Влияние наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема на морфологическую структуру внутренних органов крыс

В трехмесячном эксперименте проведено сравнительное исследование влияния на организм крыс-самцов Вистар порошков наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема (6–7 нм и 54–55 нм) и порошка стандарта Люберецкого кварца ПК-3 после однократного интратрахеального введения в дозе 50 мг. В динамике эк...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2009
Hauptverfasser:	Диденко, М.Н., Стежка, В.А.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України 2009
Schriftenreihe:	Біотехнологія
Schlagworte:	Експериментальні статті
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/28176
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Влияние наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема на морфологическую структуру внутренних органов крыс / М.Н. Диденко, В.А. Стежка // Біотехнологія. — 2009. — Т. 2, № 1. — С. 80-87. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-28176
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-281762011-11-01T12:12:50Z Влияние наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема на морфологическую структуру внутренних органов крыс Диденко, М.Н. Стежка, В.А. Експериментальні статті В трехмесячном эксперименте проведено сравнительное исследование влияния на организм крыс-самцов Вистар порошков наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема (6–7 нм и 54–55 нм) и порошка стандарта Люберецкого кварца ПК-3 после однократного интратрахеального введения в дозе 50 мг. В динамике эксперимента наблюдалось: транзиторное снижение относительной массы надпочечниковых желез как признак наличия стрессорного влияния; стойкое полнокровие во внутренних органах (легкие, печень, почки, миокард), инфильтрация их стромы гистиоцитами, лейкоцитами, лимфоцитами и плазматическими клетками, очаги крупнозернистой протеиновой дистрофии. Порошки наночастиц вызывали более выраженное раздражение слизистой бронхов и морфологические нарушения в почках, чем порошок стандарта Люберецкого кварца ПК-3. Сделан вывод о том, что ингаляционное поступление наночастиц высокодисперсного кремнезема в организм работающих в условиях их производства является опасным для здоровья. У тримісячному експерименті проведено порівняльне дослідження впливу на організм щурів-самців Вістар порошків наночастинок аморфного високодисперсного кремнезему (6–7 нм і 54–55 нм) та порошку стандарту Люберецького кварцу ПК-3 після одноразового інтратрахеального введення у дозі 50 мг. У динаміці експерименту спостерігалося: транзиторне зниження відносної маси надниркових залоз як ознака наявності стресорного впливу; стійке повнокрів’я у внутрішніх органах (легені, печінка, нирки, міокард), інфільтрація їхньої строми гістіоцитами, лейкоцитами, лімфоцитами і плазматичними клітинами та вогнища великозернистої протеїнової дистрофії. Порошки наночастинок спричинювали більш виражене подразнення слизової бронхів та морфологічні порушення у нирках, ніж порошок стандарту Люберецького кварцу ПК-3. Зроблено висновок про те, що інгаляційне надходження наночастинок високодисперсних кремнеземів до організму працюючих в умовах їх виробництва є небезпечним для здоров’я. The comparative study on the effect of powders of amorphous highly disperse SiO2 nanoparticles (6–7 nm and 54–55 nm) and the powder of the standard Lyuberets quartz PQ-3 after single intratracheal administration in the dose of 50 mg in 3-month experiment was conducted. Under the experiment following changes were observed: transitory decrease of the relative mass of adrenal glands as a sign of the stress effect; persistent hyperemia in inner organs (lungs, liver, kidneys, myocardium), infiltration of their stroma by histiocytes, leucocytes, lymphocytes and plasma cells and the focus of large granular protein dystrophy. The powders of nanoparticles caused more expressed damage in bronchi mucose and morphological disorders in kydney than the powder of the standard Lyuberets quartz PQ-3. There was concluded, that inhalanion of amorphous highly disperse SiO2 nanoparticles into worker’s organism in production conditions is dangerous to health. 