F., Zhang Y., Dusting G.J. NADPH oxidase-mediated redox signaling: roles in cellular stress response, stress tolerance, and tissue repair // Pharmacological Reviews.

2011. Vol. 63. № 1. P. 218-242.

91. Jin Y., Pan X., Fu Z. Exposure to bifenthrin causes immunotoxicity and oxidative stress in male mice // Environ Toxicology. 2012. Nov. 22.

92. Jomova K., Valko M. Advances in metal-induced oxidative stress and human disease // Toxicology. 2011. Vol. 283. № 2-3. P. 65-87.

93. Joshi M.D., Mbller R.H. Lipid nanoparticles for parenteral delivery of actives // European Journal of Pharmaceutics and Bio-pharmaceutics. 2009. Vol. 71. P. 161-172.

94. Karmali P.P., Simberg D. Interactions of nanoparticles with plasma proteins: implication on clearance and toxicity of drug delivery systems // Expert Opinion on Drug Delivery. 2011. Vol. 8. № 3. P. 343-357.

95. Kim S.Y., Choi J.K., Cho Y.H. et al. Chromosomal aberrations in workers exposed to low levels of benzene: association with genetic polymorphisms // Pharmacogenetics. 2004. Vol. 14. № 7. P. 453-463.

96. Kocaman A.Y., Topaktas M. Genotoxic effects of a particular mixture of acetamiprid and alpha-cypermethrin on chromosome aberration, sister chromatid exchange, and micronucleus formation in human peripheral blood lymphocytes // Environ Toxicology. 2010. Vol. 25. № 2. P. 157-168.

97. Kocaman A.Y., Topaktas M. In vitro evaluation of the genotoxicity of acetamiprid in human peripheral blood lymphocytes // Environmental and Molecular Mutagenesis.

2007. Vol. 48. № 6. P. 483-490.

98. Krupke C.H., Hunt G.J., Eitzer B.D. et al. Multiple routes of pesticide exposure for honey bees living near agricultural fields // PLoS One. 2012. Vol. 7. № 1. P. e29268.

99. Laval J.M., Mazeran P.E., Thomas D. Nanobiotechnology and its role in the development of new analytical devices // Analyst. 2000. Vol. 125. № 1. P. 29-33.

100.Luckey T.D. Hormology with inorganic compounds // Environmental Quality and Safety. Supplement. 1975. № 1. P. 81103, 115-118.

101. Luckey T.D. Insecticide hormoligosis // Journal of Economic Entomology. 1968. Vol. 61. № 1. P. 7-12.

102.MacFarquhar J.K., Broussard D.L., Melstrom P. et al. Acute selenium toxicity associated with a dietary supplement // Archives of Internal Medicine. 2010. Vol. 170. № 3. P. 256-261.

103.Makidon P.E., Bielinska A.U., Nigavekar S.S. et al. Pre-clinical evaluation of a novel nanoemulsion-based hepatitis B mucosal vaccine // PLoS One.

2008. № 3. P. e2954.

104.Meyer D.E., Shin В.С., Kong G.A. et al. Drug targeting using thermally responsive polymers and local hyperthermia // Journal of Controlled Release. 2001. Vol. 74. Р. 213-224.

105.Moghimi S.M. Chemical camouflage of nanospheres with a poorly reactive surface: towards development of stealth and target-specific nanocarriers // Biochimica and Biophysica Acta. 2002. Vol. 1590. Р. 131-139.

106.Moghimi S.M., Hunter A.C., Murray J.C. Nanomedicine: current status and future prospects // FASEB Journal. 2005. Vol. 19. № 3. Р. 311-330.

107.Mohamed B.M., Verma N.K., Davies A.M. et al. Citrullination of proteins: a common post-translational modification pathway induced by different nanoparticles in vitro and in vivo // Nanomedicine. 2012. Vol. 7. № 8. Р. 1181-1195.

108.Mohamed B.M., Verma N.K., Prina-Mello A. et al. Activation of stress-related signalling pathway in human cells upon SiO2 nanoparticles exposure as an early indicator of cytotoxicity // Journal of Nanobiotechnology. 2011. № 9. Р. 29.

109.Munoz C., Lopez M., Olivares M. et al. Differential response of interleukin-2 production to chronic copper supplementation in healthy humans // European Cytokine Network. 2005. Vol. 16. № 4. Р. 261-265.

110. Murakami M., Hirano T. Intracellular zinc homeostasis and zinc signaling // Cancer Science. 2008. Vol. 99. № 8. Р. 15151522.

111. Murphy F.A., Poland C.A., Duffin R., Donaldson K. Length-dependent pleural inflammation and parietal pleural responses after deposition of carbon nanotubes in the pulmonary airspaces of mice // Nanotoxicology. 2012. Aug 21 [Epub ahead of print].

112. Mushak P. How prevalent is chemical hormesis in the natural and experimental worlds? // The Science of the Total Environment. 2012. Vol. Nr. 443. Р. 573-581.

