ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ КРЕМНИЯ И ВОДОРАСТВОРИМЫХ СИЛИКАТОВ НА ПЕЧЕНЬ (СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ С ЛИТЕРАТУРНЫМ ДАННЫМИ)

Григорьева Евгения Александровна; Гордова Валентина Сергеевна; Сергеева Валентина Ефремовна

ОБЗОРЫ

DOI: 10.47026/2413-4864-2022-4-108-120

УДК 612 357.6:546.28 ББК Е60*694.6-641.9*725.29

Е.А. ГРИГОРЬЕВА, В.С. ГОРДОВА, В.Е. СЕРГЕЕВА

ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ КРЕМНИЯ И ВОДОРАСТВОРИМЫХ СИЛИКАТОВ НА ПЕЧЕНЬ (сравнение результатов собственных исследований

с литературным данными)

Ключевые слова: кремний, аморфный диоксид кремния, кремнезем, силикаты, силикозы, печень, питьевая вода.

В настоящем обзоре литературы объединены данные о влиянии на организм соединений кремния - наночастиц кремния и водорастворимых силикатов, полученные отечественными и зарубежными исследователями в течение последнего десятилетия. Широкое использование аморфного диоксида кремния в современной промышленности, а также пересмотр нормативных документов по содержанию кремния в питьевой воде в Российской Федерации придают данному аспекту особую актуальность. Повышенное внимание уделяется сравнению собственных результатов многолетних экспериментов по поступлению кремния с питьевой водой в организм лабораторных животных с литературными данными. Показано, что морфологические изменения в печени, вызываемые воздействием водорастворимых силикатов и наночастиц, являются сходными. Таким образом, вопросы о биологической инертности кремния, контроле использования кремния в производстве, корректировке его предельно допустимой концентрации в питьевой воде требуют дальнейшего изучения.

Введение. Кремний является вторым по распространенности химическим элементом на земном шаре после кислорода. При этом в природе в чистом виде он практически не встречается, существует в форме различных соединений, чаще всего в виде диоксида кремния (кристаллический: песок, кварц, кремень и др.; аморфный, или порошкообразный, используется в виде добавки в производстве пищи; коллоидный, используется в фармакологии, косметологии и медицине) или солей кремниевых кислот (метакремниевой кислоты H2SiO3, ортокремниевой кислоты H4SiO4 и др.). Если говорить о способах проникновения или поступления кремния в организм человека, то в первую очередь следует упомянуть продукты питания. Соединения кремния в изобилии присутствуют в продуктах, полученных из злаковых растений (овес, ячмень, шлифованный рис, а также в составе муки из белой пшеницы), в овощах (фасоль, шпинат и корнеплоды) и морепродуктах (мидии). Кроме этого, естественными источниками кремния являются питьевая вода и минеральные воды, где он присутствует в составе свободной ортокремниевой кислоты. В целом с продуктами питания в организм человека поступает до 75% необходимого кремния от суточной потребности [37].

Наиболее биодоступной формой кремния является свободная ортокрем-ниевая кислота, которая способна абсорбироваться в желудочно-кишечном тракте до 43%. В то же время олигомерные и полимерные формы кремния всасываются плохо, и их биодоступность при пероральном поступлении составляет менее 5% [4, 48].

По данным различных исследований, за сутки в организм человека поступает от 19 до 50 мг кремния. При этом оказалось, что мужчины за сутки потребляют больше кремния, чем женщины. Это связывают с тем, что в рационе у мужчин нередко присутствует пиво. Считается, что адекватная суточная норма кремния находится в пределах от 10 до 25 мг, что составляет примерно от 0,3 до 0,8 мг Si/кг. Однако с возрастом потребность в кремнии нередко составляет более 25 мг в сутки. В Китае, Индии и других странах, где основой питания являются злаковые, доза кремния, поступающего в организм, составляет от 140 до 204 мг/день [20, 31, 33, 37, 41, 45].

Кремний играет важную роль в развитии соединительной ткани, формировании и минерализации костной ткани. Кремний обнаружен в составе полисахаридов и мукополисахаридов, в структуре гликозаминогликанов - хондроитин-сульфата и гиалуроновой кислоты [46]. Различные добавки с содержанием соединений кремния нередко используются для профилактики остеопороза, улучшения качества волос и ногтей [12]. Однако в экспериментах на бройлерах-самцах, которые получали в свободном доступе питьевую воду с добавлением водорастворимого соединения кремния, не отмечалось улучшения свойства костей по сравнению с аналогичным показателем в контрольных группах, т.е. плотность и прочность костей в исследуемых группах были сопоставимы [42]. Известно, что соединения кремния стимулируют синтез коллагена 1-го типа и влияют на качество коллагена в коже и других соединительных тканях [19, 32], однако сравнительно большее количество коллагена не приводит к улучшению его качества [43].

У людей, которые подвергались длительному воздействию соединений алюминия, наблюдалось снижение зрительной памяти, внимания и концентрации [35]. Кремний способен конкурентно связываться с алюминием и уменьшать его токсичность, поэтому исследовалось его применение для профилактики и лечения заболеваний данной группы [27, 44].

Использование наночастиц кремнезема в качестве средств доставки лекарств вызывало нейродегенеративные изменения и повышение уровня бета-амилоида [39, 54, 55]. Кроме того, еще в XIX в. было выявлено, что введение в кровоток крысы кремниевой кислоты также вызывало образование данного белка [26].

У мышей, получавших инъекции наночастиц диоксида кремния из расчета 2 мг/кг массы тела (всего 36 инъекций), были выявлены такие поведенческие нарушения, как тревожность, склонность к депрессии и отчаянию, снижение памяти [30]. Учитывая стремительный рост депрессивных состояний в последние годы, нельзя исключать взаимосвязь данного заболевания с повышенным производством и использованием аморфного соединения кремния, а также способности соединений кремния к усугублению течения данных состояний.

