CC BY
41
© О. М. Важнича
УДК 615+612. 111: 616 - 005. 1 О. М. Важнича
ВПЛИВ НАНОЧАСТИНОК МАГНЕТИТУ НА ПЕРЕКИСНЕ ОКИСНЕННЯ ЛІПІДІВ ЗА УМОВ ГОСТРОЇ КРОВОВТРАТИ
Вищий державний навчальний заклад України «Українська медична стоматологічна академія» (м. Полтава)
Робота є фрагментом планової ініціативної НДР «Пошук засобів та біологічно активних речовин з числа похідних 2-оксоіндолу та 3-оксипіридину для фармакокорекції адаптивних процесів при порушеннях гомеостазу різної етіології» (№ державної реєстрації 0111U004879).
Вступ. Нині в багатьох країнах світу вивчають наночастинки (НЧ) оксиду заліза (II, III) Fe3O4, відомого також як магнетит, заради їх унікальних супермагнітних властивостей, біологічної активності та здатності до деградації в організмі [11]. Має значення також широке розповсюдження та дешевизна цього біометалу. З’являються препарати на основі НЧ магнетиту, які застосовуються як контрастні агенти для магнітної резонансної томографії та використовуються в онкології для гіпертермії злоякісних пухлин [13]. Дозволений до клінічного застосування препарат «Ферумокситол» для лікування анемії у хворих на хронічну ниркову недостатність, які знаходяться на гемодіалізі [12].
Відомо, що НЧ оксиду заліза (II, III) мають підвищену реакційну здатність. З одного боку, це відкриває перспективи розробки композитних матеріалів на їх основі [11], але, з іншого, створює загрозу посилення вільно-радикальних процесів у живому організмі, особливо коли йдеться про НЧ, в яких наявні іони Fe2+. Зокрема описано, що інгаляція НЧ магнетиту супроводжується індукцією активних форм кисню в альвеолах легень [6]. Зазначають, що активація перекисного окиснення ліпідів (ПОЛ) знаходиться в основі побічної дії супермагнітних НЧ і має дозозалежний характер: обробка культури клітин середовищем з високою концентрацією НЧ веде до підвищення продукції активних форм кисню та ушкодження ними клітин [10]. Однак, в цілому, відомості стосовно впливу НЧ магнетиту на окисно-відновний гомеостаз обмежені і носять суперечливий характер.
Мета дослідження - вивчити вплив НЧ магнетиту та їх поєднану дію з синтетичним антиоксидантом
2-етил-6-метил-3-оксипіридину сукцинатом на стан ПОЛ в еритроцитах при гострій крововтраті.
Об’єкт і методи дослідження. Експерименти виконані на 25 білих щурах-самцях лінії Вістар масою 180-200 г, яких утримували за стандартних умов віварію. На проведення експериментів було одержано дозвіл комісії з питань біоетики ВДНЗУ «Українська медична стоматологічна академія».
Крововтрату моделювали шляхом вилучення з серця 25% циркулюючої крові під ефірним наркозом [3].
Ультрамалі НЧ магнетиту, осаджені на натрію хлорид, були одержані методом електронно-променевої технології в !нституті електрозварювання Ім. Є. О. Патона НАН України [5] І люб’язно надані для дослідження академіком Б. О. Мовчаном та к. техн. н. Ю. А. Кураповим. Одержані зразки мають вигляд порошку, який містить НЧ магнетиту розміром 5-8 нм. Порошок використовували для приготування нанорідини на бідистильованій воді. За даними лазерної кореляційної спектроскопії, у цій рідині безпосередньо після її приготування 99. 9% частинок мають розміри 5Q нм. їх маса - 46% від маси всіх НЧ. !нша фракція - частинки розмірами 83Q нм, на котрі припадає 54% маси. Нанорідину готували ех tempore и вводили тваринам у дозі 1,35 мг заліза/кг інтраперитонеально відразу після крововтрати.