2009 Article Влияние наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема на морфологическую структуру внутренних органов крыс / М.Н. Диденко, В.А. Стежка // Біотехнологія. — 2009. — Т. 2, № 1. — С. 80-87. — Бібліогр.: 16 назв. — рос. 1995-5537 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/28176 546.28+577.115/.15+581.4+615.9:001.5 ru Біотехнологія Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Експериментальні статті Експериментальні статті
spellingShingle	Експериментальні статті Експериментальні статті Диденко, М.Н. Стежка, В.А. Влияние наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема на морфологическую структуру внутренних органов крыс Біотехнологія
description	В трехмесячном эксперименте проведено сравнительное исследование влияния на организм крыс-самцов Вистар порошков наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема (6–7 нм и 54–55 нм) и порошка стандарта Люберецкого кварца ПК-3 после однократного интратрахеального введения в дозе 50 мг. В динамике эксперимента наблюдалось: транзиторное снижение относительной массы надпочечниковых желез как признак наличия стрессорного влияния; стойкое полнокровие во внутренних органах (легкие, печень, почки, миокард), инфильтрация их стромы гистиоцитами, лейкоцитами, лимфоцитами и плазматическими клетками, очаги крупнозернистой протеиновой дистрофии. Порошки наночастиц вызывали более выраженное раздражение слизистой бронхов и морфологические нарушения в почках, чем порошок стандарта Люберецкого кварца ПК-3. Сделан вывод о том, что ингаляционное поступление наночастиц высокодисперсного кремнезема в организм работающих в условиях их производства является опасным для здоровья.
format	Article
author	Диденко, М.Н. Стежка, В.А.
author_facet	Диденко, М.Н. Стежка, В.А.
author_sort	Диденко, М.Н.
title	Влияние наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема на морфологическую структуру внутренних органов крыс
title_short	Влияние наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема на морфологическую структуру внутренних органов крыс
title_full	Влияние наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема на морфологическую структуру внутренних органов крыс
title_fullStr	Влияние наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема на морфологическую структуру внутренних органов крыс
title_full_unstemmed	Влияние наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема на морфологическую структуру внутренних органов крыс
title_sort	влияние наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема на морфологическую структуру внутренних органов крыс
publisher	Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Експериментальні статті
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/28176
citation_txt	Влияние наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема на морфологическую структуру внутренних органов крыс / М.Н. Диденко, В.А. Стежка // Біотехнологія. — 2009. — Т. 2, № 1. — С. 80-87. — Бібліогр.: 16 назв. — рос.
series	Біотехнологія
work_keys_str_mv	AT didenkomn vliânienanočasticamorfnogovysokodispersnogokremnezemanamorfologičeskuûstrukturuvnutrennihorganovkrys AT stežkava vliânienanočasticamorfnogovysokodispersnogokremnezemanamorfologičeskuûstrukturuvnutrennihorganovkrys
first_indexed	2025-07-03T08:11:18Z
last_indexed	2025-07-03T08:11:18Z
_version_	1836612613656543232