Известно, что силиконовые имплантаты активно используются в пластической и реконструктивной хирургии. Тем не менее данные о влиянии на организм человека силиконовых имплантатов при длительном их ношении весьма ограниченны вследствие относительно недавнего их внедрения. В связи с этим вопрос об их безопасности до сих пор остается открытым, и с каждым годом появляется все больше исследований, направленных на их изучение. Henry B.P.M. Dijkman и др. исследовали образцы ткани капсулы и лимфатических узлов у женщин, перенесших удаление или ревизию силиконовых

грудных имплантатов с 1 января 1986 г. по 18 августа 2020 г. Оказалось, что у 98,8% женщин произошла «утечка» силикона, а у 86,6% женщин была обнаружена миграция частиц силикона за пределы капсулы [25].

Наночастицы диоксида кремния (nano-SiÜ2) активно используются в качестве биомаркеров заболеваний, биологических транспортных средств и средств перемещения для ДНК. С наночастицами кремния человек нередко сталкивается в производстве строительных материалов (пластмассы, резины, керамики и др.) и при добыче полезных ископаемых, таких как уголь и нефть. Длительное воздействие наночастиц кремния на дыхательные пути человека нередко приводит к развитию таких заболеваний, как силикоз и рак легких [13, 22, 36].

В настоящее время разрешены к использованию в качестве пищевых добавок следующие неорганические и органические соединения кремния: E551, E552, E553a, E553b, E554, E556, E559, E900 (Технический регламент Таможенного союза "Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств" (TP ТС 029/2012), принятый решением Совета Евразийской экономической комиссии от 20.07.2012 № 58). В пищевой промышленности также разрешено использовать диатомовую землю, которой не присвоен идентификационный код Е. Наиболее часто встречаемым в промышленном производстве является аморфный диоксид кремния (Е551). Размеры аморфного диоксида кремния, выделенного из пищевых продуктов (кондитерских изделий), находятся в интервале от 20 до 50 нм [14]. Так, например, в картофельных и кукурузных чипсах, подсластителях содержится около 2,7-14,4 мкг/г аморфного диоксида кремния размерами от 10-50 нм [15]. Данные добавки разрешены к использованию в связи со своей биологической инертностью, однако это утверждение достаточно сомнительное. Аморфный диоксид кремния (Е551) находится в диапазоне наноразмеров, что указывает на то, что население в целом, вероятно, более подвержено его воздействию, чем первоначально предполагалось. Растущее производство и использование аморфного соединения кремния увеличивают риск воздействия их на человека.

Аморфный диоксид кремния (SiÜ2) широко используют для улучшения сыпучести порошковых пищевых продуктов и химического сырья, пеногасителя, в качестве осветляющего агента в производстве пива, соков, масла [16, 17, 56].

В моделях in vitro, имитирующих пищеварение человека, показано, что в ходе этого процесса Е551 распадается на наночастицы (размерами от 5 до 200 нм) и присутствует на всех этапах пищеварения в различных концентрациях, что свидетельствует о том, что стенки кишечника также часто подвергаются воздействию наночастиц [40]. Оценивали взаимодействие частиц аморфного диоксида кремния (Е551 компании Merck Millipore) с кишечным эпителиальным барьером (в качестве модели использовался Caco-2 и Caco-2/HT29-MTX) in vivo. Оказалось, что самые мелкие наночастицы аморфного диоксида кремния индуцировали окислительный стресс и вызвали воспалительную реакцию, что способствовало повышению кишечной проницаемости, которую, в свою очередь, авторы объясняли нарушением актинового цитоскелета энтероцитов [21].

В экспериментах на лабораторных мышах, получавших аморфный диоксид кремния в дозе 3 г/кг один раз в день путем внутрижелудочного введения, в промежутке времени между 9:30 и 10:30 в течение 28 дней, оценивали воздействие наночастиц на желудочно-кишечный тракт и его функцию. Наночастицы кремния

вызывали дисфункцию и повреждение стенки кишечника, а также влияли на состав кишечной микробиоты [24]. Качественные изменения микробиоты (появление кишечной палочки с гемолитическими свойствами и золотистого стафилококка) были отмечены и в экспериментах с длительным (девять месяцев) поступлением с питьевой водой девятиводного метасиликата натрия в концентрации 10 мг/л в организм лабораторных крыс [5].

Были изучены растворимость, абсорбция, распределение в тканях и выведение диоксида кремния размерами 27 нм (Е551) и 4 мкм после однократного перорального введения крысам in vivo, а также способность транспорта диоксида кремния через стенку кишечника в условиях in vitro. Оказалось, что всасываемость диоксида кремния наноразмерного диапазона была выше и сильно зависела от присутствия в еде глюкозы, которая приводила к увеличению скорости его поглощения. Авторы пришли к выводу, что взаимодействие между наночастицами и компонентами пищи следует учитывать при оценке биологического воздействия и токсичности [34].

Отдельного внимания заслуживает действие наночастиц кремния на печень. В последнее время все больше данных свидетельствует о том, что печень в силу присутствия в ней большого количества резидентных макрофагов является органом-мишенью для соединений кремния вне зависимости от способов поступления их в организм (ингаляционный, пероральный, внутрисосу-дистый). Имеются исследования, доказывающие, что независимо от способа поступления соединения кремния способны индуцировать воспалительный процесс в печени, хотя точный механизм токсического воздействия кремния на печень до сих пор до конца не объяснен.

