Влияние оральных аппликаций силикагеля, содержащего наночастицы золота или серебра, на степень дисбиоза десны крыс после воздействия липополисахарида Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧНИЙ РОЗД1Л

УДК 616.36-102.2-07:616.-078.33

А.В. Борисенко, д. мед. н., О. Б.Ткач, А. П. Левицкий2, д. биол. н.

Киевский национальный медицинский университет им. Богомольца Государственное учреждение «Институт стоматологии национальной академии медицинских наук Украины»

ВЛИЯНИЕ ОРАЛЬНЫХ АППЛИКАЦИЙ СИЛИКАГЕЛЯ, СОДЕРЖАЩЕГО НАНОЧАСТИЦЫ ЗОЛОТА ИЛИ СЕРЕБРА, НА СТЕПЕНЬ ДИСБИОЗА ДЕСНЫ КРЫС ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛИПОПОЛИСАХАРИДА

Аппликации на десну липополисахарида вызывают развитие в десне дисбиоза, который определяли ферментативным методом Левицкого. Предварительные аппликации на десну гелей, содержащих лизомукоид (лизоцим + овомукоид) и си-ликагели с наночастицами золота или серебра, существенно снижают степень дисбиоза, особенно наночастицы золота.

Ключевые слова: десна, липополисахарид, дисбиоз, наночастицы, лизомукоид, гели.

А. В. Борисенко, О. Б. Ткач, А. П. Левицький

Кшвський нацюнальний медичний ушверситет iм. Богомольця Державна установа «1нститут стоматологи Нацюнально! академй медичних наук Укра'ши»

ВПЛИВ ОРАЛЬНИХ АПЛКАЦ1Й СИЛ1КАГЕЛЮ, ЯКИЙ М1СТИТЬ НАНОЧАСТИНКИ ЗОЛОТА АБО СР1БЛА, НА СТУПШЬ ДИСБ1ОЗУ ЯСЕН ЩУР1В П1СЛЯ ДП Л1ПОПОЛ1САХАРИДУ

Аплжаци на ясна лiпополiсахариду викликають розвиток в яснах дисбюзу, який визначали ферментативным методом Левицького. Попередш аплжацн на ясна гелiв, ят мiстять лiзомукоlд (л1зоцим + овомукогд) i сiлiкагелi з наночастин-ками золота або срiбла, суттево знижують стутнь дисбi-озу, особливо наночастинки золота.

Ключов1 слова: ясна, лiпополiсахарид, дисбюз, наночастин-ки, лiзомукоlд, гелi.

A. V. Borisenko, O. B. Tkach, A. P. Levitskiy

Kyiv National Medical University named after Bogomolets State Establishment "The Institute of Stomatology of the National academy of medical science of Ukraine"

THE INFLUENCE OF ORAL APPLICATIONS OF SILICAGEL, CONTAINING NANOPARTICLES OF GOLD AND SILVER, ON THE DEGREE OF DYSBIOSIS OF GUMS OF RATS AFTER THE AFFECTION OF LIPOPOLYSACCHARIDE

ABSTRACT

Lipopolysaccharide (LPS) is a toxin, formed by pathogenous microbes at periodontium; it determines the development of in-flammatory-dystrophic processes in periodontium. The complex gels on the basis of silica gel, containing nanoparticles of gold