fulltext	БІОТЕХНОЛОГІЯ, Т. 2, №1, 2009 80 В настоящее время в мире наблюдается ускоренное развитие высоких технологий с использованием наночастиц некоторых химических веществ в различных отраслях научной и хозяйственной деятельности человека. В первую очередь это касается тех� ники (электроника, металлургия, машино� строение), биологии (генетика, биотехноло� гии) и медицины (лекарственные средства, диагностика болезней) [1–7]. Это связано с тем, что нанотехнологии предоставляют уникальную возможность осуществлять ма� нипуляции с веществом на уровне одного или нескольких нанометров, что фактичес� ки предопределяет управление физически� ми, химическими и биологическими процес� сами на атомарном и молекулярном уровнях. Нет сомнения в том, что в ближай� шие десятилетия именно развитие нанотех� нологий станет одной из движущих сил сов� ременной научно�технической революции, которая приведет к существенным измене� ниям технологий во многих отраслях про� мышленности и энергетики, строительства, сельскохозяйственного производства, меди� цины, охраны окружающей среды, в повсед� невном быту. Однако возможные механизмы взаимодействия наночастиц с биологически� ми объектами остаются до конца не выяс� ненными. Развитие нанотехнологий проис� ходит фактически на фоне отсутствия прак� тических знаний о влиянии наночастиц на здоровье человека. И можно только солида� ризироваться с автором, считающим, что «разработка адекватных подходов к прогнозу риска влияния наночастиц разной природы на здоровье человека неразрывно связана с изучением фундаментальных закономер� ностей проявления их биологических эффек� тов и невозможна при отсутствии сведений по этому вопросу» [8]. Также не установлены возможные неблагоприятные последствия воздействия наночастиц на организм работа� ющих при профессиональном контакте с ними. Целью работы было сравнительное ис� следование влияния порошков наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема различного размера, используемых в качест� ве сорбентов, носителей лекарств, в компью� терных технологиях, а также порошка стан� дарта Люберецкого кварца ПК�3 на морфологическую структуру внутренних ор� ганов крыс в хроническом эксперименте. Материалы и методы Исследования проводились на 40 кры� сах�самцах Вистар исходной массой тела УДК 546.28+577.115/.15+581.4+615.9:001.5 ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ АМОРФНОГО ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ АМОРФНОГО ВЫСОКОДИСПЕРСНОГО КРЕМНЕЗЕМА ВЫСОКОДИСПЕРСНОГО КРЕМНЕЗЕМА НА МОРФОЛОГИЧЕСКУЮ СТРУКТУРУ НА МОРФОЛОГИЧЕСКУЮ СТРУКТУРУ ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ КРЫСВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ КРЫС Ключевые слова: наночастицы кремнезема, Люберецкий кварц ПК�3, интратрахеальное введение, морфология внутренних органов. М. Н. Диденко Государственное учреждение В. А. Стежка «Институт медицины труда АМН Украины», Киев Е:mail:stezhka@ukr.net В трехмесячном эксперименте проведено сравнительное исследование влияния на организм крыс�самцов Вистар порошков наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема (6–7 нм и 54–55 нм) и порошка стан� дарта Люберецкого кварца ПК�3 после однократного интратрахеального введения в дозе 50 мг. В динамике экс� перимента наблюдалось: транзиторное снижение относительной массы надпочечниковых желез как признак наличия стрессорного влияния; стойкое полнокровие во внутренних органах (легкие, печень, почки, миокард), инфильтрация их стромы гистиоцитами, лейкоцитами, лимфоцитами и плазматическими клетками, очаги крупнозернистой протеиновой дистрофии. Порошки наночастиц вызывали более выраженное раздражение сли� зистой бронхов и морфологические нарушения в почках, чем порошок стандарта Люберецкого кварца ПК�3. Сделан вывод о том, что ингаляционное поступление наночастиц высокодисперсного кремнезема в организм ра� ботающих в условиях их производства является опасным для здоровья. 