R. Tassinari et al. в эксперименте на лабораторных крысах индиго массой тела около 150 граммов, получавших per os кремний в течение 90 дней, изучали его воздействие на печень, почки, селезенку и другие органы [49]. Животные находились на специальной низкокремниевой диете. Крысы были разделены на контрольную группу и опытную, которая получала аморфный диоксид кремния (Е551) 2 мг/кг, 5 мг/кг, 10 мг/кг, 20 мг/кг и 50 мг/кг в расчете на массу тела в сутки, соответственно, через желудочный зонд. При этом дозы кремния, получаемые крысами, были максимально приближены к уровню, употребляемому человеком за сутки, по данным о потреблении его взрослым населением Нидерландов (9,4 мг/кг) [23], и были значительно ниже, чем в других исследованиях с аморфным диоксидом кремния [29, 51, 53]. У всех крыс, получавших аморфный диоксид кремния, обнаружили снижение прибавки массы тела, что, по мнению авторов, было связано с воспалительными процессами в пищеварительном тракте, вызываемыми исследуемой добавкой. Кроме того, в печени крыс, получавших кремний, отмечали увеличение синусоидных капилляров. При этом в экспериментах других авторов с поступлением аморфного диоксида кремния в дозах 100, 500 или 1000 мг/кг массы тела в течение 28 дней схожих изменений не зафиксировано. Однако у крыс, получавших кремний в дозе 1000 мг/кг массы тела в течение 84 дней, отмечалось увеличение числа случаев фиброза печени [51]. Схожие изменения были обнаружены в печени крыс-альбиносов, получавших наночастицы кремнезема (сферические, пористые, размером 5-15 нм) в дозах 500 и 1000 мг/кг массы тела в сутки в течение 14 дней [47], а также в более ранних исследованиях с использованием аналогично высоких доз кремния [52]. В исследованиях на лабораторных мышах, получавших синтетический аморфный диоксид кремния (NM-200) в дозе 4,8 мг/кг

массы тела в течение 18 месяцев, обнаружено поражение печени и почек. В почках мышей наблюдались изменения по типу вакуолизации эпителиальных клеток канальцев, а также случаи отложения белка-амилоида в клубочках нефрона [18].

Сходный системный эффект, а именно снижение прибавки массы тела, наблюдался в наших собственных экспериментах при ежедневном поступлении в организм крыс и мышей кремния с питьевой водой в концентрации 10 мг/л в пересчете на кремний в течение девяти месяцев [5]. Мысль о том, что водорастворимые силикаты вследствие малых размеров силикат-анионов оказывают сходное с наночастицами кремния действие на живой организм, высказанная нами ранее [11], с появлением новых экспериментальных данных только подтверждается.

Ю50 для наночастиц диоксида кремния (БЫР) размером 70 нм, вводимого лабораторным мышам болюсной инъекцией, составляет 45 мг/кг [58]. При этом не исключается, что метод введения наночастиц также отчасти является причиной такого исхода для данного размера наночастиц. Гистологическое исследование печени погибших лабораторных мышей выявляло некроз печени, микротромбы в легких, гиперемию и кровоизлияние в других органах. Авторы предположили, что попадание в кровоток большого количества наночастиц кремния может индуцировать активацию и агрегацию тромбоцитов и вызывать диссе-минированное внутрисосудистое свертывание крови (ДВС-синдром) с образованием микротромбов, что в дальнейшем приводит к полиорганной недостаточности и смерти. В легочных артериолах погибших мышей были обнаружены фибриновые тромбы. Кроме того, в печени были обнаружены гранулемы, в образовании которых непосредственное участие принимают макрофаги.

Не исключено, что в вышеизложенной работе наблюдается амилоидоген-ная стимуляция системы коагуляционного гемостаза [9, 26]. Подобный механизм гиперкоагуляции также наблюдался у лиц, перенесших СОУЮ-19 [1].

Имеется отдельный обзор литературы, посвященный роли кремния в ате-рогенезе: изучена взаимосвязь между активными формами кислорода, активностью системы свертывания крови и процессом формирования атеросклероза. Авторы приходят к выводу, что в результате старения организма происходит усиление активности ферментов, продуцирующих активные формы кислорода, и подавляется активность антиоксидантных ферментов. В результате такого дисбаланса возникает предрасположенность к тромбообразованию, которая вызывает эндотелиальную дисфункцию, способствующую формированию атеросклероза [11].

В исследованиях с пятикратным внутривенным введением наночастиц диоксида кремния подопытной группе лабораторных мышей в дозе 20 мг/кг с частотой один раз в 3 дня отмечены снижение прибавки массы тела, гепатомега-лия, увеличение концентрации в крови печеночных трансаминаз (АЛТ, АСТ). При морфологическом исследовании препаратов печени мышей, выведенных из эксперимента на 15-й и 30-й день после первой инъекции, в срезах были обнаружены многоклеточные гранулемы с большим количеством макрофагов и минимальным некрозом гепатоцитов, а также воспалительная клеточная инфильтрация. В срезах печени мышей, получавших инъекции с диоксидом кремния и выведенных из эксперимента на 60-й день, появлялось больше коллаге-новых волокон. На всех сроках выведения животных из эксперимента наблюдались полнокровие синусоидных капилляров, центральной вены, повреждение

гепатоцитов, апоптоз и некроз клеток. При оценке окислительного повреждения липидов в печени отмечали повышение уровня малонового диальдегида на 15-й и 30-й день выведения из эксперимента у мышей опытной группы, на 60-й день его уровень быть сопоставим с контрольным. Функция системы защиты от атаки свободными радикалами SOD и GSH-Px в печени мышей, получавших наноча-стицы диоксида кремния, снижалась на 15-й и 30-й день эксперимента и полностью восстанавливалась на 60-й день. На 30-й и 60-й день эксперимента отмечались изменения экспрессии белков сигнального пути TGF-pi/Smad3 в печени, индуцированные наночастицами диоксида кремния в виде усиления экспрессии TGF-pi, Smad3 и p-Smad3. При этом Smad3 экспрессировался в печени лабораторных мышей только в ядрах гепатоцитов, а у мышей опытной группы его также обнаруживали на поверхности клеток Купфера и гемопоэтических стволовых клетках, а также в миофибробластах, находящихся в синусоидных капиллярах и гранулемах печени. Активация сигнального пути TGF-pi/Smad3 приводила к усилению экспрессии профиброгенных генов [57].