Двом Іншим групам тварин вводили синтетичний антиоксидант 2-етил-6-метил-3-оксипіридину сук-цинат, відомий як препарат мексидол [2], разом Із НЧ або без них. Розчин антиоксиданту вводили тваринам у дозі 1QQ мг/кг маси тіла тим же шляхом, що й НЧ магнетиту. Його готували ех tempore, використовуючи субстанцію препарату, одержану від виробника (Бион, Обнинск, РФ).
Через 3 години після крововтрати білих щурів виводили з експерименту шляхом евтаназії під ефірним наркозом, забираючи кров Із серця до його зупинки. В одержаних зразках еритроцитів визначали вміст продуктів, які реагують Із
2-тІобарбІтуровою кислотою (ТБК-реактанти) [3] та активність супероксиддисмутази (СОД) [9]. Цифровий матеріал обробляли за стандартними програмами MicrosoftExcel.
Результати досліджень та їх обговорення. Втрата крові характеризується швидким зростанням концентрації ТБК-реактантІв в еритроцитах, вміст яких збільшується на 272% (p<Q,QQ1) у порівнянні з Інтактними тваринами (табл.). Активність СОД при цьому Істотно не змінюється. Накопичення проміжних продуктів ПОЛ в еритроцитах, вочевидь, є ознакою оксидативного стресу, викликаного гіпоксією як характерною реакцією організму на втрату крові [7]. Відсутність змін активності СОД у даному експерименті може бути наслідком часткового гальмування ферменту пероксидом водню як продуктом супероксиддисмутазної реакції [1].
Таблиця
Вплив НЧ магнетиту та їх поєднана дія з 2-етил-6-метил-3-оксипіридину сукцинатом на процеси ПОЛ в еритроцитах при гострій крововтраті (М ±т)
Групи тварин ТБК-реактанти, од. екст. /мл СОД,% гальмування
1. !нтактні (б) 3,Q1±Q,49 54,3+1,4
2. Крововтрата (б) 11,21+1,97* 52,6+2,5
3. Крововтрата+НЧ магнетиту (б) 7,15+1,35 56,4+3,1
4. Крововтрата+2-етил-6-метил-3-оксипІридину сукцинат(б) 2,13+Q,73** 62,Q+2,3**
б. Крововтрата+НЧ магнетиту+2-етил-6-метил-3-оксипІридину сукцинат(б) 4,5Q+Q,82** 49,1+2,2
Примітка: 1. У дужках наведено кількість спостережень.
2. * - р<0,05 у порівнянні з інтактними тваринами.
3. **- р<0,05 у порівнянні з крововтратою без фармакокорекції.
застосування на фоні крововтрати 2-етил-6-метил-3-оксипіридину викликає підвищення активності СОД в еритроцитах на 18% (р<0,05) у порівнянні з експериментальною патологією без корекції. Сполучена дія НЧ магнетиту та антиоксиданту не змінює активність ферменту.
Як бачимо, за умов даного експерименту НЧ магнетиту не виявили прооксидантної дії, а навіть демонстрували тенденцію до обмеження надлишкової ліпопероксидації. Вочевидь, це пояснюється дозою НЧ і тим, що нанозалізо швидко включається в еритропоез і відновлює рівень гемоглобіну, який відіграє важливу роль у підтриманні окисно-відновного балансу червонокрівців [6]. Цілком закономірним є виразний антиоксидантний ефект 2-етил-6-метил-3-оксипіридину сукцинату при гострій крововтраті, що узгоджується з даними літератури [2]. Збереження цього ефекту на високому рівні при введенні препарату разом із НЧ оксиду заліза вказує на відсутність антагонізму у впливі зазначених засобів на окисно-відновні процеси в еритроцитах при гострій крововтраті.
Висновки. Ультрамалі НЧ магнетиту (оксиду заліза II, III) у дозі 1. 35мг Ре/кг не викликають додаткової активації ПОЛ в еритроцитах при гострій крововтраті і не порушують антиоксидантні ефекти 2-етил-6-метил-3-оксипіридину сукцинату.