(Au) or silver (Ag), the presence of which on the surface of sorbent provides with the antimicrobic effect, were elaborated by the scientists from Kyiv National University. The aim of this investigation is to study the antidysbiotic influence on periodontium after the affection with LPS mucosal gels, containing nanoparticles of gold or silver on silica gel sorbent. The mucosal gels were prepared by mixing of 1g of silica gel with Au or Ag with 5 ml of the preparation Lysomucoid (LM), containing lysozyme and ovomucoid, and 95 g of 3%-gel KMC, sodium acid. The experiments were held on 42 white rats of Vistar line. Dysbiosis was caused with the application of 0.5 ml of gel, containing LPS from Salmonella typhi dosed at 75 mcg/kg of live weight on gum for 24 hours. 2 days before this the gels, containing nanoparticles of Au or Ag, dosed at 0.5 ml per rat, were applied on gum. The rats were divided into 7 equal groups. Group 1 (application of the gel with LPS) is the control № 1. Group 3 (gel with LM and LPS) is the control № 2. The rats were amortized on the 4th day of the experiment. The activity of urease and lysozyme were determined in homogenate of gum. The degree of dysbiosis was calculated with the method by Levitskiy. The applications of the gel with LPS on gum cause more than triple growth of urease activity. The preliminary applications of gel with LM on gum really reduce activity of ure-ase, which decrease even more at the combination of LM with silica gels, containing nanoparticles of Au or Ag. The combination with silica gel, containing Au (5mcm, 400 mcg/g), turned out the most effective. At the influence of LPS the activity of lysozyme reduces. The applications of gel with LM increase activity of lysozyme a little, and the combination of LM with silica gels, containing Au and Ag, increase the activity even more, especially, the silica gel, containing nanoparticles of Au (5 nm, 500 mcg/g). At the influence of LPS the degree of dysbiosis grows almost by 5 times due to the growth of microbe insemination and the considerable decrease in lysozyme activity. The applications of gel with LM really reduce this index, but the applications of gel, containing in addition to LM the nanoparticles of Au or Ag, reduce it even more, at that the gels with nanoparti-cles of Au do it more effectively.

The investigations, held by the authors, confirmed the antidysbiotic effect of the preparation Lysomucoid, considerably intensified by the combination of LM with nanoparticles of Au or Ag. It is possible to suppose, that the use of the preparations, containing nanoparticles of Au or Ag, as antidysbiotic ones can be rather effective in the prevention and treatment of periodontites.

Key words: gum, lipopolysaccharide, dysbiosis, nanoparticles, lysomucoid, gels.

Липополисахарид (ЛПС), или кишечный эндотоксин, образуемый Грам-отрицательными бактериями, является важнейшим токсином, образуемым па-родонтопатогенными микробами и определяющим в значительной степени развитие воспалительно-дистрофических процессов в пародонте [1, 2]. Для снижения патогенного действия ЛПС используют многие средства, в том числе, и сорбенты [3].

На кафедре неорганической химии химического факультета Киевского национального университета разработаны комплексные гели на основе силикагеля, содержащие наночастицы золота (Au) либо серебра (Ag). Наличие таких металлов на поверхности сорбента оказывает антимикробное действие [4, 5].

© Борисенко А. В., Ткач О. Б., Левицкий А. П., 2013.

Цель настоящего исследования. Изучение анти-дисбиотического действия на пародонт после воздействия липополисахаридом мукозальных гелей, содержащих наночастицы золота или серебра на силикаге-левом сорбенте.

Материалы и методы исследования. Образцы силикагелей, содержащих наночастицы золота (Au) или серебра (Ag), были представлены кафедрой неорганической химии КНУ им. Т. Г. Шевченко. Муко-зальные гели готовили путем смешивания 1 г силика-геля с Au или Ag с 5 мл препарата Лизомукоид, содержащего лизоцим и овомукоид (РЦ У 24.513903778-37/1:2005. Заключение МЗУ № 05.03.0207/29066 от 04.07.2005), и 95 г 3 %-ного геля карбок-симетилцеллюлозы, натриевой соли.

Опыты были проведены на 42 белых крысах линии Вистар (самцы, 4 месяца, средняя живая масса 180±10 г). Дисбиоз вызывали у крыс путем аппликации на десну 0,5 мл геля, содержащего ЛПС из Salmonella typhi (препарат «Пирогенал» производства «Медгамал», Россия) в дозе 75 мкг/кг живой массы на срок 24 часа. За 2 дня до этого на десну наносили гели, содержащие наночастицы Au или Ag, в количестве 0,5 мл на крысу.

Все крысы были распределены в 7 равных групп по 6 голов в каждой. Группа № 2, получавшая лишь аппликации геля с ЛПС, служила контролем № 1. Группа № 3, получавшая гель с Лизомукоидом (ЛМ) и ЛПС, служила контролем № 2.

