CC BY
67
ГИГИЕНА ПИТАНИЯ
Для корреспонденции
Шумакова Антонина Александровна - младший научный сотрудник лаборатории пищевой токсикологии и оценки безопасности нанотехнологий ФГБУ «НИИ питания» РАМН Адрес: 109240, г. Москва, Устьинский проезд, д. 2/14 Телефон: (495) 698-53-68 E-mail: antonina.shumakova@gmail.com
А.А. Шумакова, Э.Н. Трушина, О.К. Мустафина, С.Х. Сото, И.В. Гмошинский, С.А. Хотимченко
Влияние наночастиц диоксида титана и диоксида кремния на накопление и токсичность свинца в эксперименте при их внутрижелудочном введении
Influence of titanium dioxide and silica nanoparticles on accumulation and toxicity of lead in experiments with intragastric co-administration
A.A. Shumakova, E.N. Trushina,
0.K. Mustafina, S.Kh. Soto,
1.V. Gmoshinski, S.A. Khotimchenko
ФГБУ «НИИ питания» РАМН, Москва
Institute of Nutrition of Russian Academy of Medical Sciences, Moscow
Целью настоящей работы явилась экспериментальная проверка предположения о возможности потенцирования накопления и усиления токсичности свинца (Pb) в условиях его совместного внутрижелу-дочного введения с наночастицами (НЧ) диоксидов титана (TiO2) и кремния ^Ю2). Ацетат свинца вводили внутрижелудочно крысам в дозе 20 мг/кг массы тела из расчета на свинец в виде раствора в воде или в водной суспензии НЧ ТЮ2 или НЧ SiO2, взятых в дозе 1 и 100 мг/кг массы тела. Продолжительность эксперимента составила 21 и 23 сут. Получены данные, что совместное введение РЬ с НЧ ТЮ2 и НЧ SЮ2 вызывало изменения в ряде показателей, которые можно трактовать как некоторое увеличение токсического действия изучаемых веществ. Величина и направленность выявленных эффектов зависели от вида и дозы вводимых НЧ ТЮ2 и SЮ2. При совместном введении РЬ с НЧ ТЮ2 в дозе 100 мг/кг крысам с исходной массой тела 80±8 г имело место снижение концентрации гемоглобина на 17% (р<0,05), количества лимфоцитов на 13% (р<0,05) и тромбоцитов на 10% (р<0,05) в крови, а также отмечалась активация процессов апоптоза гепатоцитов. При введении РЬ вместе с НЧ SЮ2 в дозе 100 мг/кг крысам с исходной массой тела 140±4 г концентрация гемоглобина, напротив, возрастала на 24% (р<0,05) и отмечалось достоверное снижение суточной экскреции 5-аминолевулиновой кислоты с мочой. Накопление РЬ при его введении совместно с НЧ ТЮ2 в дозе 100 мг/кг не изменялось в печени и снижалось в почках на 50% (р<0,05), семенниках на 79% (р<0,05) и головном мозге на 38% (р<0,05). НЧ SЮ2 не влияли на этот показатель. Сделан вывод, что гипотеза усиления токсичности РЬ за счет облегчения его транспорта через стенку кишки в форме, адсорбированной на НЧ, не получает экспериментального подтверждения, а наблюдаемые эффекты, скорее всего, связаны как с токсичностью самого РЬ, так и токсичностью (в изученных дозах) НЧ ТЮ2 и НЧ SЮ2
Ключевые слова: диоксид титана, диоксид кремния, наночастицы, свинец, крысы, токсичность, 5-аминолевулиновая кислота, накопление свинца
57
ГИГИЕНА ПИТАНИЯ
The aim of this work was experimental verification of assumptions about the possibility of potentiation of accumulation and toxicity of lead (Pb) after its joint intragastric administration with nanoparticles (NPs) of titanium dioxide (TO2) and silica (SiO2). Lead acetate was administered intragastrically to rats at a dose of 20 mg/kg body weight of lead over 21-23 days as a solution in water or in aqueous slurry of TiO2 or SiO2 NPs taken at 1 and 100 mg/kg body weight. The data was obtained that co-administration of Pb with NPs of SiO2 and TiO2 led to changes in a number of indicators that can be interpreted as a slight increase in the toxic effect of the tested substances. However, the size and direction of identified effects depended on the type and the dose of NPs of both kinds. In coadministration of