81 Експериментальні статті 145–200 г, которые были разделены на конт� рольную и 3 опытные группы. Животным опытных групп однократно интратрахеаль� но вводили во взвеси в физиологическом растворе по 50 мг: порошка стандартного Люберецкого кварца ПК�3; порошка нано� частиц аморфного высокодисперсного крем� незема А�450 (диаметр первичных частиц 6–7 нм, удельная поверхность 450 м2/г); по� рошка наночастиц аморфного высокодиспе� рсного кремнезема А�50 (диаметр первич� ных частиц 54–55 нм, удельная поверхность 50 м2/г). Крыс выводили из эксперимента декапитацией под легким эфирным нарко� зом через 1 и 3 мес, соблюдая правила гуманно� го обращения с лабораторными животными. В эти же сроки проводили морфометричес� кие и морфологические исследования. Для исследований использовали легкие, печень, почки, сердце. Ткани фиксировали в 10%�м нейтральном формалине, обезвожи� вали в спиртах возрастающей концентрации (80–1000), заливали в парафин и готовили срезы толщиной 5 мкм на микротоме. Для обзорной микроскопии срезы окрашивали гематоксилином и эозином, а для дифферен� цировки различных клеточных элементов со� единительной ткани — азур II–эозином [9]. Результаты и обсуждение Относительная масса легких и тимуса у животных, которым однократно интра� трахеально вводили исследуемые порошки в дозе 50 мг/на одно животное, через 1 и 3 мес эксперимента существенно не изменялась. Однако относительная масса надпочечнико� вых желез снижалась через 1 мес экспери� мента в группах животных, которым вводи� ли порошки ПК�3 и А�50, соответственно, на 36,0% и 53,1%. А спустя 3 мес этот эффект сохранялся у крыс, которым вводили поро� шок ПК�3 (снижение — на 28,6%), и прояв� лялся в группе животных после введения порошка наночастиц А�450 (снижение — на 35,1%). В то же время в группе крыс, кото� рым вводили порошок наночастиц А�50, после первичного снижения (через 1 мес) от� носительная масса надпочечников в этот срок эксперимента, наоборот, увеличива� лась на 22,1%. Следовательно, порошок Люберецкого кварца ПК�3 и порошки наночастиц высоко� дисперсных кремнеземов А�50 и А�450 после однократного интратрахеального введения в дозе 50 мг/на одну крысу в динамике 3 мес эксперимента вызывали снижение относи� тельной массы надпочечниковых желез, что можно расценивать как наличие стрессорно� го влияния на организм. Учитывая сроки развития этого эффекта после экспозиции крыс каждым из трех порошков кремнезе� мов, а также его нивелирование через 3 мес после интратрахеального введения крысам порошка более крупных наночастиц высоко� дисперсного кремнезема А�50, можно пред� полагать транзиторное истощение функции надпочечниковых желез и связанное с этим снижение общебиологической резистентнос� ти организма крыс. В легких крыс через 1 мес после интрат� рахеального введения порошка стандартного Люберецкого кварца ПК�3 морфологические нарушения характеризовались выражен� ным полнокровием сосудов и капилляров межальвеолярных перегородок. Последние утолщены вследствие полнокровия и незна� чительной очаговой клеточной инфильтра� ции макрофагами, лимфоцитами, плазмати� ческими клетками (рис. 1). Альвеолы представлены в основном средними размера� ми, в просвете содержат серозный экссудат и клетки крови. Вокруг крупных сосудов легких у 60% животных выявлялся пери� васкулярный отек (рис. 2). Просветы брон� хов и бронхиол несколько расширены. Эпи� телий бронхов на отдельных участках истончен. У 40% животных вокруг бронхов и сосудов определялись крупные клеточные инфильтраты. Через 3 мес по сравнению с предыдущим сроком эксперимента наблю� дали слущивание небольшого количества клеток эпителия бронхов в их просвет, а так� же очаговое