R. Tаssinari et al. изучали воздействие наночастиц диоксида кремния на селезенку и печень крыс обоих полов. Животные были разделены на три экспериментальные группы, в каждой из которых были по три самца и три самки: 1 - контрольная, получала стерильный физиологический раствор; 2 - опытная, однократную внутривенную инъекцию диоксида кремния 20 мг/кг из расчета на массу тела; 3 - опытная, ту же самую дозу кремния ежедневно в течение

5 дней. Через 90 дней животные были выведены из эксперимента. В гистологических срезах органов крыс обоих полов, получавших соединения кремния однократно в дозе 20 мг/кг, значимых изменений не выявлено, а у животных, получавших инъекции в течение 5 дней, отмечались увеличение размеров селезенки и печени, образование воспалительных гранулем в изучаемых органах [50].

Среди работ отечественных исследователей можно выделить работу Н.В. Зайцевой и др., которые изучали воздействие высокодисперсного аморфного диоксида кремния («Орисил 300») на морфологию внутренних органов крыс при пероральном введении в течение 92 суток. Животные были разделены на 5 групп. Животным контрольной группы (1 группа) вводили деионизо-ванную воду. Крысам опытной группы (2-5 группы) - наноразмерный SiO2 в виде обработанной ультразвуком суспензии в деионизованной воде. Первые 30 суток кремний вводили внутрижелудочно, далее в составе корма из расчета в дозе 0,1; 1,0; 10 и 100 мг/кг массы тела, соответственно. У лабораторных крыс всех опытных групп в сравнении с контрольной отмечались определенные изменения. В печени наблюдались эозинофильная инфильтрация портальных трактов, зернистость цитоплазмы энтероцитов, слабо выраженная очаговая дистрофия наружного листка капсулы нефрона. Данные изменения могут находиться в пределах возрастных изменений животных. Однако эти изменения были более выражены, что, по мнению авторов, может свидетельствовать

06 усилении иммунной реакции на введение аморфного диоксида кремния [2].

Вышеизложенные данные в некоторой степени повторяют результаты наших собственных исследований с ежедневным поступлением в организм ad libitum водорастворимого кремния (Na2SiO3 х 9Н2О) в концентрации 10 мг/л в перерасчете на кремний с питьевой водой. Так, в печени лабораторных крыс, получавших кремний с питьевой водой в течение девяти месяцев, отмечались следующие морфологические изменения: печеночные балки располагались беспорядочно, центральные вены были расширены, отмечалась выраженная

клеточная инфильтрация в области воротного канала, а также равномерное диффузное набухание синусоидных капилляров и отек перисинусоидального пространства [7]. Иммунокомпетентные клетки печени также реагировали изменением своих количественных и качественных характеристик: возрастало количество эозинофилов в поле зрения (х1000), увеличивалась площадь тучных клеток и уменьшалась площадь макрофагов за счет увеличения популяции доли малых форм [3, 6, 8]. Кроме того, отмечались изменения и в других органах лабораторных животных: тимусе, селезенке, почках [5, 28]. Когда мы проводили наши эксперименты, то руководствовались нормативами СанПиН 2.1.4.1116-02, который прекратил свое действие 01 марта 2021 г. В январе 2021 г. был принят новый СанПиН 2.1.3684-21, в котором отсутствует раздел, регламентирующий требования к содержанию кремния в бутилированной воде. Величина предельно допустимой концентрации кремния в воде питьевой систем централизованного, в том числе горячего, и нецентрализованного водоснабжения, воде подземных и поверхностных водных объектов хозяйственно-питьевого и куль-турнобытового водопользования, воде плавательных бассейнов, аквапарков, согласно действующему СанПиН, рассчитывается исходя из жесткости воды: до 2,5 мг-экв/л - 25 мг/л; более 2,5 мг-экв/л - 20 мг/л [10], т.е. порог предельно допустимой концентрации кремния в питьевой воде вырос в два раза.

Выводы. Приведенные выше публикации красноречиво свидетельствуют о том, что соединения кремния независимо от способа их поступления оказывают повреждающее воздействие на различные внутренние органы, которое зависит также от размера частиц кремния и длительности воздействия. Поскольку печень является одним из органов детоксикации, она одна из первых реагирует на воздействие соединений кремния, поступающего различными способами. Полученные в ходе обзора данные подвергают сомнению утверждение о существовании нерастворимых форм кремния, в том числе коллоидного диоксида, который используется в качестве энтеросорбента. Не исключено, что под воздействием ферментов желудочно-кишечного тракта нерастворимые формы кремния также расщепляются до наночастиц, которые в дальнейшем всасываются и накапливаются в организме. Однако в исследованиях in vitro условий для данного типа превращений, как правило, нет, что делает данный вид воздействия невозможным [38].

То, что морфологические изменения печени, наблюдаемые нами после девяти месяцев поступления в организм крыс с питьевой водой кремния, имеют такой же характер, как и морфологические изменения печени, наблюдаемые другими исследователями при введении в организм крыс высокодисперсного аморфного кремнезема в течение более короткого срока воздействия, дают нам основание в очередной раз утверждать, что регуляция ежедневного поступления в организм биоусвояемого кремния является не прихотью отдельно взятых групп ученых, а насущной необходимостью.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Литература

1. COVID-19: первый опыт. 2020 / М.А. Аксельров, М.М. Алимова, А.А. Барадулин, Д.И. Боечко и др. Тюмень: ВекторБук, 2021. 463 с.