Pb with NPs of TiO2 at both doses (rats with initial body mass 80±8 g) there was a decrease in hemoglobin concentration on 24% (p<0,05), number of lymphocytes on 13% (p<0,05), and platelets on 10% (p<0,05) in the blood, together with the activation of apoptosis in hepatocytes. Introduction of Pb with SiO2 NPs (rats with initial body mass 140±4 g) contrary resulted in increased concentration of hemoglobin on 24% (p<0,05) and significant decrease of urinary excretion of 5-aminolevulinic acid. Accumulation of Pb coadministered with TiO2 was not influenced in liver and decreased in spleen on 50% (p<0,05), testis on 79% (p<0,05) and brain on 38% (p<0,05). SiO2 had no influence on these indices. It is concluded, that the hypothesis about Pb toxicity facilitation due to its transport across the intestinal wall in the form adsorbed on the NPs, does not receive experimental verification, and the observed effects were most likely due to both the toxicity of the Pb, and toxicity (in the studied doses ) of NPs studied.
Key words: titanium dioxide, silica, nanoparticles, lead, rats, toxicity, 5-aminolevulinic acid, bioaccumulation
В настоящее время нанотехнологии позволяют целенаправленно создавать и производить в промышленном масштабе искусственные нано-материалы (НМ) и наночастицы (НЧ), которые могут быть использованы, в том числе, в качестве источников биологически активных веществ, пищевых добавок и т.д. [2, 12]. Наряду с безусловно положительными аспектами их применения, эти НМ и НЧ должны быть всесторонне оценены в отношении их токсического потенциала и возможности оказывать отрицательное воздействие на здоровье населения, особенно учитывая тот факт, что они могут накапливаться в объектах окружающей среды и в связи с этим в продовольственном сырье, что может привести к нерегулируемому их поступлению во внутреннюю среду организма человека. Кроме их прямого влияния на клетки, в литературе высказывается предположение о возможности взаимодействия НЧ с традиционными контаминантами пищевых продуктов, такими как, например, ионы тяжелых металлов [4, 13], в результате чего НМ и НЧ за счет своей высокоразвитой поверхности и высокой адсорбционной способности могут определенным образом взаимодействовать с ними и тем самым усиливать проникновение этих токсикантов в организм человека (служить в определенной степени провод-
никами), модифицируя их токсическое действие. На принципиальную возможность такого эффекта указывает недавно выявленная способность НЧ диоксида титана (TiO2) приводить к накоплению токсичных элементов в ряде модельных биологических систем in vitro и in vivo [15, 16]. В связи с этим целью настоящей работы явилась экспериментальная проверка предположения о возможности потенцирования накопления и усиления токсичности свинца (Pb) в условиях его совместного внутрижелудочного введения с НЧ TiO2 и диоксида кремния (SiO2).
Материал и методы
В работе были использованы стандартизованные препараты НЧ TiO2 (в кристаллической форме рутила) и аморфного SiO2 (оба производства «Sigma-Aldrich», Германия), физико-химическая и токсиколого-гигиеническая характеристика которых была проведена ранее [3, 8, 11]. По данным трансмиссионной электронной микроскопии, НЧ TiO2 имели игольчатую или стержневидную форму со средним размером 5x40 нм. НЧ SiO2 имели неправильную форму и размер в пределах 15-30 нм* (площадь их поверхности, по данным
* Исследование проведено на кафедре биоинженерии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова (проф. К.В. Шайтан). 58 Вопросы питания. Том 83, № 2, 2014
анализа методом изотерм инертных газов, составила 220 м2/г). В эксперименте использовали свинец уксуснокислый трехводный квалификации х.ч. (ООО «Хромресурс», Россия) по ГОСТ 1027-67.
