CC BY
27
ВЛИЯНИЯ НОВЫХ НАНОДИСПЕРСНЫХ ДОПИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ГИДРОКСИАПАТИТОВ НА ОТДЕЛЬНЫЕ ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КРОВИ ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ
М.Н. Добринская1, Л.П. Ларионов2, Л. Ф. Королёва
ГБОУ ВПО «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации Кафедра фармакологии и клинической фармакологии г. Екатеринбург, Россия, 620028
Аннотация. В работе представлены новые экспериментальные результаты по эффекту действия нанодисперсных допированных гидроксиапатитов на некоторые гематологические показателя крови лбораторных животных.
Ключевые слова: нанодисперсные допированные гидроксиапатиты, экспериментальные животные, гематологические и биохимические показатели.
Введение. Традиционным материалом для замещения костной тканей является биосовместимая керамика на основе гидроксиапатита кальция Ca10(PO4)6(OH)2 [1; 6; 8; 11]. В настоящее время ведутся исследования с целью получения наиболее эффективных субстанций в отношении ускорения регенерации костной ткани, в частности, путем допирования их различными микроэлементами и изменения дисперсности до наноразмерности частиц [2; 4; 7]. В связи с этим, на первый план выходит задача определения безопасности применения новых образцов допированных гидрокси-апатитов.
Гематологические показатели крови у крыс, как и у людей, реагируют на различные неблагоприятные факторы, такие как, например, контакт с токсическими веществами [3; 9; 12]. Изменение со стороны системы крови могут говорить о степени выраженности токсических эффектов введенного вещества на организм [5; 10].
Целью нашей работы являлось определение влияния новых нанодисперсных допированных гид-
роксиапатитов, содержащих: кальций, фосфор, магний, железо, калий, литий в определенном процентном соотношении, представленных Л.Ф. Королёвой (Институт машиноведения Уральского отделения РАН) на некоторые гематологические показатели крови лабораторных крыс.
Материалы и методы исследования. Для определения реакции системы крови лабораторных животных на введение исследуемой композиции на основе нанодисперсных допированных гидрок-сиапатитов кальция были сформированы 5 групп животных, 4 опытных из 10 крыс и 1 контрольная (интактные крысы) из 5 животных популяции линии Wistar. Всех животных содержали в стандартных условиях вивария на рационе в соответствии с Приказом № 1179 от 10.10.83 «Об утверждении нормативов затрат кормов для лабораторных животных в учреждениях здравоохранения». Лабораторные крысы и мыши в виварии находились в условиях естественного освещения при свободном доступе к корму и воде. Нами был выбран для проведения данного исследования обра-
—--—-
~ 307 ~
—--—
зец 1 состава, содержащий кальций, фосфор, магний, железо, калий, литий. Всем опытным животным внутрижелудочно через зонд вводили 50% суспензию изучаемой субстанции в объёме 1 мл ежедневно. Интактным животным манипуляция не производилась. Первую группу опытных животных выводили из эксперимента одновременно с интактными животными через 10 дней. Под эфирным наркозом вскрывали грудную клетку животного и осуществляли забор крови из полости левого желудочка. После проведения забора крови перерезали аорту. Второй группе продолжали вводить исследуемую субстанцию и на 20 день эксперимента произвели забор крови из полостей
сердца. Третью и четвёртую опытные группы вывели из эксперимента на 30 и 40 сутки соответственно, продолжая введение исследуемой композиции до момента забора крови.
Результаты и их обсуждение. Полученные результаты после статистической обработки представлены в табл. 1. Уровень эритроцитов у опытных животных имеет тенденцию к снижению по сравнению с интактными животными спустя 10 суток после внутрижелудочного введения композиции. К 20-м суткам их количество имеет тенденцию к овершуту и к 40 суткам восстанавливается до уровня интактных крыс.