Крыс умерщвляли на 4-й день опыта (3 суток аппликаций мукозальных гелей и 1 сутки действия ЛПС) под тиопенталовым наркозом (20 мг/кг) путем тотального кровопускания из сердца. Иссекали десну, в гомогенате которой определяли активность уреазы (маркер микробного обсеменения) [6] и лизоцима (показатель неспецифического иммунитета) [6]. По соотношению относительных активностей уреазы и лизоцима рассчитывали степень дисбиоза по А.П. Левицкому [7].

Результаты и их обсуждение. В таблице представлены результаты определения в десне активности уреазы и лизоцима. Как видно из этих данных, аппликации на десну геля с ЛПС вызывают более, чем 3-кратное увеличение активности уреазы, что свидетельствует о значительном росте микробной обсеме-ненности десны. Предварительные аппликации на десну геля с Лизомукоидом достоверно снижают активность уреазы, которая еще больше понижается при сочетании Лизомукоида с силикагелями, содержащими наночастицы золота или серебра, причем наиболее эффективным выявилось сочетание с силикагелем, содержащим Au (5 мкм, 400 мкг/г).

При действии ЛПС активность лизоцима, напротив, снижается, что свидетельствует об ослаблении неспецифического иммунитета [7]. Аппликации геля с ЛМ несколько повышают активность лизоцима, а сочетание ЛМ с силикагелями, содержащими Au или Ag, повышает активность еще больше, особенно, силикагель, содержащий наночастицы золота (5 нм, 500 мкг/г).

Рассчитанные по этим данным показатели степени дисбиоза ткани десны представлены на рисунке. Из этих данных видно, что при действии ЛПС степень дисбиоза возрастает почти в 5 раз как за счет роста

микробной обсемененности, так и за счет существенного снижения активности лизоцима.

Таблица

Влияние гелей с наночастицами золота и серебра на активность уреазы и лизоцима в десне крыс после воздействия ЛПС

Группы Уреаза, мк-кат/кг Лизоцим, ед/кг

1. Норма 0,72±0,10 310±48

2. ЛПС - контроль 1 2,35±0,13 р<0,001 209±20 р<0,05

3. ЛПС+Лизомукоид (ЛМ) -контроль 2 1,54±0,08 р<0,001 р1<0,01 227±37 р>0,05 р:>0,3

4. ЛПС+ЛМ+Аи (5 нм, 500 мкг/г) 1,45±0,10 р<0,001 р!<0,001 р2>0,3 279±17 р>0,3 р1<0,05 р2>0,05

5. ЛПС+ЛМ+Аи (5 мкм, 400 мкг/г) 1,29±0,08 р<0,01 р!<0,01 р2<0,05 248±28 р>0,05 р:>0,3 р2>0,3

6. ЛПС+ЛМ+Аg (5 мкм, 400 мкг/г) 1,35±0,11 р<0,01 р1<0,01 р2>0,05 233±26 р>0,05 р:>0,3 р2>0,5

7. ЛПС+ЛМ+Аg (10 мкм, 400 мкг/г) 1,38±0,09 р<0,01 р1<0,01 р2>0,05 248±22 р>0,05 р:>0,3 р2>0,4

П

g 6 -я

ю 5 . о 5 Я

Ч . л 4 -я

g 3-

н

" 2 1 0

Рис. Влияние гелей с Аи и Ag на степень дисбиоза десны крыс после воздействия ЛПС

Аппликации геля с ЛМ достоверно снижают этот показатель, но еще больше его снижают аппликации гелей, содержащих дополнительно к ЛМ наночастицы золота или серебра, причем более эффективными выявились гели с наночастицами золота.

Таким образом, проведенные нами исследования подтвердили антидисбиотическое действие препарата Лизомукоида [8], которое существенно усиливается сочетанием ЛМ с наночастицами Аи и Ag.

Учитывая, что оральный дисбиоз является патогенетической основой развития воспалительно-дистрофических заболеваний пародонта [9], можно полагать, что применение в качестве антидисбиотиче-ских средств препаратов, содержащих наночастицы золота или серебра, может оказаться весьма эффективным в профилактике и лечении пародонтитов.

К

К

2

2

3

4

5

6

7

Список литературы

1. Lipopolysaccharides of Bacteroides intermedias (Prerotella intermedia) and Bacteroides (Porphyromonas) gingivalis induce interleukine-8 gene expression in human gingival fibroblast culture / V. Tamura, M. Tocuda, S. Nagaoka [et al.] // Infect. immunal. - 1992. - v. 60, N 11. - P. 4932-4937.