Были проведены 2 эксперимента, в которых использовали в общей сложности 26 и 27 белых крыс самцов линии Вистар с исходной массой тела соответственно 80±8 и 140±4 г, полученных из питомника филиала ФГБУН «Институт биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова» РАН (г. Пущино Московской области). Крыс содержали группами по 3-4 особи в пластмассовых клетках и кормили на протяжении каждого эксперимента сбалансированным полусинтетическим рационом, идентичным по составу AIN93 [14]. Доступ к корму и питьевой воде не ограничивали. Условия содержания и порядок работы с животными соответствовали действующим в Российской Федерации требованиям (приказ Минздравсоцразвития России от 23.08.2010 № 708н). Крысы были разделены на 6 групп по 8-9 животных.
В первом эксперименте крысам 1-й группы вводили внутрижелудочно через зонд раствор ацетата свинца в дозе 20 мг/кг массы тела (в расчете на свинец) в целях воспроизведения модели свинцовой интоксикации [6]. Животные 2-й и 3-й групп, которым также вводили свинец в той же дозе, получали дополнительно дисперсию НЧ TiO2 в дозе 1 и 100 мг/кг массы тела. Во 2-м эксперименте животным 4 группы вводили свинец по той же дозе, что и животным 1-й группы, а крысы 5-й и 6-й групп дополнительно получали НЧ SiO2 в дозе 1 и 100 мг/кг массы тела. Непосредственно перед введением суспензии НЧ обрабатывали ультразвуком (5 мин, 44 кГц, 40 Вт). В ходе экспериментов у крыс всех групп ежедневно определяли массу тела на электронных весах (с точностью ±1,0 г). На 20-й день эксперимента проводили сбор суточной мочи, в которой определяли 5-аминолеву-линовую кислоту (5-АЛК) спектрофотометричес-ким методом с использованием наборов фирмы «Biosystems S.A.» (Испания). На 21-23-й день животных обескровливали под эфирной анестезией, отбирали для анализа органы и ткани. Биохимические и гематологические показатели определяли, как описано ранее [8]. Апоптоз гепатоцитов изучали методом проточной цитофлуориметрии с окрашиванием FITC-аннексином V (AnV-FITC) и 7-аминоактиномицином (7-AAD). Принцип метода и процедура анализа изложены ранее [7, 9, 10]. Содержание свинца в органах (печень, почки, селезенка, семенники, головной мозг) определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии на приборе «SOLAAR 969» («UNICAM», Великобритания) согласно ГОСТ 30178-96. Пробоподготовку выполняли в соответствии с ГОСТ 26929-94.
Статистическую обработку результатов проводили с помощью пакета SPSS 18.0 согласно критерию Стьюдента, непараметрическому ранговому критерию Манна-Уитни и критерию ANOVA (одно-факторный дисперсионный анализ). Различия признавали достоверными при уровне значимости p<0,05.
Результаты и обсуждение
Как показали проведенные исследования, ни НЧ ТЮ2, ни НЧ SiO2 на фоне введения свинца не оказывали влияния на прирост массы тела животных на протяжении всего эксперимента. Введение РЬ совместно с НЧ ТЮ2 не влияло на относительную массу внутренних органов у животных, в то время как введение НЧ SiO2 приводило к достоверному дозозависимому снижению массы печени с 4,17±0,08% в 4-й группе до 3,76±0,07% в 6-й группе (р<0,003, критерии Стьюдента и Манна-Уитни).