Таблица 1
Показатели крови лабораторных животных на фоне введения допированных нанодисперсных гидроксиапатитов
Показатель Интактная группа (n = 5) Группа 1 10 сутки (n = 10) Группа 2 20 сутки (n = 10) Группа 3 30 сутки (n = 10) Группа 4 40 сутки (n = 10)
Эритроциты, (млн/мкл) 7,0 (5,0—7,1) 6,4 (5,9—6,9) 7,3 (7,0—7,5) 7,2 (7,1—7,3) 6,8 (6,5—7,2)
Гемоглобин, (г/л) 143,0 (142,0—148,0) 145,5 (143,0—152,0) 143,5 (141,0—146,0) 144,0 (136,0—148,0) 143,0 (135,0—145,0)
Гематокрит 377 (265—388) 353 (324—387) 406,5 (399,0—412,0)* 404,0 (385,0—415,0) 379,0 (362,0—400,0)
Лейкоциты (тыс/мкл) 5,6 (4,1—7,2) 4,8 (3,8—5,6) 8,1 (6,0—14,1)* 4,4 (3,4—4,9) 6,6 (5,9—9,9)
Нейтрофилы (%) 16 (15—17) 20 (19—22) 24 (19—28) 24 (17—33) 20 (17—31)
Моноциты (%) 65 (65—66) 14 (14—18) 13 (9—14)* 16 (13—17)* 15 (14—16)*
Лимфоциты (%) 18 (18—19) 64 (59—69) 64 (60—69) 60 (49—70) 65 (57—68)
АСТ (Ед/л ) 163,0 (147,0—203,0) 180,5 (174,0—198,0) 161,0 (125,0—178,0) 150,0 (147,0—194,0) 195,0 (174,0—200,0)
АЛТ (Ед/л ) 53,0 (51,0—58,0) 69,5 (57,0—84,0) 74,0 (65,0—86,0) 96,0 (82,0—104,0)* 85,0 (62,0—102,0)*
Холестерин общий (ммоль/л) 2,5 (1,7—2,6) 2,2 (1,8—2,6) 1,4 (1,2—1,7)* 1,0 (0,7—1,1)* 0,9 (0,8—1,5)*
Холестерин ЛПВП (ммоль/л) 0,6 (0,6—0,8) 0,8 (0,6—0,9) 0,6 (0,5—0,7) 0,5 (0,3—0,6) 0,5 (0,4—0,6)
Триглицериды (ммоль/л) 0,7 (0,5—1,3) 0,9 (0,8—1,4) 2,0 (1,5—2,4)* 1,1 (1,0—2,4) 0,7 (0,4—1,0)
Белок общий (г/л) 64,0 (60,0—70,0) 71,0 (68,0—80,0) 77,0 (69,0—81,0)* 68,0 (65,0—76,0) 66,5 (64,0—72,0)
Альбумин (г/л) 20,0 (19,0—21,0) 20,5 (18,0—23,0) 25,0 (21,0—25,0)* 23,0 (20,0—24,0) 20,5 (19,0—22,0)
Примечание: АСТ — аспартатаминотрансфераза; АЛТ — аланинаминотрансфераза; * различия статистически значимы по отношению к интактной группе.
—--—-
~ 308 ~
Уровень гемоглобина опытных животных не отличался от интактных на протяжении всего периода наблюдения.
Значения гематокрита опытных животных на 10 день эксперимента имели сходную с эритроцитами тенденцию к снижению относительно интактных животных, при этом на 20 сутки повышение имело статистическую значимость. К 40 суткам уровень гематокрита приближался к уровню интактных животных. Учитывая стабильность уровня гемоглобина, можно сделать вывод о том, что изменения гематокрита обусловлены динамикой эритроцитарной составляющей.
Уровень лейкоцитов, аналогично эритроцитам, имел тенденцию к снижению на 10 сутки внутрижелудочного введения образца, после чего существенно повышался к 20 суткам, демонстрируя овершут подобно эритроцитам и достигая значений интактной группы к 40 суткам.
Процентное содержание гранулоцитов имело тенденцию к увеличению с 10 по 30 сутки. В то же время, процентное содержание моноцитов снижалось к 10 суткам, к 20 суткам понижение достигало статистической значимости и сохранялось до 40 суток. Процентное содержание лимфоцитов не претерпевало значимых изменений. Таким образом, значительное повышение уровня лейкоцитов на 20 сутки происходило за счет гранулоцитарного компонента.