Перспективи подальших досліджень. Вочевидь, антиоксиданти доцільно використовувати разом із супермагнітними НЧ для контроля їх можливого прооксидантного ефекту за певних ситуацій. Експериментальна оцінка правильності цієї гіпотези стане предметом наших подальших досліджень.
Введення НЧ магнетиту викликає тенденцію до зменшення вмісту проміжних продуктів ПОЛ на 36%
(p<Q,1) (табл.). 2-етил-6- метил-3-оксипіридину
сукцинат знижує концентрацію ТБК- реактантів в еритроцитах на 75% (p<Q,QQ1) у порівнянні з крововтратою без фармакокорекції. Одночасне введення НЧ магнетиту та антиоксиданту знижує вміст інтермедіатів ПОЛ на 6Q% (p<Q,QQ2) у порівнянні з патологічним фоном.
Активність СОД лишається без змін після введення тваринам НЧ магнетиту (табл.). Водночас
Список літератури
1. Абрамченко В. В. Антиоксиданты и антигипоксанты в акушерстве (оксидативный стресс в акушерстве и его терапия антиоксидантами и антигипоксантами) / Абрамченко В. В. - СПб, 2QQ1. - 4QQ С.
2. Воронина T. А. МЕКСИДОЛ® основные эффекты, механизм действия, применение [Электронный ресурс] / T. А. Воронина. - Режим доступа: http://medi. ru/doc/aQ7Q196. htm
3. Гаврилов В. Б. Анализ методов определения продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови по тесту с тиобарбитуровой кислотой / В. Б. Гаврилов, А. Р. Гаврилова, Л. М. Мажуль // Вопросы медицинской химии. - 1987. -Т. 33, № 1. - С. 118-122.
4. Докпінічні дослідження лікарських засобів: метод. рекомендації / [наук. ред. О. В. Стефанов]. - К.: Авіцена, 2QQ1. - 527 С.
6. Мовчан Б. А. Твердо- и жидкофазные медицинские субстанции с наноразмерной структурой, осаждаемые из паровой фазы в вакууме (єлектронно-лучевая технология) / Б. А. Мовчан // Нанотехнології у фармації та медицині: Матеріали міжнародної науково-практичної конференції, м. Харків, Україна, 13-14 жовтня 2Q11 р. - Харків, 2Q11. - С. 13Q-132. Наумова А. И. Влияние продолжительности ингаляторного введения магнетита на формирование окислительного стресса в организме морских свинок / А. И. Наумова) // Сборник материалов 7Q^ Юбилейной итоговой научной студенческой конференции им. Н. И. Пирогова, г. Томск, 16-18 мая 2Q11 года. - Томск: Сиб. гос. мед. университет, 2Q11. - 43Q С.
7. Новицкий В. В. Патофизиология: Учебник / В. В. Новицкий. - 2QQ6. - 716 С.
8. Новицкий В. В. Физиология и патофизиология эритроцита / В. В. Новиций Н. В. Рязанцева, Е. А. Степовая. - Томск: Изд-во Томского университета, 2QQ4. - 2Q2 С.
9. Сирота Т. В. Новый подход в исследовании процесса аутоокисления адреналина и использование его для измерения активности супероксиддисмутазы / Т. В. Сирота // Вопросы медицинской химии. - 1999. - № 3. - С. 263-272.
Ю. Concentration-dependenttoxicity of iron oxide nanoparticles mediated by increased oxidative stress / S. Naqvi, M. Samim, M. Abdin [etal.] // Int. J. Nanomedicine. - 2Q1Q. - Vol. 165. -P. 983-989.
11. Petri-Fink A. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs): from synthesis to in vivo studies - a summary of the synthesis, characterization, in vitro, and in vivo investigations of SPIONs with particular focus on surface and colloidal properties / A. Petri-Fink, H. Hofmann // IEEE Trans. Nanobioscience. - 2QQ7. - Vol. 6, № 4. - P. 289-297.
12. Rosner M. H. Ferumoxytol for the treatmentof iron deficiency / M. H. Rosner, M. Auerbach // Expert. Rev. Hematol. - 2Q11. -Vol. 4, № 4. - P. 399-4Q6.