В качестве специфических критериев, характеризующих воздействие РЬ на организм, были выбраны такие показатели, как содержание РЬ в органах (табл. 1) и суточная экскреция 5-АЛК с мочой (см. рисунок). Результаты исследований с введением НЧ ТЮ2 свидетельствовали, что содержание РЬ в печени крыс, получавших НЧ обоих видов, практически не отличалось от контрольных значений для животных, получавших только ацетат свинца (данные не показаны). Что касается остальных органов, то здесь наблюдалось выраженное снижение накопления РЬ у животных 3-й группы, получавших рутил в дозе 100 мг/кг: на 50% в почках (р<0,05), на 79% в гонадах (р<0,05), на 38% в головном мозге (р<0,05) и на 42% в селезенке (различие на уровне тенденции, р=0,06). Во втором эксперименте не наблюдалось существенных различий между группами животных по содержанию РЬ в органах. Вместе с тем у животных, получавших РЬ и НЧ SiO2, отмечено достоверное (р<0,05) уменьшение экскреции 5-АЛК с мочой, что может свидетельствовать о некотором снижении токсического действия РЬ на организм (см. рисунок).
Несколько разноречивые данные были получены при изучении концентрации гемоглобина (НЬ) в крови (табл. 2). У животных, получавших РЬ и НЧ ТЮ2, наблюдалось достоверное и дозозависи-мое снижение содержания НЬ в крови по сравнению с животными, получавшими только РЬ. Во втором эксперименте, наоборот, имело место дозозависимое увеличение концентрации НЬ в крови животных 5-й и 6-й групп (по сравнению с животными 4-й группы), что сопровождалось увеличением количества эритроцитов в крови, показателя гематокрита при некотором снижении средней концентрации НЬ в эритроците. Каких-либо достоверных различий
59
ГИГИЕНА ПИТАНИЯ
Таблица 1. Содержание свинца (в мг/кг) во внутренних органах крыс, получавших свинец, НЧ ТЮ2 и НЧ ЗЮ2 (М±т)
Группа Число крыс Почки Селезенка Семенники Мозг
1-я 6 15,07+1,18 0,78+0,13 0,43+0,17 0,45+0,04
2-я 7 11,14+1,54 0,66+0,18 0,11+0,03 0,41+0,05
3-я 9 7,50+1,10 0,45+0,10 0,09+0,03 0,28+0,09
4-я 9 14,88+1,70 1,92+0,27 0,18+0,07 0,41+0,06
5-я 8 13,95+1,41 1,50+0,32 0,16+0,02 0,44+0,04
6-я 9 13,03+1,86 1,56+0,65 0,23+0,09 0,52+0,07
Однородность распределения, 1-3-я группы, Д1\10М, р 0,004 >0,05 >0,05 >0,05
Однородность распределения, 4-6-я группы, Д1\ЮМ, р >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
ии 1-2 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
чн лн критерий 1-3 0,004 >0,05 0,028 0,045
со со га га рр Манна-Уитни 4-5 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
л «с 4-6 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
1-2 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
& @ £ ° критерий 1-3 0,001 >0,05 >0,05 >0,05
£ ■= о ^ Стьюдента 4-5 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
ор 1=1 1= 4-6 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
Факторный анализ (Д1\10ТО), р НЧ ТЮ2 0,006 >0,05 0,013 >0,05
по фактору: НЧ БЮ2 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
#
120,0-,
3
ь/ 100,0-
л
мо 80,0 -
К,
< я 60,0 -
и
ац р т 40,0 -
ен ц н 20,0 -
о К
0.0 -
4-я группа
5-я группа 6-я группа
Концентрация 5-аминолевуленовой кислоты в моче крыс 4-6-й групп, получавших свинец в комбинации с НЧ БЮ2 (М±т)
* - различие с показателями 4-й группы достоверно, р<0,05, критерии Стьюдента и Манна-Уитни
в количестве лейкоцитов и лейкоцитарной формулы не выявлено (данные не приведены), за исключением содержания лимфоцитов в крови у животных 1-3-й групп, а именно: у крыс, которым вводили РЬ в сочетании с НЧ ТЮ2, наблюдалось дозозависимое снижение количества лимфоцитов в периферической крови (79,4±1,3, 72,6±2,6, 68,9±2,9% в 1, 2 и 3-й группах соответственно; р1_3<0,05), чего не было выявлено во 2-м эксперименте при введении РЬ и НЧ БЮ2. Аналогичные изменения были выявлены и в отношении количества тромбоцитов в периферической крови:
у животных, получавших НЧ ТЮ2 вместе с РЬ (2-я и 3-я группы), имело место достоверное снижение количества тромбоцитов в крови по сравнению с животными 1-й группы (866±16х109, 784±52х109 и 776±22х109 дм-3 для 1-3-й групп соответственно р1-2<0,05, р1-3<0,05). Изменения в количестве тромбоцитов в периферической крови не наблюдались при введении РЬ совместно с НЧ БЮ2.