2. Влияние наночастиц диоксида кремния на морфологию внутренних органов у крыс при пероральном введении / Н.В. Зайцева, М.А. Землянова, В.Н. Звездин, А.А. Довбыш и др. // Анализ риска здоровью. 2016. № 4. С. 80-94. DOI: 10.21668/health.risk/2016.4.10.

3. Гордова В.С., Григорьева Е.А., Сергеева В.Е., Смородченко А.Т. Особенности реакции макрофагов печени на действие водорастворимого соединения кремния в эксперименте // Медицинская иммунология. 2017. T. 19. C. 23-24.

4. Гордова В.С., Сапожников С.П., Сергеева В.Е., Карышев П.Б. Основы биосилификации // Вестник Чувашского университета. 2013. № 3. C. 401-409.

5. Гордова В.С., Сергеева В.Е., Сапожников С.П. Морфологическая адаптация внутренних органов к поступлению в организм водорастворимого соединения кремния. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 2021. 208 с.

6. Григорьева Е.А., Гордова В.С., Сергеева В.Е. Реакция иммунокомпетентных клеток печени на длительное воздействие соединений кремния // Медико-биологические, клинические и социальные вопросы здоровья и патологии человека: материалы IV Всерос. науч. конф. студентов и молодых ученых с международным участием и XIV областного фестиваля «Молодые ученые - развитию ивановской области» (Иваново, 09-12 апреля 2018 г.). Иваново: Ивановская гос. мед. академия, 2018. С. 6-7.

7. Григорьева Е.А. Морфологические особенности печени при воздействии водорастворимого соединения кремния // Медицинский академический журнал. 2016. T. 16, № 4. C. 71-72.

8. Григорьева Е.А., Гордова В.С., Сергеева В.Е., Смородченко А.Т. Реакция Сй68-позитив-ных клеток печени и селезенки крыс на поступление кремния с питьевой водой // Acta medica Eur-asica. 2021. № 2. С. 34-43. URL: http://acta-medica-eurasica.rU/single/2021/2/5/.

9. Козлов В.А., Сапожников С.П. Быстрое образование амилоида и тромбообразование при COVID-19 (краткий обзор литературы) // Acta Medica Eurasica. 2021. № 3. С. 1-9.

10. О гигиеническом нормировании соединений кремния в питьевой воде (обзор литературы) / Ю.А. Рахманин, Н.А. Егорова, Р.И. Михайлова и др. // Гигиена и санитария. 2021. Т. 100, № 10. С. 1077-1083.

11. Сапожников С.П., Гордова В.С., Сергеева В.Е., Козлов В.А. Соединения кремния и ате-рогенез (обзор) // Микроэлементы в медицине. 2022. Т. 23, № 1. С. 4-13.

12. Скрипникова И.А., Гурьев А.В. Микроэлементы в профилактике остеопороза: фокус на кремний // Остеопороз и остеопатии. 2014. № 2. С. 36-40.

13. Сусликов В.Л., Шевницына О.Ю., Козлов В.А. Изучение влияния химических веществ, используемых в производстве кремнийорганических соединений, на состояние работающих // Российский медицинский журнал. 2003. № 6. С. 30-31.

14. Athinarayanan J., Alshatwi A.A., Periasamy V.S., Al-Warthan A.A. Identification of nanoscale ingredients in commercial food products and their induction of mitochondrially mediated cytotoxic effects on human mesenchymal stem cells. J Food Sci, 2015, vol. 80, no. 2, pp. 459-464.

15. Athinarayanan J., Periasamy V.S., Alsaif M.A., Al-Warthan A.A., Alshatwi A.A. Presence of na-nosilica (E551) in commercial food products: TNF-mediated oxidative stress and altered cell cycle progression in human lung fibroblast cells. Cell Biol Toxicol, 2014, vol. 30, no. 2, pp. 89-100.

16. Aureli F., Ciprotti M., D'Amato M. et al. Determination of total silicon and SiO2 particles using an ICP-MS based analytical platform for toxicokinetic studies of synthetic amorphous silica. Nanomateri-als (Basel), 2020, vol. 10, no. 5, p. 888.

17. Barahona F., Ojea-Jimenez I., Geiss O., Gilliland D., Barrero-Moreno J. Multimethod approach for the detection and characterisation of food-grade synthetic amorphous silica nanoparticles. J Chroma-togr A, 2016, vol. 1432, pp. 92-100.

18. Boudard D., Aureli F., Laurent B., Sturm N. et al. Chronic Oral Exposure to Synthetic Amorphous Silica (NM-200) Results in Renal and Liver Lesions in Mice. Kidney Int. Rep, 2019, vol. 4, pp. 1463-1471.

19. Calomme M., Vanden Berghe D. Supplementation of calves with stabilized orthosilicic acid: Effect on the Si, Ca, Mg, and P concentrations in serum and the collagen concentration in skin and cartilage. Biol Trace Elem Res, 1997, vol. 56, pp. 153-165.

20. Choi M.K., Kim M.H. Dietary Silicon intake of Korean young adult males and its relation to their bone status. Biol Trace Elem Res, 2017, vol. 176, no. 1, pp. 89-104.

21. Cornu R., Chrétien C., Pellequer Y., Martin H., Béduneau A. Small silica nanoparticles transiently modulate the intestinal permeability by actin cytoskeleton disruption in both Caco-2 and Caco-2/HT29-MTX models. Arch Toxicol, 2020, vol. 94, no. 4, pp. 1191-1202.