эмфизематозное расширение просветов альвеол с истончением межальвео� лярных перегородок. Полнокровие сосудов и капилляров легких сохранялось, но с меньшей степенью выраженности. Рис. 1. Легкое крысы. Утолщение межальвеолярных перегородок, полнокровие капилляров, клеточная инфильтрация через 1 мес после однократного интратрахеального введения порошка стандарта Люберецкого кварца ПК>3 в дозе 50 мг. Окраска гематоксилином и эозином. х ок.7. об.20. БІОТЕХНОЛОГІЯ, Т. 2, №1, 2009 82 В паренхиме печени спустя 1 мес после интратрахеального введения порошка ПК�3 цитоплазма клеток мелкозернистая, ядра средних размеров с четко контурированны� ми ядрышками. Через 3 мес эксперимента у 40% животных в паренхиме печени выяв� лялась протеиновая дистрофия, представ� ленная крупнозернистым распадом цито� плазмы гепатоцитов, лежащих как вблизи центральных вен, так и в пределах всей дольки. В почках животных этой группы через 1 мес эксперимента клетки проксимального отдела извитых канальцев набухшие, грани� цы отдельных клеток нечеткие, цитоплазма мелкозернистая, ядра четкие. Клубочки — без видимых изменений. Наблюдалось уме� ренное полнокровие сосудов. В сердце — полнокровие сосудов, неравномерное окра� шивание цитоплазмы кардиомиоцитов, лизис единичных ядер. Через 3 мес полнокровие сосудов в почках и миокарде сохранялось, появлялись множественные мелкие ин� фильтраты, состоящие из гистиоцитов, лей� коцитов, лимфоцитов и плазматических клеток (рис. 3). После однократного интратрахеального введения крысам порошка более крупных наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема А�50 через 1 мес в легких обна� руживалось набухание клеток слизистой бронхов. У 60% животных выявлены слу� щенные клетки эпителия слизистой в прос� ветах бронхов. Вокруг бронхов выявлялись инфильтраты, состоящие из различных ти� пов клеток соединительной ткани. Отмеча� лась пролиферация клеток соединительной ткани на отдельных участках в межальвео� лярных перегородках, за счет чего выявля� лись их очаговые утолщения. Вместе с тем межальвеолярные перегородки во многих группах альвеол истончены, разорваны, что дает картину различных размеров их прос� ветов (рис. 4). Сосуды легких и капилляры полнокровны. У 40% крыс обнаруживался периваскулярный отек. Через 3 мес экспе� римента сохранялась клеточная инфильтра� ция ткани легких, однако снижалась выра� женность гемодинамических расстройств в ней. Слущивания клеток эпителия брон� хов не обнаружено. В печени животных этой группы через 1 мес эксперимента наблюдалось большое количество увеличенных в объеме звездча� тых ретикулоэндотелиоцитов (Купферовс� ких клеток). Цитоплазма гепатоцитов мел� козернистая, ядра светлые, четкие (рис. 5). Рис. 2. Легкое крысы. Периваскулярный отек через 1 мес после однократного интратрахеального введения порошка стандарта Люберецкого кварца ПК>3 в дозе 50 мг. Окраска гематоксилином и эозином. х ок.7. об.20 Рис. 3. Почка крысы. Полнокровие и инфильтрация интерстиция через 1 мес после однократного интратрахеального введения порошка стандарта Люберецкого кварца ПК>3 в дозе 50 мг. Окраска гематоксилином и эозином. х ок.7. об.10 Рис. 4. Легкое крысы. Слущивание клеток эпителия слизистой бронхов. Перибронхиальные и межальвеолярные инфильтраты. Истончение и разрыв перегородок отдельных альвеол через 1 мес после однократного интратрахеального введения порошка аморфного высокодисперсного кремнезема А>50 в дозе 50 мг. Окраска гематоксилином и эозином. х ок.7. об.10 83 Експериментальні статті Выявлялось полнокровие капилляров. Опи� санная морфологическая картина сохранялась в ткани печени и через 3 мес эксперимента, но с менее выраженным полнокровием ка� пиллярных сосудов. В ткани почек животных этой группы, независимо от срока эксперимента (1, 3 мес), отмечалось полнокровие