Как следует из данных, представленных в табл. 3, изученные биохимические показатели у животных, получавших НЧ ТЮ2 и НЧ БЮ2 на фоне введения РЬ, в основном не отличались от параметров соответствующих групп животных, получавших только РЬ. Следует отметить только снижение уровня глюкозы на 13% (р<0,05) во 2-й группе и мочевой кислоты на 28% (р<0,05) в 3-й группе по сравнению с 1-й группой.
Исследование апоптоза гепатоцитов (табл. 4) показало, что у животных, которым вводили РЬ и НЧ ТЮ2, достоверно увеличивалось количество гепатоцитов, находящихся в ранней стадии апо-птоза, при введении обеих изучаемых доз НЧ ТЮ2, по сравнению с животными 1-й группы. В то же время не отмечено увеличения количества мертвых клеток. При введении НЧ БЮ2 совместно со РЬ достоверных изменений в количестве клеток на ранней и поздней стадиях апоптоза и мертвых клеток не выявлено. Таким образом, НЧ ТЮ2 (независимо от дозы) на фоне введения свинца активизировали апоптоз, в то время как НЧ БЮ2 практически не влияли на этот процесс.
60
Таблица 2. Показатели эритроцитов у крыс, получавших свинец, НЧ ТЮ2 и НЧ Б102 (М±т)
Группа Число крыс Гемоглобин в крови, г/дм3 Общее количество эритроцитов, 106/мм3 Гематокрит, % Средний объем эритроцита, мкм3 Среднее содержание гемоглобина в эритроцитах, пг Средняя концентрация гемоглобина в эритроците, г/дл
1-я 8 155,98±5,05 8,10±0,21 42,80±1,50 52,60±0,80 18,20±0,20 345,20±3,40
2-я 7 142,53±4,77 7,89±0,09 42,90±0,50 54,40±0,40 18,40±0,20 338,10±1,10
3-я 7 129,32±4,40 7,93±0,13 44,20±0,40 56,00±0,80 18,70±0,30 335,90±0,50
4-я 8 128,99±2,56 7,39±0,10 41,29±0,83 56,00±0,68 19,34±0,30 346,00±3,58
5-я 8 139,49±2,37 7,70±0,08 43,38±0,58 56,38±0,98 19,14±0,34 339,25±1,01
6-я 9 160,15±7,95 8,08 ±0,13 44,88±0,70 55,44±0,93 18,66±0,35 335,44+1,48
Однородность распределения, 1-3-я группы, Д1\ШД, р 0,003 >0,05 >0,05 0,012 >0,05 0,003
Однородность распределения, 4-6-я группы, Д1\ШД, р 0,001 0,001 0,006 >0,05 >0,05 0,010
ск ^ 1-2 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 0,049
:т :с ^ о критерий 1-3 0,007 >0,05 >0,05 0,022 >0,05 0,018
со са го го Манна-Уитни 4-5 0,015 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
.0 «с 4-6 0,007 0,001 0,007 >0,05 >0,05 0,012
1-2 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 0,045
о ° критерий 1-3 0,002 >0,05 >0,05 0,015 >0,05 0,050
ор Стьюдента 4-5 0,009 0,032 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
4-6 0,004 0,001 0,005 >0,05 >0,05 0,012
Факторный анализ (Д1\ШД), р НЧ ТЮ2 0,004 >0,05 >0,05 0,012 >0,05 0,001
по фактору: НЧ ЗЮ2 0,009 0,002 0,004 >0,05 >0,05 0,005
Таблица 3. Биохимические показатели сыворотки крови у крыс, получавших свинец, НЧ ТЮ2 и НЧ БЮ2 (М±т)
Группа Число крыс АЛТ, ед/дм3 АСТ, ед/дм3 Альбумин, г/дм3 Белок общий, г/дм3 Глюкоза, ммоль/ дм3 Креатинин мкмоль/ дм3 Мочевая кислота. мкмоль/дм3 ЩФ, ед/дм3
1-я 6 41,52±3,32 121,44±6,14 31,71 ±0,15 56,43±0,57 7,43±0,29 31,55±1,08 133,03±8,45 197,63±25,02
2-я 7 38,20±1,32 129,33±4,69 31,43±0,17 55,75±0,32 6,46±0,28 31,41±0,43 141,53±9,29 191,47±12,08