22. Dai C., Huang Y., Zhou Y. Research progress about the relationship between nanoparticles silicon dioxide and lung cancer. Zhongguo Fei Ai Za Zhi, 2014, vol. 17, no. 10, pp. 760-764.

23. Dekkers S., Krystek P., Peters R.J., Lankveld D.P., Bokkers B.G et al. Presence and risks of nanosilica in food products. Nanotoxicology, 2011; vol. 5, pp. 393-405.

24. Diao J., Xia Y., Jiang X., Qiu J. et al. Silicon dioxide nanoparticles induced neurobehavioral impairments by disrupting microbiota-gut-brain axis. J Nanobiotechnology, 2021, vol. 19, no. 1, p. 174.

25. Dijkman Henry B.P.M., Slaats I., Bult P. Assessment of Silicone Particle Migration Among Women Undergoing Removal or Revision of Silicone Breast Implants in the Netherlands. JAMA Netw Open, 2021, vol. 4, no. 9, e2125381.

26. Domagk G. Untersuchungen über die Bedeutung des retikuloendothelial Systems für die Entstehung d. Amyloids. Virchows Archiv, 1924, vol. 253, pp. 594-638.

27. González-Muñoz M.J., Garcimartán A., Meseguer I., Mateos-Vega C.J. et al. Silicic acid and beer consumption reverses the metal imbalance and the prooxidant status induced by aluminum nitrate in mouse brain. J Alzheimers Dis, 2017, vol. 56, no. 3, pp. 917-927.

28. Grigoreva E.A., Gordova V., Khlupiina A., ReznikE. Inflammaging: the silicates seem to be the reason of this process in spleen. Virchows Archiv-European Journal of Pathology, 2021, vol. 479, no. S1, p. 151.

29. Hofmann T., Schneider S., Wolterbeek A., van de Sandt H. et al. Prenatal toxicity of synthetic amorphous silica nanomaterial in rats. Reproductive Toxicology, 2015, vol. 56, pp. 141-146.

30. Jarrar B, Al-Doaiss A, Shati A, Al-Kahtani M., Jarrar Q. Behavioural alterations induced by chronic exposure to 10 nm silicon dioxide nanoparticles. IETNanobiotechnol, 2021, vol. 15, no. 2, pp. 221-235.

31. Jugdaohsingh R., Anderson S.H., Tucker K.L., Elliott H. et al. Dietary silicon intake and absorption. Am J Clin Nutr, 2002, vol. 75, no. 5, pp. 887-893.

32. Jugdaohsingh R., Watson A.I.E., Pedro L.D., Powell J.J. The decrease in silicon concentration of the connective tissues with age in rats is a marker of connective tissue turnover. Bone, 2015, vol. 75, pp. 40-48.

33. Kim Y.Y., Kim M.H., Choi M.K. Relationship between dietary intake and Urinary Excretion of Silicon in Free-Living Korean Adult Men and Women. Biol Trace Elem Res, 2019, vol. 191, no. 2, pp. 286-293.

34. Lee J.A., Kim M.K., Song J.H., Jo M.R. et al. Biokinetics of food additive silica nanoparticles and their interactions with food components. Colloids Surf B Biointerfaces, 2017, vol. 150, pp. 384-392.

35. Lidsky TI. Is the Aluminum Hypothesis dead? J Occup Environ Med, 2014, vol. 56, no. 5, pp. 73-79.

36. Lotfipour F., Shahi S., Farjami A., Salatin S., Mahmoudian M., Dizaj S.M. Safety and Toxicity Issues of Therapeutically Used Nanoparticles from the Oral Route. Biomed Res Int, 2021, e9322282.

37. Martin K.R. Silicon: the health benefits of a metalloid. In Interrelations between Essential Metal Ions and Human Diseases, 2013, vol. 6, pp. 451-473.

38. Meenakshi A. Cell culture media: a review. Mater Methods, 2013, vol. 3, pp. 175-203.

39. Murugadoss S., Lison D., Godderis L., Van Den Brule S. et al. Toxicology of silica nanoparticles: an update. Arch Toxicol, 2017, vol. 91, no. 9, pp. 2967-3010.

40. Peters R., Kramer E., Oomen A.G., Rivera Z.E. et al. Presence of nano-sized silica during in vitro digestion of foods containing silica as a food additive. ACS Nano, 2012, vol. 6, no. 3, pp. 2441-2451.

41. Prescha A., Zabiocka-Siowinska K., Grajeta H. Dietary silicon and its impact on plasma silicon levels in the Polish Population. Nutrients, 2019, vol. 11, no. 5, p. 980.

42. Pritchard A., Nielsen B.D., Robison C., Manfredi J.M. Low dietary silicon supplementation may not affect bone and cartilage in mature, sedentary horses. J Anim Sci, 2020, vol. 98, no. 12, skaa377.

43. Pritchard A., Robison C., Nguyen T., Nielsen B.D. Silicon supplementation affects mineral metabolism but not bone density or strength in male broilers. PLoS One, 2020, vol. 15, no. 12, e0243007.

44. Radovanovic Z., Djindjic B., Dzopalic T., Veljkovic A. et al. Effect of silicon-rich water intake on the systemic and peritoneal inflammation of rats with chronic low levels of aluminum ingestion. J Trace Elem Med Biol, 2018, vol. 46, pp. 96-102.

45. Robberecht H., Van Cauwenbergh R., Van Vlaslaer V., Hermans N. Dietary silicon intake in Belgium: Sources, availability from foods, and human serum levels. Sci Total Environ, 2009, vol. 407, no. 16, p. 4777-4782.

46. Rondanelli M., Faliva M.A., Peroni G., Gasparri C. et al. Silicon: A neglected micronutrient essential for bone health. Exp Biol Med (Maywood), 2021, vol. 246, no. 13, pp. 1500-1511.