Динамика количества циркулирующих тромбоцитов не имела достоверных изменений в сравнении с интактными животными на протяжении всего периода эксперимента.
Концентрация общего белка в крови опытных животных значительно повышалась к 20 суткам, после чего к 40 суткам возвращалась к уровню интактных крыс. Уровень альбумина имел сходную динамику с достоверным максимумом на 20 сутки.
Активность АЛТ имеет тенденцию к повышению с 10 суток эксперимента, различия достигают статистической значимости к 30 суткам, и сохраняются до 40 дня.
В то же время уровень активности АСТ не претерпевает значимых изменений на протяжении всего периода наблюдения.
Уровень холестерина опытных животных имел тенденцию к снижению с 10 суток эксперимента, достигая статистической значимости к 20 дню и продолжая снижаться до 40 суток. Причем основную роль в снижении этого показателя играет уровень холестерина ЛПНП, поскольку существенного снижения холестерина ЛПВП не обнаружено.
Уровень триглицеридов существенно повышался к 20 суткам, после чего постепенно снижался к 40 дню до уровня интактных животных.
Заключение. Таким образом, на основании результатов исследования крови опытных животных, с разной экспозицией введения исследуемой композиции на основе нанодисперсных допиро-ванных гидроксиапатитов кальция, нами были выявлены следующие закономерности:
1. Уровень клеток крови (эритроцитов и лейкоцитов), снижаясь к 10 суткам эксперимента и, повышаясь с овершутом к 20 суткам, постепенно достигали значений интактной группы к 40 суткам.
2. Повышение уровня лейкоцитов происходит за счет гранулоцитарного компонента на фоне существенного снижения моноцитов.
3. Повышение уровня общего белка и его альбуминовой фракции, происходящее на фоне повышения количества клеток крови, обнаруженное на 20 сутки введения образца, может свидетельствовать об усилении синтетической активности.
4. Снижение концентрации холестерина на фоне введения образца, которое в происходит преимущественно за счет фракции ЛПНП.
5. Повышение АЛТ проявляется с 10 суток введения образца, значительное увеличение наблюдается к 30 суткам, оставаясь, тем не менее, в пределах референсной нормы для этого показателя (110—140 ед./мл).
Полученные данные позволяют сделать вывод можно об отсутствии токсических влияний изучаемого вещества на систему крови. При этом выявлено благоприятное влияние в отношении снижения уровня холестерина. Возможное побочное влияние на функцию печени требует дальнейшего изучения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Баринов С.М., Комлев В.С. Биокерамика на основе фосфатов кальция. М.: Наука, 2005. С. 7.
—--—-
~ 309 ~
2. Дыгай А.М., Артамонов А.В., Бекарев А.А., Жданов В.В., Зюзьков Г.Н., Мадонов П.Г., Удут В.Г. Нанотехнологии в фармакологии. М.: Издательство РАМН, 2011. С. 11—19.
3. Любин Н.А., Конова Л.Б. Методические рекомендации к определению и выведению гемограммы у сельскохозяйственных и лабораторных животных при патологии. Ульяновск: ГСХА, 2005.
4. Медков М.А., Грищенко Д.Н., Стеблевская Н.И., Кудрявый В.Г., Кайдалова Т.А., Руднев В.С. Получение кальцийфосфатных порошков и стеклокерамиче-ских покрытий // Химическая технология. 2013. № 5.
5. Трахтенберг И.М., Сова Р.Е., Шефтель В.О. и др. Показатели нормы у лабораторных животных в токсикологическом эксперименте (Современные представления и методические подходы, основные параметры и константы). М.: Медицина, 1978.
6. Bohner M. Calcium orthophosphates in medicine: from ceramics to calcium phosphate cements // Injury. 2000. Vol. 31, suppl.4. P. S-D37-S-D47
7. Hench L.L., Polak J.M. Third-generation biomedical materials // Science. 2002. Vol. 295. P. 1014—1017.
8. Jones J.R., Hench L.L. Regeneration of trabecular bone using porous ceramics // Curr. Opin. Solid State and Mater. Sci. 2003. Vol. 7. P. 301—307.
