CC BY
55
Влияние наноразмерных частиц железа
при интраперитонеальном введении на некоторые
биохимические показатели крови животных
Е.А. Русакова, аспирантка, С.В. Лебедев, д.б.н.,
О.В. Кван, к.б.н., Ш.Г. Рахматуллин, к.б.н., Е.А. Сизова, к.б.н., Д.В. Улиткина, студентка, Оренбургский ГУ
Актуальность. Несмотря на малое содержание железа в организме человека (2—5 г у взрослых и 340—400 мг у новорождённых), по своей значимости оно является уникальным микроэлементом. Входя в состав крови, железо участвует в переносе кислорода от лёгких ко всем тканям, органам и системам организма. Непосредственную доставку кислорода к каждой клетке осуществляет входящее в состав крови специальное белковое соединение гемоглобин [1]. При недостатке железа в организме снижается количество гемоглобина, что приводит к развитию железодефицитной анемии (ЖДА) — малокровия [2, 3]. Серьёзность последствий железодефицита (ЖД) требует проведения соответствующей терапии, направленной на восполнение запасов железа в организме. В этой связи ведётся поиск альтернативных источников этого элемента. При этом учитывается, что сульфат железа в 36 раз токсичнее наночастиц железа [4] и уникальные свойства наночастиц, такие как высокая поверхностная энергия, устойчивая сорбция биомолекул, изменение физико-химических свойств под действием физических полей, малые размеры, сопоставимые с биомолекулами, открывают широкие перспективы для использования наноматериалов в терапии различных заболеваний. Но прежде чем говорить о применении наноматериалов в практике, следует детально и всесторонне изучить их свойства, как с материа-ловедческой, так и с биомедицинской стороны.
Необходимо выяснить механизмы взаимодействия наноматериалов с клетками организма, пути их преобразования и выведения, а также возможные токсические эффекты. Только комплексное междисциплинарное изучение наноматериалов поможет приблизить достижения нанотехнологической отрасли к широкому внедрению в практику [5].
Целью работы было изучение влияния на-норазмерных частиц железа на некоторые биохимические показатели крови крыс и выявление последствий в течение 72 часов после однократного внутрибрюшинного введения нанопорошка железа.
Материалы и методы исследований. В данной работе был использован нанопорошок Fe3O4 с ядром Fe+3, размером (80±15) нм.
Исследование выполнено в условиях экспериментально-биологической клиники (вивария) Оренбургского государственного университета на модели крыс линии ^Маг.
Для проведения эксперимента отобрали 60 двухмесячных крыс-самок, средняя масса которых составила 190±8 г.
После подготовительного периода животных разделили на две группы: опытную (п = 30) и контрольную (п = 30).
Для приготовления суспензии нанопорошка Fe для интраперитонеального введения навеску сухого нанопорошка Fe растворяли в стабилизирующем растворе (физ. раствор). Полученную суспензию подвергали сонификации в ультразвуковой ванне УЗВ-4/150 МП (Россия), чтобы разрушить агломераты наночастиц, которые образуются при хранении нанопорошка.
Животным опытной группы внутрибрюшинно вводился нанопорошок железа в концентрации 20,8 мг/кг массы тела. Животным контрольной группы внутрибрюшинно вводили стабилизирующий раствор в той же дозировке. Выведение животных из эксперимента проводили поэтапно методом декапитации на 1-е, 2-е, 3-и сутки после инъекции, по 10 опытных и по 10 контрольных животных.
Исследования на животных проводили в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (прил. к приказу Министерства здравоохранения СССР от 12.08.1977 № 755).
Активность ряда ферментов плазмы крови (АлАт — аланинаминотрансферазы, АсАт — ас-пар-татаминотрансферазы) и содержание общего белка, общего билирубина, а также концентрацию неорганических веществ в плазме крови определяли на автоматическом биохимическом анализаторе Stat Гах 1904.
Результаты исследований. Наши исследования показали, что при внутрибрюшинном введении нанопорошка железа возрастает концентрация Fe в плазме крови с 1-х по 3-и сутки на 3,05; 20,75; 32,74% на 1-е, 2-е, 3-и сутки после инъекции соответственно. Выявлено увеличение концентрации Mg в плазме крови на 134,2 и 3,68% на 1-е и 2-е сутки после инъекции соответственно, причем на 3-и сутки выявлена тенденция к снижению концентрации Mg на 20%. Наблюдается увеличение концентрации Р в плазме крови на 119,9; 3,68% на 1-е, 2-е сутки
Фосфор
Магний
Железо
я
я
5
X
м
Я
а
200
100
0
-100
т------------------1
-і.........................
время введения, ч
□ 24 и 48 72
Рис. 1 - Разница концентрации неорганических элементов плазмы крови опытных групп относительно контрольной, %
40
20
0
-20
-60
-80
АлАТ
Ас Ат
время введения, ч
□ 24 II 48 --- 72
Рис. 2 - Разница концентрации ферментов плазмы крови опытных групп относительно контрольной, %
после инъекции соответственно, с последующим снижением концентрации на 62,31% на 3-и сутки после инъекции (рис. 1).
Кроме того, установлено повышение активности аланинаминотрансферазы на 13,30 и 16,97% на 1-е и 2-е сутки после инъекции соответственно, с последующим снижением активности фермента на 61,63% на 3-и сутки (рис. 2).
В то же время зарегистрировано снижение активности аспартатаминотрансферазы на 29,25; 67,97 и 12,10% на 1-е, 2-е, 3-и сутки после инъекции соответственно.
Выводы. Установлены изменения некоторых биохимических показателей крови животных опытной группы на 1-е, 2-е, 3-и сутки при ин-траперитонеальном введении нанопорошка Fe,
которые проявляются в снижении концентрации ряда элементов в плазме крови.
Отсутствие факта гибели животных, а также характер обнаруженных изменений биохимических показателей крови свидетельствуют о возможных компенсаторно-приспособительных реакциях сердца (аспартатаминотрансфераза), печени (аланинаминотрансфераза) на внутри-брюшинное введение нанопорошка Fe.
Литература
1. Краснова А.Н. Роль железа в жизнедеятельности человека // Материнство. 1998. № 3. С. 9—12.
2. Панченко Л.Ф. Клиническая биохимия микроэлементов. М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2004. 363 с.
3. Абдулина Л.Р. Качество жизни больных молодого возраста с железодефицитной анемией // Проблемы управления здравоохранением. 2007. № 2. С. 70-76.
4. Казюкова Т.В. Дефицит железа у детей: проблемы и решения // Consilium Medicum. 2002. Т. 4. № 3. С. 12-14.
5. Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. М.: КомКнига, 2006. 592 с.