сосудов, наличие мелких клеточных инфильтратов вокруг них и в интерстиции извитых и прямых ка� нальцев. Клубочки не изменены. Просвет капсулы Шумлянского обычных размеров через 1 мес и более узкий — спустя 3 мес экс� перимента. Цитоплазма клеток извитых ка� нальцев мелкозернистая, клеточные ядра мелкие. При этом просветы канальцев опре� деляются. В прямых канальцах морфологи� ческие изменения не выявлены. Сосуды миокарда у животных этой груп� пы в оба срока эксперимента переполнены кровью, стенки отдельных сосудов утолще� ны. Цитоплазма кардиомиоцитов неравно� мерно окрашена. Встречаются ядра округ� лой формы или гиперхромно окрашенные. Наличие гистиоцитов (клетки соединитель� ной ткани) в большей мере наблюдалось по истечении 1 мес. Однократное интратрахеальное введение крысам порошка мелких наночастиц аморф� ного высокодисперсного кремнезема А�450 по сравнению с порошком наночастиц А�50 вызывало в легких более сильное слущива� ние клеток эпителия бронхов, которое не только выявлялось через 1 мес, но и усили� валось к концу эксперимента (рис. 6). При этом отмечалась и более выраженная реак� ция соединительной ткани на интратрахе� альное введение порошка наночастиц А�450, что проявлялось множественными мелкими и крупными клеточными инфильтратами вокруг бронхов, сосудов и в межальвеоляр� ных перегородках, состоящими из макрофа� гов, лейкоцитов, лимфоцитов, фибробластов (рис. 7). Полнокровие сосудов легких сохра� нялось в течение всего эксперимента. В печени, почках, миокарде крыс этой группы на фоне полнокровия сосудов и ка� пилляров в оба срока эксперимента опреде� лялись мелкозернистая протеиновая дистро� фия, лизис отдельных ядер клеток. Наряду с этим в проксимальных отделах извитых канальцев почек наблюдались явления крупновакуольной дистрофии цитоплазмы клеток (рис. 8). В оба срока эксперимента выявлялась клеточная инфильтрация Рис. 5. Печень крысы. Увеличение объема звездчатых ретикулоэндотелиоцитов через 1 мес после однократного интратрахеального введения порошка аморфного высокодисперсного кремнезема А>50 в дозе 50 мг. Окраска гематоксилином и эозином. х ок.7. об.20 Рис. 6. Легкое крысы. Слущивание клеток эпителия слизистой бронхов через 3 мес после однократного интратрахеального введения порошка аморфного высокодисперсного кремнезема А>450 в дозе 50 мг. Окраска гематоксилином и эозином. х ок.7. об.10 Рис. 7. Легкое крысы. Клеточные инфильтраты вокруг сосуда и в меж> альвеолярных перегородках через 3 мес после однократного интратрахеального введения порошка аморфного высокодисперсного кремнезема А>450 в дозе 50 мг. Окраска гематоксилином и эозином. х ок.7. об.10 БІОТЕХНОЛОГІЯ, Т. 2, №1, 2009 84 стромы ткани печени (увеличивалось коли� чество звездчатых ретикулоэндотелиоци� тов), почек (лейкоциты, лимфоциты, гистиоци� ты, фибробласты) и миокарда (множественные гистиоциты в интерстиции). В исследованиях, проведенных другими авторами, показано, что после однократного внутрижелудочного введения крысам одно� го из высокодисперсных кремнеземов — си� ликса в дозах 100, 330, 1000 и 10 000 мг/кг морфологические нарушения структуры слизистой желудка и кишечника, миокарда, печени, почек, селезенки, легких, надпочеч� никовых и щитовидной желез, семенников не выявлялись [10–12]. Более того, длитель� ное внутрижелудочное его введение (до 6 мес) в дозах 100, 330, 1 000 мг/кг также не при� водило к морфологическим нарушениям в этих органах и в брыжеечных лимфати� ческих узлах. Только самая большая из изу� чавшихся доз (1 000 мг/кг) вызывала крат� ковременное, исключительно в начальные сроки опыта, увеличение массы надпочечни� ковых желез, которое в последующем ниве� лировалось. Следовательно, однократное и многократ� ное внутрижелудочное введение лаборатор� ным животным высокодисперсного кремне� зема силикса не влияло