47. Sadek S.A., Soliman A.M., Marzouk M. Ameliorative effect of Allolobophora caliginosa extract on hepatotoxicity induced by silicon dioxide nanoparticles. Toxicol IndHealth, 2016, vol. 32, no. 8, pp. 1358-1372.

48. Sripanyakorn S., Jugdaohsingh R., Dissayabutr W., Anderson S.H. et al. The comparative absorption of silicon from different foods and food supplements. Br J Nutr, 2009, vol. 102, no. 6, pp. 825-834.

49. Tassinari R., Di Felice G., Butteroni C., Barletta B. et al. Hazard identification of pyrogenic synthetic amorphous silica (NM-203) after sub-chronic oral exposure in rat: A multitarget approach. Food Chem Toxicol, 2020, vol. 137, e111168.

50. Tassinari R., Martinelli A., Valeri M., Maranghi F. Amorphous silica nanoparticles induced spleen and liver toxicity after acute intravenous exposure in male and female rats. Toxicol Ind Health, 2021, vol. 37, no. 6, pp. 328-335.

51. van der Zande M., Vandebriel R.J., Groot M.J., Kramer E. et al. Sub-chronic toxicity study in rats orally exposed to nanostructured silica. Part Fibre Toxicol, 2014, vol. 11, p. 8. DOI: 10.1186/1743-8977-11-8.

52. van Kesteren P.C., Cubadda F., Bouwmeester H., van Eijkeren J.C. et al. Novel insights into the risk assessment of the nanomaterial synthetic amorphous silica, additive E551, in food. Nanotoxicol-ogy, 2015, vol. 9, pp. 442-452.

53. Wolterbeek A., Oosterwijk T., Schneider S., Landsiedel R. et al. Oral two-generation reproduction toxicity study with NM-200 synthetic amorphous silica in Wistar rats. Reproductive Toxicology, 2015, vol. 56, pp. 147-154.

54. Yang X., He C., Li J. et al. Uptake of silica nanoparticles: neurotoxicity and Alzheimer-like pathology in human SK-N-SH and mouse neuro2a neuroblastoma cells. Toxicol Lett, 2014, vol. 229, pp. 240-249.

55. Ye Y., Hui L., Lakpa K.L., Xing Y., Wollenzien H. et al. Effects of silica nanoparticles on endolyso-some function in primary cultured neurons. Can J Physiol Pharmacol, 2019, vol. 97, no. 4, pp. 297-305.

56. Yoo N.K., Jeon Y.R., Choi S.J. Determination of two differently manufactured silicon dioxide nanoparticles by cloud point extraction approach in intestinal cells, intestinal barriers and tissues. Int J Mol Sci, 2021, vol. 22, no. 13, e7035.

57. Yu Y., Duan J., Li Y., Li Y. et al. Silica nanoparticles induce liver fibrosis via TGF-p1/Smad3 pathway in ICR mice. Int J Nanomedicine, 2017, vol. 12, pp. 6045-6057.

58. Yu Y., Li Y., Wang W., Jin M. et al. Acute toxicity of amorphous silica nanoparticles in intravenously exposed ICR mice. PLoS One, 2013, vol. 8, no. 4, e61346.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ГРИГОРЬЕВА ЕВГЕНИЯ АЛЕКСАНДРОВНА - аспирантка кафедры медицинской биологии с курсом микробиологии и вирусологии, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (shgrev@yandex.ru; ОКОЮ: https://orcid.org/0000-0003-3626-2750).

ГОРДОВА ВАЛЕНТИНА СЕРГЕЕВНА - кандидат медицинских наук, доцент кафедры фундаментальной медицины медицинского института, Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта, Россия, Калининград (crataegi@rambler.ru; ОВДЮ: https://orcid.org/0000-0001-5109-9862).

СЕРГЕЕВА ВАЛЕНТИНА ЕФРЕМОВНА - доктор биологических наук, профессор кафедры медицинской биологии с курсом микробиологии и вирусологии, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (kafedra-biology@yandex.ru; ОКОЮ: https://or-cid.org/0000-0003-3471-5226).

Evgeniia A. GRIGOREVA, Valentina S. GORDOVA, Valentina E. SERGEEVA

THE EFFECT OF SILICON NANOPARTICLES AND WATER-SOLUBLE SILICATES ON THE LIVER (comparison of our own research results with the literature data)

Key words: silicon, amorphous silicon dioxide, silica, silicates, silicoses, liver, drinking water.

This literature review combines data on the effect of silicon compounds on the body -silicon nanoparticles and water-soluble silicates, obtained by domestic and foreign researchers over the past decade. A widespread use of amorphous silicon dioxide in modern industry, as well as revision of regulatory documents on silicon content in drinking water in the Russian Federation give this aspect special relevance. Increased attention is paid to comparing our own results of long-term experiments on silicon intake with drinking water by laboratory animals and the literature data. It has been shown that morphological changes in the liver caused by exposure to water-soluble silicates and nanoparticles are similar. Thus, questions about the biological inertness of silicon, monitoring the use of silicon in industry, and adjustment of its maximum permissible concentration in drinking water require further study.

References

1. Aksel'rov M.A., Alimova M.M., Baradulin A.A., Boechko D.I. et al. COVID-19: pervyi opyt. 2020 [COVID-19: first experience. 2020]. Tyumen, 2021, 463 p.

2. Zaiceva N.V., Zemlyanova M.A., Zvezdin V.N., Dovbysh A.A. et al. Vliyanie nanochastits dioksida kremniya na morfologiyu vnutrennikh organov u krys pri peroral'nom vvedenii [Influence of silicon dioxide nanoparticles on the morphology of internal organs in rats after oral administration]. Analizriska zdorov'yu, 2016, no. 4, pp. 80-94. DOI: 10.21668/health.risk/2016.4.10.