2. Прозапальна дiя лшополюахарида на слизову оболонку по-рожнини рота щурiв / А. П. Левицький, С. О. Дем'яненко, О. А. Макаренко [та ш.] // Одеський мед. журн. - 2010. - № 2 (118). - С. 9-11.

3. Кукурудз Н. I. Ктшко-мжробюлопчна ефективнють засто-сування композици амiзон-етонiй, iмобiлiзованоi на ^eM^3eMi «Силлард-П», у лiкуваннi генералiзованого пародонтиту / Н. I. Кукурудз, Р.В. Куцик, B.I. Герелюк // Лжи. - 2006. - № 3-4. - С. 93-102.

4. Борисенко А.В. Мжробюлопчне обгрунтування застосу-вання наночасток золота та срiбла для лiкування перiодонтитiв / А.В. Борисенко, О.Б. Ткач, О.М. Волощук // Наук. вюник нац. мед. ун-ту iM. О.О. Богомольця. - 2012. - № 1-2 (36-37). - С. 21-26.

5. Борисенко А.В. Изучение влияния препаратов наночастиц золота на условно патогенную микрофлору корневого канала / А.В. Борисенко, О.Б. Ткач, О.М. Волощук // Соврем. стоматология. - 2013. - № 1 (65). - С. 11.

6. Ферментативный метод определения дисбиоза полости рта для скрининга про- и пребиотиков (метод. рекомендации) / А. П. Левицкий, О. А. Макаренко, И. А. Селиванская [и др.] - К.: ГФЦ, 2007. - 26 с.

7. Патент на корисну модель № 43140, МПК (2009) G01N 33/48 Спосiб оцшки ступеня дисбюзу (дисбактерюзу) оргашв i тканин / Левицький А. П., Деньга О. В., Селiванська I. О. [та ш.] -№ u200815092; заявл. 26.12.2008; опубл. 10.08.2009. Бюл. № 15.

8. Левицкий А.П. Лизоцим вместо антибиотиков / А.П. Левицкий. - Одесса: КП ОГТ, 2005. - 74 с.

9. Дисбиотические аспекты патогенеза, профилактики и лечения стоматологических заболеваний / А.П. Левицкий, А.К. Нико-лишин, Е.П. Ступак [и др.] // Проблеми екологи та медицини. -2011. - т. 15, № 3-4 (додаток 1). - С. 103.

REFERENCES

1. Tamura V., Tocuda M., Nagaoka S. [et al.]. Lipopolysaccharides of Bacteroides intermedias (Prerotella intermedia) and Bacteroides (Porphyromonas) gingivalis induce interleukine-8 gene expression in human gingival fibroblast culture. Infect. immunal. 1992;60 (11): 4932-4937.

2. Levitskiy A. P., Demyanenko S. О, Makarenko O. A. [ta in.]. The anti-inflammatory effect of lipopolysaccharide upon oral mucous membrane of rats. Оdеskiy medychnyy zhurnal. 2010; 2 (118): 9-11.

3. Kukurudz N.I., Kutsyk R.V., Gerelyuk V.I. The clinico-microbiological effectiveness of the use of the composition amizon-ethonium, immobilized on silica "Sillard-P", in the treatment of generalized periodontitis. Liky. 2006; 3-4: 93-102.

4. Borisenko A.V., Tkach O.B., Voloshchuk O.M. The clinico-microbiological effectiveness of the use of the composition amizon-ethonium, immobilized on silica "Sillard-P", in the treatment of generalized periodontitis. Nauk. visnyk nats. med. un-tu im. O.O. Bogomoltsya. 2012; 1-2 (36-37): 21-26.

5. Borisenko A.V., Tkach O.B., Voloshchuk O.M. The study of the influence of the preparations of nanoparticles of gold on the conditionally pathogenous microflora of root canal. Sovrem. stomatologiya. 2013; 1 (65): 11.

6. Levitskiy A. P., Makarenko O. A., Selivanskaya I. A. [i dr.]

Fermentativnyy metod opredeleniya disbioza polosti rta dlya skrininga pro- i prebiotikov: metodicheskie rekomendatsii [Enzymatic methods for determination of oral dysbiosis for screening pro- and prebiotics: method guidelines]. ^ev, GFC, 2007: 26.