на морфологическую структуру внутренних органов. А выявлен� ное кратковременное увеличение массы над� почечниковых желез у крыс можно рассмат� ривать как опосредованную реакцию их организма на экзогенное воздействие, пос� кольку однократное и многократное (30, 146 суток) внутрижелудочное введение силикса крысам, кроликам и свиньям в дозах 100, 150, 1 000 мг/кг не сопровождалось накоп� лением его в крови, печени, почках, легких, мышечной ткани и повышенной экскрецией с мочой. Последнее, с точки зрения авторов, исключает возможность прямого влияния силикса на внутренние органы животных. В то же время результаты проведенных нами исследований показали, что однократ� ное интратрахеальное введение крысам порошков стандарта Люберецкого кварца ПК�3 и наночастиц аморфных высокодиспе� рсных кремнеземов А�50 и А�450 в дозе 50 мг/на одну крысу вызывало ранее опи� санные другими авторами после ингаляци� онного воздействия диоксида кремния (SiO2) и кремнийсодержащей промышленной пы� ли морфологические нарушения в ткани легких, характерные для бронхита [13]. Из� вестно, что SiO2 и содержащая его промыш� ленная пыль при длительном воздействии на ткань легких индуцируют разрастание соединительнотканных элементов, реализуя свое фиброгенное действие. Частицы SiO2 за� держиваются в альвеолярных перегородках, вокруг сосудов, бронхов, в регионарных лимфатических узлах, оказывая на ткани цитопатогенное действие. В основе взаимодействия высокодисперс� ных диоксидов кремния (наночастиц) с био� молекулами и биообъектами, в первую оче� редь с мембранами, заложен механизм их активной адсорбции на поверхности клеток, осуществляемый, как принято считать, в две стадии с участием электростатических связей, надмембранного матрикса и фосфо� липидов собственно мембраны [10]. Первая стадия — быстрая адсорбция отрицательно заряженных наночастиц клеточной поверх� ностью через четвертичные аммониевые группы фосфолипидов, содержащих леци� тин и сфингомиелин, с последующим упроч� нением этого контакта водородными связями и силами ван�дер�ваальсового притяжения. Вторая стадия сопровождается денатураци� ей мембранных протеинов, степень выра� женности которой зависит от соотношения размеров наночастиц и протеиновых моле� кул, что приводит к активации и последую� щей гибели части клеток вследствие нару� шения трансмембранного избирательного транспорта ионов. В опытах in vitro установ� лена способность наночастиц силикса вызы� вать гемолиз эритроцитов, влиять на актив� ность тучных клеток экссудата брюшной полости крыс и их выживаемость в кратко� срочной культуре, блокировать специфичес� кие рецепторы лимфоцитов периферической крови. Эти эффекты рассматриваются авто� рами как прямое мембранотоксическое Рис. 8. Почка крысы. Крупновакуольная дистрофия цитоплазмы клеток эпителия извитых канальцев через 3 мес после однократного интратрахеального введения порошка аморфного высокодисперсного кремнезема А>450 в дозе 50 мг. Окраска гематоксилином и эозином. х ок.7. об.40 85 Експериментальні статті действие наночастиц диоксида кремния, ко� торое реализуется при непосредственном контакте с клетками [10, 11, 14]. Результаты проведенных нами морфоло� гических исследований свидетельствуют о мембранотоксическом действии порошка стандарта Люберецкого кварца ПК�3 и, осо� бенно, наночастиц аморфных высокодиспе� рсных кремнеземов А�50 и А�450 во внут� ренних органах крыс после однократного интратрахеального введения. На это указы� вают: неравномерное окрашивание цитоп� лазмы клеток; наличие в них очагов мелко� и крупнозернистой протеиновой, а также крупновакуольной дистрофии; лизис ядер; слущивание эпителия слизистой бронхов. Поскольку мембранотоксическое действие наночастиц исследованных кремнеземов мо� жет быть реализовано только при условии их непосредственного