113. Nakanishi T., Kunisawa J., Hayashi A. et al. Positively charged liposome functions as an efficient immunoadjuvant in inducing cell-mediated immune response to soluble proteins // Journal of Controlled Release. 1999. Vol. 61. P. 233-240.

114. Nanotechnology Improved Performance Information Needed for Environmental, Health, and Safety Research Report to the Chairman, Committee on Environment and Public Works, U.S. Senate, May 2012, United States Government Accountability Office, GAO-12-427.

115. Nascarella M.A., Calabrese E.J. A method to evaluate hormesis in nanoparticle dose-responses // Dose Response. 2012. Vol. 10. № 3. P. 344-354.

116. Nelson J.L., Roeder B.L., Carmen J.C. et al. Ultrasonically activated chemothera-peutic drug delivery in a rat model // Cancer Research. 2002. Vol. 62. № 24. P. 7280-7283.

117. Novey H.S., Habib M., Hells I.D. Asthma and IgE antibodies induced by cromium and nichel salts // The Journal of Allergy and Clinical Immunology. 1983. Vol. 72. № 4. P. 407-412.

118. Oberdurster G., Oberdurster E., Oberdurster J. Nanotoxicology: an emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles // Environmental Health Perspectives. 2005. № 113. P. 823-839.

119. Parsons P.A. Low level exposure to ionizing radiation: do ecological and evolutionary considerations imply phantom risks? // Perspectives in Biology and Medicine. 1999. Vol. 43. № 1. P. 57-68.

120.Pastori G., Foyer Ch.H. Common components, networks, and pathways of cross-tolerance to stress. The Central role of "Redox" and abscisic acid-mediated controls // Plant Physiology. June 2002. Vol. 129. № 2. P. 460-468.

121. Peters K., Unger R.E., Kirkpatrick C.J. et al. Effects of nano-scaled particles on endotheli al cell function in vitro: studies on viability, proliferation and inflammation // Journal of Materials Science. Materials in Medicine. 2004. № 15. P. 321-325.

122.Prasad A.S. Discovery of human zinc deficiency: 50 years later // Journal of Trace Elements i n Medicine and Biology. 2012. Vol. 26. № 2-3. P. 66-69.

123.Prasad A.S. Zinc in human health: effect of zinc on immune cells // Molecular Medicine. 2008. Vol. 14 № 5-6. P. 353357.

124.Prasad A.S. Zinc: role in immunity, oxidative stress and chronic inflammation // Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care. 2009. Vol. 12. № 6. P. 646-652.

125.Prater M.R., Gogal R.M. Jr, Blaylock B.L., Holladay S.D. Cis-urocanic acid increases immunotoxicity and lethality of dermally administered permethrin in C57BL/6N mice // International Journal of Toxicology. 2003. Vol. 22. № 1. P. 35-42.

126.Rayman M.P., Rayman M.P. The argument for increasing selenium intake // The Proceedings of the Nutrition Society. 2002. Vol. 61. № 2. P. 203-215.

127.Reddy S.T., van der Vlies A.J., Simeoni E. et al. Exploiting lymphatic transport and complement activation in nanoparticle vaccines // Nature Biotechnology. 2007. Vol. 25. № 10. P. 1159-1164.

128.Saad M.B., Gertner L.R., Bona T.D., Santin E. Selenium influence in the poultry immune response-review // Recent Patents on Food, Nutrition & Agriculture. 2009. Vol. 1. № 3. P. 243-247.

129.Samberg M.E., Loboa E.G., Oldenburg S.J., Monteiro-Riviere N.A. Silver nanoparticles do not influence stem cell differentiation but cause minimal toxicity // Nanomedicine. 2012. Vol. 7. № 8. P. 1197-1209.

130.SCENIHR risk assessment of products of nanotechnologies the SCENIHR adopted this opinion at its 28th pl enary on 19 January 2009.

131.Schinwald A., Chernova T., Donaldson K. Use of silver nanowires to determine thresholds for fibre length-dependent pulmonary inflammation and inhibition of macrophage migration in vitro // Particle and Fibre Toxicology.

2012. Vol. 9. № 1. P. 47.

132.Schumann K., Classen H.G., Dieter H.H. et al. Hohenheim consensus workshop: copper // European Journal of Clinical Nutrition. 2002. Vol. 56. № 6. P. 469483.

133.Seaton A. Nanotechnology and the occupational physician // Occupational Medicine. 2006. Vol. 56. № 5. P. 312316.

134.Seaton A., Donaldson K. Nanoscience, nanotoxicology, and the need to think small // Lancet. 2005. № 365. P. 923924.

135.Selye J., Bajusz E. Recent progress in the research on stress and the role of stress theory in modern pathophysiological experimental work. I. What is stress? // Orvosi Hetilap. 1960. Vol. 101. P. 1-12. [Article in Hungarian].