7. Levitskiy A. P., Denga O. V., Selivanskaya I. A. [i dr.]. The method of estimation of the degree of dysbiosis (dysbacteriosis) of organs and tissues. Patent of Ukraine 43140. IPC (2009) G01N 33/48. Application number u 200815092. Date of filling: 26.12.2008. Publ.: 10.08.2009. Bul. № 15.

8. Levitskiy A. P. Lizotsym vmesto antibiotikov [Lysozyme instead of antibiotics].Оdеssа, KP OGT, 2005:74.

9. Levitskiy A. P., Nikolishyn E. P., Stupak E. P. The dysbiotic aspects of pathogenesis, prevention and treatment of dental diseases. Problemy ekologiy ta meditsiny. 2011; 15 (3-4):103.

Поступила 31.07.13

УДК 616.31-092:612.017.11-078-73

Т. В.Томилина, к. мед. н., О. А. Макаренко, д. биол. н., И. А. Селиванская, к. тех. н., Л. Н. Хромагина, к. биол. н., О. Э. Кнава

Государственное учреждение «Харьковский национальный медицинский университет» Государственное учреждение «Институт стоматологии национальной академии медицинских наук Украины»

АНТИДИСБИОТИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ КВЕРТУЛИНА НА ДЕСНУ КРЫС С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ИММУНОДЕФИЦИТОМ

При иммунодефиците, вызываемом с помощью циклофос-фана, наблюдалось развитие дисбиоза в десне, которое значительно снижалось при пероральном введении Кверту-лина (кверцетин+инулин+цитрат кальция) в дозе 150 мг/кг. Ключевые слова: иммунодефицит, дисбиоз, десна, Кверту-лин.

Т. В. ТомЫЫа, О. А. Макаренко, I. О. Сел1ванська, Л. М. Хромагта, О. Е. Кнава

Державна установа «Харювський нащональний медичний ушверситет»

Державна установа «1нститут стоматологи НАМН»

АНТИДИСБ1ОТИЧНА Д1Я КВЕРТУЛ1НА НА ЯСНА ЩУР1В З ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИМ 1МУНОДЕФ1ЦИТОМ

У щур1в з iмунодефщитом, який викликали за допомогою цик-лофосфану, спостер^али розвиток дисбюзу в яснах. Перора-льне введення Квертулшу (кверцетин+шулш+цитрат каль-щю) в дозi 150 мг/кг значно знижувало стутнь дисбюзу. Ключов1 слова: iмунодефiцит, дисбюз, ясна, Квертулш.

T. V. Tomilina, O. A. Makarenko, I. A. Selivanskaja, L. N. Khromagina, O. E. Knava

State Establishment "Kharkov National Medical University" State Establishment "The Institute of Stomatology of the National academy of medical science of Ukraine"

THE ANTIDYSBIOTIC EFFECT OF QUERTHULIN UPON GUM OF RATS WITH EXPERIMENTAL IMMUNODEFICIENCY

ABSTRACT

Prebiotics and hepatoprotectors are known among the most effective antidysbiotic preparations. The aim of this investigation was to study the antidysbiotic effect of the preparation "Querthulin ", into the composition of which the prebiotic inulin and hepatoprotector quercethin as well as calcium citrate enter. The experiments were held with 18 white rats of Vistar line. In 12 of them the experimental immunodeficiency (ID) was restored by two intraperitoneal introductions (with two days interval) of cyclophosphan dosed at 45 mg/kg per injection. Six of these very rats were given 150 mg/kg "Querthulin" each with the feed. Leukocytosis, conditioned mainly by the growth of the contents of neutrophils, was observed in 14 days after cyclophosphan introduction. The contents of lymphocytes, on the contrary, reduce. The increase in the contents of leukocytes mostly at the expense of lymphocytes is found in the group of rats with ID, given "Querthulin". At ID the activity of urease, speaking of the growth of microbe insemination, is increasing

© Томилина Т. В., Макаренко О. А., Хромагина Л. Н.,

Кнава О. Э., 2013.