3-я 9 37,97±1,09 119,04±5,54 31,82±0,20 56,32±0,79 6,93±0,63 33,69±0,93 96,25±4,74 226,20±17,03
4-я 9 60,69±9,71 176,74±32,24 31,36±1,44 51,60±1,34 7,68±0,65 34,29±4,50 227,78±16,82 316,47±31,20
5-я 8 54,32±5,40 188,59±19,39 31,09 ±0,47 52,56±0,80 8,58±0,33 29,75±1,23 209,09±14,66 260,86±20,24
6-я 9 55,37±3,79 163,22±22,99 30,99±0,46 53,32±0,73 9,01±0,67 30,57±0,52 208,15±9,97 247,36±37,44
Однородность распределения, 1-3-я группы, Д1\10М, р >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 0,00043 >0,05
Однородность распределения, 4-6-я группы, Д1\10М, р >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
г н 1-2 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 0,046 >0,05 >0,05 >0,05
о. |= [= [= г г 1-3 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 0,009 >0,05
ирг 1 1 Ё £ ка 4-5 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
зн в 4-6 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
ьа тр ё " нм а 1-2 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 0,035 >0,05 >0,05 >0,05
ро СЮ 1С вр 3 :с (V ед 1-3 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 0,005 >0,05
1 ° ■= - И 4-5 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
4-6 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
Факторный НЧ ТЮ2 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
анализ (Д1\10ТО), р по фактору: НЧ БЮ2 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
61
ГИГИЕНА ПИТАНИЯ
Таблица 4. Показатели апоптоза гепатоцитов у крыс, получавших свинец, НЧ TiO2 и НЧ SiO2 (M±m)
Группа Число крыс Живые Ранний Поздний Сумма клеток Мертвые
клетки апоптоз апоптоз в апоптозе клетки
1-я 6 89,30±0,80 8,48±0,86 2,00±0,23 10,48±0,83 0,28±0,10
2-я 7 83,90±1,50 13,66±1,53 2,09±0,31 15,74±1,60 0,31 ±0,07
3-я 9 84,50±1,40 12,66±1,23 2,58±0,31 15,24±1,34 0,26±0,04
4-я 9 90,58±0,22 7,13±0,55 2,18±0,64 9,32±0,19 0,12±0,04
5-я 8 89,78±1,20 8,57±1,05 1,55±0,25 10,12±1, 24 0,12±0,03
6-я 9 90,22±1,43 7,22±0,73 2,38±0,77 9,60±1,33 0,20±0,03
Однородность распределения, 1-3-я группы, ANOVA, р 0,022 0,027 >0,05 0,026 >0,05
Однородность распределения, 4-6-я группы, ANOVA, р >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
о; s ии критерий 1-2 0,022 0,022 >0,05 0,022 >0,05
чн s о лн Манна- 1-3 0,010 0,028 >0,05 0,011 >0,05
зв га га рр Уитни 4-5 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
л «с 4-6 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
критерий 1-2 0,014 0,017 >0,05 0,017 >0,05
s- * £ ° Стьюдента 1-3 0,012 0,019 >0,05 0,012 >0,05
4-5 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
ор i=i i= 4-6 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
Факторный анализ НЧ TiO2 0,005 0,007 >0,05 0,006 >0,05
(ANOVA), р по фактору: НЧ SiO2 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05 >0,05