136.Shankar A.H., Prasad A.S. Zinc and immune function: the biological basis of altered resistance to infection // The American Journal of Clinical Nutrition. 1998. Vol. 68. Suppl. 2. P. 447S-463S.

137.Shvedova A.A., Kisin E.R., Mercer R. et al. Unusual inflammatory and fibrogenic pulmonary responses to singl e walled carbon nanotubes in mice // American Journal of Physiology. Lung Cellular and Molecular Physiology. 2005. № 283. P. 698-708.

138.Shvedova A.A., Kisin E.R., Porter D. et al. Mechanisms of pulmonary toxicity and medical applications of carbon nanotubes: Two faces of Janus? // Pharmacology & Therapeutics. 2009. Vol. 121. № 2. P. 192-204.

139.Shvedova A.A., Pietroiusti A., Fadeel B., Kagan V.E. Mechanisms of carbon nanotube-induced toxicity: focus on oxidative stress // Toxicology and Applied Pharmacology 2012. Vol. 261. № 2. P. 121-133.

140.Southem Ch.M., Ehrlich J. Effect of extract of western red-cedar heartwood on certain wood decaying fungi in culture // Phytopathology. 1943. Vol. 33. P. 517.

141. Stebbing A.R. Hormesis - the stimulation

of growth by low levels of inhibitors // The Science of the Total Environment. 1982. Vol. 22. № 3. P. 213-234.

142.Stern S.T., McNeil S.E. Nanotechnology safety concerns revisited // Toxicological Sciences. 2008. Vol. 101. № 1. P. 4-21.

143.Sterner J.H., Eisenbud M. Epidemiology of beryllium intoxication // A. M. A. Archives of Industrial Hygiene and Occupational Medicine. 1951. Vol. 4. № 2. P. 123151.

144.Taniguchi N. On the Basic Concept of «Nano-Technology» // Proc. Intl. Conf. Prod. Eng. Tokyo, 1974, Nr. 2, p.18-23.

145.Tomizawa M., Casida J.E. Neonicotinoid insecticide toxicology: mechanisms of selective action // Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 2005. Vol. 45. P. 247-268.

146.Tuerk M.J., Fazel N. Zinc deficiency // Current Opinion in Gastroenterology. 2009. Vol. 25. № 2. P. 136-143.

147.Tulinsk6 J., Kubov6 J., Janota S., Nyulassy S. Investigation of immunotoxicity of supercypermethrin forte in the Wist ar rat // Human & Experimental Toxicology. 1995. Vol. 14. Nr. 5. P. 399-403.

148.Use and abuse of eight widely-used diagnostic procedures in clinical immunology: a WHO memorandum (WHO/IUIS Report) // Bulletin WHO. 1981. Vol. 59. № 5. P. 717-728.

149.Use and abuse of laboratory tests in clinical immunology: critical considerations of eight widely used diagnostic procedures. Report of a j oint IUIS / WH O meeting on assessment of tests used in clinical immunology (WHO / IUIS Report) // Clinical Immunology and Immunopathology. 1982. Vol. 24. № 1. P. 122-138.

150.Wada T., Penninger J.M. Stress kinase MKK7: savior of cell cycle arrest and

cellular senescence // Cell Cycle. 2004. Vol . 3. № 5. P. 577-579.

151. Wada T., Stepniak E., Hui L. et al. Antagonistic control of cell fates by JNK and p38-MAPK signaling // Cell Death and Differentiation. 2008. Vol. 15. № 1. P. 89-93.

152.Whitehorn P.R., O'Connor S., Wackers F.L., Goulson D. Neonicotinoid pesticide reduces bumble bee colony growth and queen production // Science. 2012. Vol. 336. № 6079. P. 351-352.

153. Woodle M.C. Surface-modified liposomes: assessment and characterization for increased stability and prolonged blood circulation // Chemistry and Physics of Lipids. 1993. Vol. 64. № 1-3. P. 249-262.

154.Zhang Q., Wang C., Sun L. et al. Cytotoxicity of lambda-cyhalothrin on the macrophage cell line RAW 264.7 // Journal of Environmental Sciences (China). 2010. Vol. 22. № 3. P. 428-432.

155.Zolnik B.S., González-Fernández A., Sadrieh N., Dobrovolskaia M.A. Nanoparticles and the Immune System // Endocrinology. 2010. Vol. 151. № 2. P. 458-465.

156. Медь. http://ru.wikipedia.org/wiki

157.Copper. Guidelines for Drinking-water Quality. Third edition. Volume 1. Recommendations WHO. Geneva ISBN 92 4 154638 7. 2004. P. 335-337

Контакты:

Голубева Наталья Николаевна

ведущий научный сотрудник ГНЦ Институт иммунологии ФМБА России, старший научный сотрудник. Тел.: 8 (499) 612-87-43 e-mail: [email protected]