3. Gordova V.S., Grigor'eva E.A., Sergeeva V.E., Smorodchenko A.T. Osobennosti reaktsii makro-fagov pecheni na deistvie vodorastvorimogo soedineniya kremniya v eksperimente [Features of the reaction of liver macrophages to the action of a water-soluble silicon compound in the experiment]. Meditsinskaya immunologiya, 2017, vol. 19, pp. 23-24.

4. Gordova V.S., Sapozhnikov S.P., Sergeeva V.E., Karyshev P.B. Osnovy biosilifikatsii [The basics of biosilicification]. Vestnik Chuvashskogo universiteta, 2013, no. 3, pp. 401-409.

5. Gordova V.S., Sergeeva V.E., Sapozhnikov S.P. Morfologicheskaya adaptatsiya vnutrennikh organov k postupleniyu v organizm vodorastvorimogo soedineniya kremniya [Morphological adaptation of internal organs to intake of a water-soluble compound silicon]. Cheboksary, 2021, 208 p.

6. Grigor'eva E.A., Gordova V.S., Sergeeva V.E. Reaktsiya immunokompetentnykh kletok pecheni na dlitel'noe vozdeistvie soedinenii kremniya [The response of immunocompetent liver cells to long-term

exposure to silicon compounds]. In: Mediko-biologicheskie, klinicheskie i sotsial'nye voprosy zdorov'ya i patologii cheloveka: materialy IV Vserossiiskoi nauchnoi konferentsii studentov i molodykh uchenykh s mezhdunarodnym uchastiem XIV oblastnoi festival' "Molodye uchenye - razvitiyu ivanovskoi oblasti" [Proc. of IV Russ. Sci. Conf. «Medico-biological, clinical and social issues of human health and pathology»]. Ivanovo, Ivanovo State Medical Academy Publ., 2018, pp. 6-7.

7. Grigor'eva E.A. Morfologicheskie osobennosti pecheni pri vozdeistvii vodorastvorimogo soedi-neniya kremniya [Morphological features of the liver when exposed to a water-soluble silicon compound]. Meditsinskii akademicheskii zhurnal, 2016, vol. 16, no. 4, pp. 71-72.

8. Grigor'eva E.A., Gordova V.S., Sergeeva V.E., Smorodchenko A.T. Reaktsiya CD68-pozitivnykh kletok pecheni i selezenki krys na postuplenie kremniya s pit'evoi vodoi [Reaction of CD68-positive rat liver and spleen cells on silicon intake with drinking water]. Acta medica Eurasica, 2021, no. 2, pp. 3443. URL: http://acta-medica-eurasica.ru/single/2021/2/5/.

9. Kozlov V.A., Sapozhnikov S.P. Bystroe obrazovanie amiloida i tromboobrazovanie pri COVID-19 (kratkii obzorliteratury) [Rapid amyloid formation and thrombi formation in COVID-19 (a brief literature review)]. Acta Medica Eurasica, 2021, no. 3, pp. 1-9.

10. Rahmanin YU.A., Egorova N.A., Mihajlova R.I., Ryzhova I.N., Kochetkova M.G. O gigienicheskom normirovanii soedinenii kremniya v pit'evoi vode (obzorliteratury) [On the hygienic rating of silicon compounds in drinking water (literature review)]. Gigiena i sanitariya, 2021, vol. 100, no. 10, pp. 1077-1083.

11. Sapozhnikov S.P., Gordova V.S., Sergeeva V.E., Kozlov V.A. Coedineniya kremniya i aterogenez (obzor) [Silicon chemicals and atherogenesis (a review)]. Mikroelementy v meditsine, 2022, vol. 23, no. 1, pp. 4-13.

12. Skripnikova I.A., Gur'ev A.V. Mikroelementy v profilaktike osteoporoza: fokus na kremnii [Micro-nutrients in the prevention of osteoporosis: focus on silicon]. Osteoporoz i osteopatii, 2014, no. 2, pp. 36-40.

13. Suslikov V.L., Shevnitsyna O.Yu., Kozlov V.A. Izuchenie vliyaniya khimicheskikh veshchestv, ispol'zuemykh v proizvodstve kremniiorganicheskikh soedinenii, na sostoyanie rabotayushchikh [Study of the influence of chemicals used in the production of organosilicon compounds on the state of workers]. Rossiiskii meditsinskii zhurnal, 2003, no. 6, pp. 30-31.

14. Athinarayanan J., Alshatwi A.A., Periasamy V.S., Al-Warthan A.A. Identification of nanoscale ingredients in commercial food products and their induction of mitochondrially mediated cytotoxic effects on human mesenchymal stem cells. J Food Sci, 2015, vol. 80, no. 2, pp. 459-464.

15. Athinarayanan J., Periasamy V.S., Alsaif M.A., Al-Warthan A.A., Alshatwi A.A. Presence of nanosilica (E551) in commercial food products: TNF-mediated oxidative stress and altered cell cycle progression in human lung fibroblast cells. Cell Biol Toxicol, 2014, vol. 30, no. 2, pp. 89-100.

16. Aureli F., Ciprotti M., D'Amato M. et al. Determination of total silicon and SiO2 particles using an ICP-MS based analytical platform for toxicokinetic studies of synthetic amorphous silica. Nanomaterials (Basel), 2020, vol. 10, no. 5, p. 888.

17. Barahona F., Ojea-Jimenez I., Geiss O., Gilliland D., Barrero-Moreno J. Multimethod approach for the detection and characterisation of food-grade synthetic amorphous silica nanoparticles. J Chromatogr A, 2016, vol. 1432, pp. 92-100.