Анализ токсичности нанокомпозита оксида железа, инкапсулированного в полимерную матрицу арабиногалактана

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. В работе представлены результаты анализа токсичности нанокомпозита Fe3O4, инкапсулированного в природную полимерную матрицу арабиногалактана (FeАГ). Проведено изучение формирования и развития биологического ответа организма на подострое введение данного нанопрепарата.

Материалы и методы. В работе использовали двадцать белых беспородных крыс-самцов с массой тела 200–220 г. Животным перорально в течение 10 дней вводили раствор исследуемого препарата в дозе 500 мкг железа на килограмм массы тела животного. Затем с использованием методов гистологического и иммуногистохимического анализа оценивали выраженность биологического ответа организма на введение данного нанокомпозита. Проводили анализ состояния ткани печени, почек и сенсомоторной коры головного мозга. В ткани сенсомоторной коры головного мозга определяли число нейронов с экспрессией проапоптотического белка каспаза 3, антиапоптотического белка bcl-2 и стресс-белка БТШ 70.

Результаты. При внутрижелудочном введении подопытным животным отмечены нарушение нормальной реологии крови в ткани печени и почек, белковая дистрофия гепатоцитов, расширение периваскулярных пространств ткани головного мозга и снижение общего числа нейронов сенсомоторной коры головного мозга на единицу площади. Иммуногистохимический анализ ткани сенсомоторной коры головного мозга на экспрессию про- и антиапоптотических белков, а также экспрессию белка БТШ 70 показал резкое увеличение числа нейронов с экспрессией стресс-белка БТШ 70.

Заключение. Характер выявленных изменений указывает на возникновение в организме компенсаторно-приспособительных реакций в ответ на воздействие FeАГ. Отсутствие экспрессии белка каспазы 3 позволяет исключить развитие апоптоза.

Об авторах

Евгений Алексеевич Титов

ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»

Автор, ответственный за переписку.
Email: g57097@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0665-8060

Канд. биол. наук, ст. науч. сотр. лаб. биомоделирования и трансляционной медицины ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований», 665827, Ангарск.

e-mail: G57097@yandex.ru

Россия

Л. М. Соседова

ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-1052-4601
Россия

М. А. Новиков

ФГБНУ «Восточно-Сибирский институт медико-экологических исследований»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-6100-6292
Россия