13. Safety and tolerability of ultrasmall superparamagnetic iron oxide contrastagent: comprehensive analysis of a clinical develop-mentprogram / H. Bernd, E. De Kerviler, S. Gaillard [etal.] // Invest. Radiol. - 2QQ9. - Vol. 44, № 6. - P. 336-342.
6.
УДК 615+612. 111: 616 - QQ5. 1
ВПЛИВ НАНОЧАСТИНОК МАГНЕТИТУ НА ПЕРЕКИСНЕ ОКИСНЕННЯ ЛІПІДІВ ЗА УМОВ ГОСТРОЇ КРОВОВТРАТИ
Важнича О. М.
Резюме. Надмалі наночастинки магнетиту (НЧМ) (1,35 мг заліза/кг) та синтетичний антиоксидант
2-етил-6-метил-3-оксипІридину сукцинат, або мексидол, (1QQ мг/кг) були застосовані для корекції гострої крововтрати в білих щурів ВІстар. Показано, що крововтрата характеризується розвитком оксидативного стресу. Після введення НЧМ рівень ТБК-реактантів має тенденцію до зниження на 36%. Похідне
3-оксипіридину зменшує цей показник на 6Q% та активує супероксиддисмутазу. Після комбінованого застосування обох агентів зменшення концентрації ТБК-реактантІв становить 6Q%. ЦІ результати вказують, що НЧМ не обмежують антиоксидантні ефекти Інших препаратів.
Ключові слова: наночастинки магнетиту, 2-етил-6-метил-3-оксипіридину сукцинат, крововтрата, еритроцит, перекисне окиснення ліпідів.
УДК 615+612. 111: 616 - QQ5. 1
ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ МАГНЕТИТА НА ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ В УСЛОВИЯХ ОСТРОЙ КРОВОПОТЕРИ
Важничая Е. М.
Резюме. Сверхмалые супермагнитные наночастицы магнетита (НЧМ) (1,35 мг железа/кг) и синтетический антиоксидант 2-этил-6-метил-3-оксипиридина сукцинат, или мексидол, (1QQ мг/кг) были использованы для коррекции острой кровопотери у белых крыс Вистар. Показано, что кровопотеря характеризуется развитием оксидативного стресса. После введения НЧМ уровень ТБК-реактантов в эритроцитах имеет тенденцию к снижению на 36%. Производное 3-оксипиридина уменьшает этот показатель на 6Q% и активирует супероксиддисмутазу. После комбинированного применения обоих агентов уменьшение концентрации ТБК-реактантов составляет 6Q%. Эти результаты указывают, что НЧМ не ограничивают антиоксидантные эффекты других препаратов.
Ключевые слова: наночастицы магнетита, 2-этил-6-метил-3-оксипиридина сукцинат, кровопотеря, эритроцит, перекисное окисление липидов.
UDC 615+612. 111: 616 - QQ5. 1
The influence Of Magnetite Nanoparticles On Lipid Peroxidation Under The Conditions Of Acute Blood Loss
Vazhnichaya Ye. M.
Summary. Ultrasmall magnetite nanoparticles (MNP) (1. 35 mg of iron/kg) and synthetic antioxidant2-ethyl-
3-methyl-6-oxypyridine succinate, or mexidol, (1QQ mg/kg) were used for correction of acute blood loss in albino Wistar rats. Itis shown, thatblood loss is characterized by the developmentof oxidative stress. After the administration of MNP the TBA-reactants level has tendency to lowering on 36%. 3-oxypyridine derivative decreases this parameter on 75% and activates superoxide dismutase. After the combined use of both agents the decrease in TBA-reactants concentration is 6Q%. These results testify thatMNP do notlimitthe antioxidanteffects of other preparations.
Key words: magnetite nanoparticles, 2-ethyl-6-methyl-3-oxypyridine succinate, blood loss, erythrocyte, lipid peroxidation.
Стаття надійшла 19. 06. 2012 р.
Рецензент - проф. Бобирьов B. М.