9. Krinke G.J., Bullock G.R., Bunton T. The Laboratory Rat (Handbook of Experimental Animals). San-Diego: Academic Press, 2000.
10. Lewi P.J., Marsboom R.P. Toxicology reference data. Wistar rat. Amsterdam: Holland: Elsevier/North-Holland Biochemical Press, 1981. P. 358.
11. Martin R.B. Bone as a ceramic composite material // Mater. Sci. Forum. 1999. Vol. 7. № 1. P. 5—16.
12. Suckow M.A., Weibroth S.H., Franklin C.L. The Laboratory Rat. Burlington: Elsevier; Academic Press, 2006.
INVESTIGATION OF INFLUENCE NEW DOPED NANOCRYSTALLIZED MATERIALS ON SOME HEMATOLOGICAL INDEXES IN EXPERIMENTAL CONDITIONS
M.N. Dobrinskaya, L.P. Larionov, L.F. Koroleva
Ural State Medical University
Department of pharmacology and clinical pharmacology Ekaterinburg, Russia, 620028
Annotation. The present study of this research has focused on the influence of new doped nanocrystallized hydroxyapatite on hematological indexes. It reveals some appropriateness as the result of experiments on small laboratory animals.
Key words: doped nanocrystallized hydroxyapatite, laboratory animals, hematological and biochemical indexes.
REFERENCES
1. Barinov S.M., Komlev V.S. Biokeramika na os-nove fosfatov kal'tsiya. Moscow, Nauka, 2005. P. 7.
2. Dygai A.M., Artamonov A.V., Bekarev A.A., Zhdanov V.V., Zyuz'kov G.N., Madonov P.G., Udut V.G. Nanotekhnologii v farmakologii. Moscow, Izdatel'stvo RAMN, 2011, pp. 11—19.
3. Lyubin N.A., Konova L.B. Metodicheskie reko-mendatsii k opredeleniyu i vyvedeniyu gemogrammy u sel'-skokhozyaistvennykh i laboratornykh zhivotnykh pri pato-logii. Ul'yanovsk: GSKhA, 2005.
4. Medkov M.A., Grishchenko D.N., Steblevs-kaya N.I., Kudryavyi V.G., Kaidalova T.A., Rudnev V.S. Po-
luchenie kal'tsiifosfatnykh poroshkov i steklokeramicheskikh pokrytii. Khimicheskaya tekhnologiya, 2013, no. 5.
5. Trakhtenberg I.M., Sova R.E., Sheftel' V.O. i dr. Po-kazateli normy u laboratornykh zhivotnykh v toksikologiche-skom eksperimente (Sovremennye predstavleniya i metodi-cheskie podkhody, osnovnye parametry i konstanty). Moscow, Meditsina, 1978.
6. Bohner M. Calcium orthophosphates in medicine: from ceramics to calcium phosphate cements. Injury, 2000, vol. 31, suppl.4, pp. S-D37-S-D47.
7. Hench L.L., Polak J.M. Third-generation biomedical materials. Science, 2002, vol. 295, pp. 1014—1017.
—--—-
~ 310 ~
8. Jones J.R., Hench L.L. Regeneration of trabecular bone using porous ceramics. Curr. Opin. Solid State and Mater. Sci, 2003, vol. 7, pp. 301—307.
9. Krinke G.J., Bullock G.R., Bunton T. The Laboratory Rat (Handbook of Experimental Animals). San-Diego: Academic Press, 2000.
10. Lewi P.J., Marsboom R.P. Toxicology reference data. Wistar rat. Amsterdam: Holland: Elsevier/North-Holland Biochemical Press, 1981. P. 358.
11. Martin R.B. Bone as a ceramic composite material // Mater. Sci. Forum. 1999. Vol. 7. № 1. P. 5—16.
12. Suckow M.A., Weibroth S.H., Franklin C.L. The Laboratory Rat. Burlington: Elsevier; Academic Press, 2006.
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Осипенко Артур Васильевич — д.м.н., профессор кафедры патологической физиологии Уральского государственного медицинского университета, г. Екатеринбург
Забокрицкий Николай Александрович — д.м.н., доцент кафедры фармакологии и клинической фармакологии Уральского государственного медицинского университета, г. Екатеринбург