Список литературы

  1. Шилов И.П., Иванов А.В., Алексеев Ю.В., Румянцева В.Д., Рябов А.С., Щелкунова А.Е. и соавт. Новые подходы в тераностике новообразований на основе иттербиевых комплексов порфиринов. В кн.: Лазеры в науке, технике, медицине. Сборник научных трудов ХХIХ Международной конференции. Владивосток; 2018: 187-90
  2. Powers K.W., Palazuelos M., Moudgil B.M., Roberts S.M. Characterization of the size, shape, and state of dispersion of nanoparticles for toxicological studies. Nanotoxicology. 2007; 1(1): 42-51
  3. Полунина О.А. Перспективы использования металлсодержащих композитов. В кн.: Интеграция науки и практики в современных условиях: Материалы VI Международной научно-практической конференции. Таганрог; 2016: 79-84.
  4. Пальцев М.А., Киселёв В.И., Свешников П.Г. Нанотехнологии в медицине. Вестник Российской академии наук. 2009; 79(7): 627-36.
  5. Лозовская Е.А., Силкин И.И., Сухов Б.Г. Влияние нанопрепарата «селен» на функциональное состояние клеток асцитной карциномы Эрлиха (in vivo). Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2015; (9): 56-9.
  6. Медведева Е.Н., Бабкин В.А., Остроухова Л.А. Арабиногалактан лиственницы - свойства и перспективы использования. Химия растительного сырья. 2003; (1): 27-37.
  7. Song C., Sun W., Xiao Y., Shi X. Ultrasmall iron oxide nanoparticles: synthesis, surface modification, assembly, and biomedical applications. Drug Discov. Today. 2019; 24(3): 835-44. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2019.01.001
  8. Dadfar S.M., Roemhild K., Drude N.I., von Stillfried S., Knüchel R., Kiessling F., et al. Iron oxide nanoparticles: Diagnostic, therapeutic and theranostic applications. Adv. Drug Deliv. Rev. 2019; 138: 302-25. https://doi.org/10.1016/j.addr.2019.01.005
  9. Wu C.Y., Chen Y.C. Riboflavin immobilized Fe3O4 magnetic nanoparticles carried with n-butylidenephthalide as targeting-based anticancer agents. Artif. Cells Nanomed. Biotechnol. 2019; 47(1): 210-20. https://doi.org/10.1080/21691401.2018.1548473
  10. Lugert S., Unterweger H., Mühlberger M., Janko C., Draack S., Ludwig F., et al. Cellular effects of paclitaxel-loaded iron oxide nanoparticles on breast cancer using different 2D and 3D cell culture models. Int. J. Nanomedicine. 2018; 14: 161-80. https://doi.org/10.2147/ijn.s187886
  11. Zhang L., Jin R., Sun R., Du L., Liu L., Zhang K., et al. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles as magnetic resonance imaging contrast agents and induced autophagy response in endothelial progenitor cells. J. Biomed. Nanotechnol. 2019; 15(2): 396-404.
  12. Xie L., Jin W., Chen H, Zhang Q. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles for cancer diagnosis and therapy. J. Biomed. Nanotechnol. 2019; 15(2): 215-416. https://doi.org/10.1166/jbn.2019.2678
  13. Амирханов Р.Н., Зарытова В.Ф., Зенкова М.А. Не органические наночастицы - транспортеры нуклеиновых кислот в эукариотические клетки. Успехи химии. 2017; 86(2): 113-27.
  14. Шимановский Н.Л. Направленный транспорт лекарственных веществ с помощью наночастиц оксида железа. Российский химический журнал. 2012; 56(3-4): 126-45.
  15. Ковалева Н.Ю., Раевская Е.Г., Рощин А.В. Проблемы безопасности наноматериалов: нанобезопасность, нанотоксикология, наноинформатика. Химическая безопасность. 2017; 1(2): 44-87. https://doi.org/10.25514/CHS.2017.2.10982
  16. Sahoo S.K., Parveen S., Panda J.J. The present and future of nanotechnology in human health care. Nanomedicine. 2003; 3(1): 20-31. https://doi.org/10.1016/j.nano.2006.11.008
  17. Трофимов Б.А., Сухов Б.Г., Александрова Г.П., Медведева С.А., Грищенко Л.А., Малькина А.Г. и соавт. Нанокомпозиты с магнитными, оптическими, каталитическими и биологически активными свойствами на основе арабиногалактана. Доклады академии наук. 2003; 393(5): 634-5
  18. Koo J.S., Lee S.Y., Azad M.O.K., Kim M., Hwang S.J., Nam S.Yi., et al. Development of iron (II) sulfate nanoparticles produced by hot-melt extrusion and their therapeutic potentials for colon cancer. Int. J. Pharm. 2019; 558: 388-95. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2019.01.018
  19. Anbouhi T.S., Esfidvajani E.M., Nemati F., Haghighat S., Sari S., Attar F., et al. Albumin binding, anticancer and antibacterial properties of synthesized zero valent iron nanoparticles. Int. J. Nanomedicine. 2018; 14: 243-56. https://doi.org/10.2147/ijn.s188497
  20. Yen H.J., Hsu S.H., Tsai C.L. Cytotoxicity and immunological response of gold and silver nanoparticles of different sizes. Small. 2009; 5(13): 1553-61. https://doi.org/10.1002/smll.200900126
  21. Потапов А.И., Ракитский В.Н., Тулакин А.В., Луценко Л.А., Ильницкая А.В., Егорова А.М. и соавт. Безопасность наночастиц и наноматериалов для окружающей и производственной среды. Гигиена и санитария. 2013; 92(3): 8-14.
  22. Соседова Л.М., Новиков М.А., Титов Е.А., Рукавишников В.С. Оценка биологических эффектов воздействия наносеребра на ткань головного мозга экспериментальных животных. Медицина труда и промышленная экология. 2015; (4): 26-30.
  23. Титов Е.А., Соседова Л.М., Новиков М.А. Альтерация ткани головного мозга белых крыс, индуцированная воздействием нанокомпозита серебра, инкапсулированного на полимерной матрице. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2015; 59(4): 41-5.
  24. Коржевский Д.Э. Краткое изложение основ гистологической техники для врачей и лаборантов-гистологов. СПб.: Кроф; 2005.
  25. Дятлова А.С., Дудков А.В., Линькова Н.С., Хавинсон В.Х. Молекулярные маркеры каспаза-зависимого и митохондриального апоптоза: роль в развитии патологии и в процессах клеточного старения. Успехи современной биологии. 2018; (2): 126-37. https://doi.org/10.7868/S0042132418020023
  26. Сванидзе И.К., Мусеридзе Д.П., Дидимова Е.В., Гвинадзе Н.Н., Гегенава Л.Г., Брегвадзе И.А. Коррекция изменений, вызванных толуолом в корковых и подкорковых структурах головного мозга белых крыс. Известия Российской академии наук. Серия биологическая. 2007; (3): 325-8.
  27. Kumar G.S., Kulkami A., Khurana A., Kaur J., Tikoo K. Selenium nanoparticles involve HSP-70 and SIRT1 in preventing the progression of type 1 diabetic nephropathy. Chem. Biol. Interact. 2014; 223: 125-33.
  28. Ahamed M., Posqai R., Gorey T.J., Nielsen M., Hussain S.M., Rowe J.J. Silver nanoparticles induced heat shock protein 70, oxidative stress and apoptosis in Drosophila melanogaster. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2010; 242(3): 263-9. https://doi.org/10.1016/j.taap.2009.10.016
  29. Андреева Л.И. Теоретическое и прикладное значение белков теплового шока 70 кДа; возможность практического применения и фармакологической коррекции. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2002; 1(2): 2-14.
  30. Щелоченков С.В., Петрова М.Б., Джулай Г.С., Килейников Д.В. Морфологические изменения печени крыс, воспроизводящие картину неалкогольной жировой болезни печени в условиях экспериментального послеоперационного гипотериоза. Верхневолжский медицинский журнал. 2017; 16(1): 14-9.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Титов Е.А., Соседова Л.М., Новиков М.А., 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.