#
Таким образом, совместное введение РЬ с НЧ ТЮ2 и НЧ БЮ2 в условиях данного эксперимента показало изменения в ряде показателей, которые можно трактовать как некоторое увеличение токсического действия изучаемых веществ. Однако они зависели от вида и дозы вводимых НЧ. При совместном введении РЬ с НЧ ТЮ2 (по крайней мере в наибольшей из доз) имело место снижение концентрации НЬ, количества лимфоцитов и тромбоцитов в крови и активация процессов апоптоза гепатоцитов. Введение НЧ БЮ2 приводило к достоверному снижению экскреции 5-АЛК, что свидетельствует, по-видимому, об ослаблении тяжести свинцовой интоксикации. Исходя из полученных данных можно заключить, что наблюдаемые изменения у животных в первом эксперименте (с НЧ ТЮ2) обусловлены токсичностью не только РЬ, но и самих НЧ ТЮ2 [8], притом что накопление РЬ во внутренних органах не возрастает (в печени) или даже снижается (в остальных изученных
органах). Этого не наблюдается при совместном введении РЬ и НЧ БЮ2 (имеющиеся эффекты практически в полном объеме связаны с воздействием РЬ), что позволяет говорить о значительно меньшей токсичности НЧ БЮ2 как таковых. Хотя проникновение оксидных НЧ через слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта весьма ограничено, как это было показано на примере НЧ ТЮ2 в исследованиях с использованием радиоактивных индикаторов [1] и электронной микроскопии [5], можно все же предположить, что всасывание этих НЧ в небольших количествах все же имеет место, что и определяет наблюдаемые токсические эффекты.
Таким образом, в настоящем исследовании не получено прямых доказательств увеличения всасывания РЬ в желудочно-кишечном тракте за счет его абсорбции на НЧ, а наблюдаемые эффекты были, скорее всего, связаны как с токсичностью самого РЬ, так и токсичностью (в изученных дозах) НЧ ТЮ2, но не БЮ2.
Сведения об авторах
ФГБУ «НИИ питания» РАМН (Москва):
Шумакова Антонина Александровна - аспирант, младший научный сотрудник лаборатории пищевой токсикологии и оценки безопасности нанотехнологий E-mail: antonina.shumakova@gmail.com
Трушина Элеонора Николаевна - кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории спортивного питания с группой алиментарной патологии E-mail: trushina@ion.ru
Мустафина Оксана Константиновна - кандидат медицинских наук, научный сотрудник лаборатории спортивного питания с группой алиментарной патологии E-mail: mustafina@ion.ru
Сото Селада Хорхе - кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории метаболом-ного и протеомного анализа E-mail: jsotoc@mail.ru
Гмошинский Иван Всеволодович - доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории пищевой токсикологии и оценки безопасности нанотехнологий E-mail: gmosh@ion.ru
Хотимченко Сергей Анатольевич - доктор медицинских наук, заведующий лабораторией пищевой токсикологии и оценки безопасности нанотехнологий E-mail: hotimchenko@ion.ru
Литература
6. 7.
Бузулуков Ю.П., Гмошинский И.В., Распопов Р.В. и др. 9. Изучение абсорбции и биораспределения наночастиц некоторых неорганических веществ, вводимых в желудочно-кишечный тракт крыс, с использованием метода радиационных индикаторов // Мед. радиол. и радиац. безопасность. - 2012. - Т. 57, № 3. - С. 5-12. 10.
Верников В.М., Арианова Е.А., Гмошинский И.В. и др. Нано-технологии в пищевых проиводствах: перспективы и проблемы // Вопр. питания. - 2009. - Т. 78, № 2. - С. 4-17. Верников В.М., Распопов Р.В., Арианова Е.А. и др. Токсико- 11. лого-гигиеническая оценка препаратов наноструктуриро-ванного диоксида кремния в эксперименте на лабораторных животных // Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности «АСТИНТЕХ-2010». - Астрахань: ИД «Астраханский университет», 2010. - С. 4-7. Онищенко Г.Г., Арчаков А.И., Бессонов В.В. и др. Мето- 12. дические подходы к оценке безопасности наноматери-алов // Гиг. и сан. - 2007. - № 6. - С. 3-10. Онищенко Г.Е., Ерохина М.В., Абрамчук С.С. и др. Влияние 13. наночастиц диоксида титана на состояние слизистой оболочки тонкой кишки крыс // Бюл. экспер. биол. -2012. - Т. 154, № 8. - С. 231-237. Патент Российской Федерации № 2286607. Распопов Р.В., Арианова Е.А., Трушина Э.Н. и др. Харак- 14. теристика биодоступности наночастиц нульвалентного селена у крыс // Вопр. питания. - 2011. - Т. 80, № 4. -С. 36-41.
Распопов Р.В., Верников В.М., Шумакова А.А. и др. Токси-колого-гигиеническая характеристика наночастиц диок- 15. сида титана, вводимых в виде дисперсии в желудочно-кишечный тракт крыс. Сообщение 1. Интегральные, биохимические и гематологические показатели, степень 16. всасывания макромолекул в тонкой кишке, повреждение ДНК // Вопр. питания. - 2010. - Т. 79, № 4. - С. 21-30.
Распопов Р.В., Трушина Э.Н, Гмошинский И.В., Хотимченко С.А. Биодоступность наночастиц оксида железа при использовании их в питании. Результаты экспериментов на крысах // Вопр. питания. - 2011. - Т. 80, № 3. -С. 25-30.
Трушина Э.Н., Мустафина О.К., Бекетова Н.А. и др. Влияние пищевых волокон на апоптоз гепатоцитов крыс с алиментарной поливитаминной недостаточностью // Вопр. питания. - 2014. - Т. 83, № 1. - С. 33-40. Шевелева С.А., Кузнецова Г.Г., Батищева С.Ю. и др. Токсико-лого-гигиеническая характеристика наночастиц диоксида титана, вводимых в желудочно-кишечный тракт крыс. Сообщение 2. Состояние микробиоценоза толстой кишки, продукция цитокинов, аллергическая чувствительность // Вопр. питания. - 2010. - Т. 79, № 5. - С. 29-34. Chaudhry Q., Scotter M, Blackburn J. et al. Applications and implications of nanotechnologies for the food sector // Food Addit. Contam. Part A. - 2008. - Vol. 25, N 3. - P. 241-258. Holsapple M.P., Farland W.H., Landry T.D. et al. Research strategies for safety evaluation of nanomaterials, part II: toxicological and safety evaluation of nanomaterials, current challenges and data needs // Toxicol. Sci. - 2005. - Vol. 88, N 1. - P. 12-17.
Reeves P.G., Nielsen F.H., Fahey G.C. AIN-93 purified diets for laboratory rodents: final report of the American Institute of Nutrition ad hoc writing committee on the reformulation of the AIN-76A rodent diet // J. Nutr. - 1993. - Vol. 123, N 11. -P. 1939-1951
Sun H., Zhang X., Zhang Z. et al. Influence of titanium dioxide nanoparticles on speciation and bioavailability of arsenite // Environ. Pollut. - 2009. - Vol. 157, N 4. - P. 1165-1170. Zhang X., Sun H., Zhang Z. et al. Enhanced bioaccumulation of cadmium in carp in the presence of titanium dioxide nanoparticles // Chemosphere. - 2007. - Vol. 67, N 1. - P. 160-166.
63