контакта с клетками, вероятно, после интратрахеального поступ� ления они способны проникать в ткань лег� ких и во внутреннюю среду организма, а также с кровью или лимфой транспортиро� ваться во внутренние органы. Последнее подтверждается выявленной нами реакцией увеличения количества звездчатых ретику� лоэндотелиоцитов (Купферовских клеток) в ткани печени. Поэтому представляется ло� гичным вывод о том, что ингаляционное поступление наночастиц высокодисперсных аморфных кремнеземов в организм лиц, ра� ботающих в условиях их производства, опасно для здоровья. Таким образом, проведенные исследова� ния показали, что однократное интратрахе� альное введение крысам порошка стандарта Люберецкого кварца ПК�3 в дозе 50 мг/на одну крысу вызывало ранее описанные дру� гими авторами после ингаляционного воздействия диоксида кремния и кремний� содержащих промышленных пылей следую� щие морфологические нарушения. В органе�мишени — легких — через 1 и 3 мес наблюдались резко выраженные расстройства кровообращения в виде пол� нокровия капилляров межальвеолярных пе� регородок, а через 3 мес — явления раздра� жающего действия на слизистую отдельных бронхов, очаговые эмфизематозные расши� рения просвета альвеол с истончением меж� альвеолярных перегородок. В паренхиме печени — явления протеи� новой дистрофии на фоне выраженного пол� нокровия сосудов. Последнее имело место в миокарде и почках. Во всех исследованных внутренних орга� нах крыс определялась инфильтрация стромы гистиоцитами, лейкоцитами, лимфоцитами и плазматическими клетками, что, согласно [15, 16], можно рассматривать как реализацию клеточных защитных механизмов организма. Морфологические исследования внут� ренних органов крыс после однократного интратрахеального введения им в этой же дозе порошков наночастиц аморфных высо� кодисперсных кремнеземов А�50 и А�450 по� казали, что они, особенно более мелкие на� ночастицы А�450, вызывали в динамике всего эксперимента более выраженное раз� дражающее действие на слизистую бронхов (слущивание клеток эпителия). Кроме это� го, они оказывали повреждающее действие на почки, в которых наряду с протеиновой определялась очаговая крупновакуольная дистрофия в клетках извитых канальцев. Полнокровие сосудов и клеточная инфильт� рация стромы внутренних органов выражены в одинаковой степени после интратрахеаль� ного введения порошков обоих аморфных высокодисперсных кремнеземов. Сравнивая результаты морфологических исследований после интратрахеального вве� дения крысам трех исследуемых порошков кремнезема, следует отметить, что его аморфные высокодисперсные формы (А�50 и А�450) вызывали более выраженные дист� рофические процессы в паренхиматозных органах, особенно более мелкие наночасти� цы А�450, по сравнению с порошком стан� дарта Люберецкого кварца ПК�3. Кроме того, порошки всех исследованных кремнеземов оказывали раздражающее действие на сли� зистую бронхов, которое сохранялось после введения более мелких наночастиц А�450 в течение всего эксперимента. Также общим для биологического действия порошков ис� следованных кремнеземов после интратрахе� ального введения крысам являлось наличие клеточной инфильтрации интерстициальной ткани органов, интенсивность которой была выше в группе животных, которым вводили порошок более мелких наночастиц А�450. Следовательно, ингаляционное поступ� ление наночастиц высокодисперсных аморфных кремнеземов в организм работаю� щих в условиях их производства представ� ляет опасность для здоровья. БІОТЕХНОЛОГІЯ, Т. 2, №1, 2009 86 ЛИТЕРАТУРА 1. Jain K. K. Nanodiagnostics: application of nanotechnology in molecular diagnostics // Expert. Rev. Mol. Diagn. — 2003. — V. 3, N2. — P. 153–161. 2. Fortina P., Kriska L. J., Surrey S., Grodzinski P. Nanobiotechnology: the promise and reality of new approaches to molecular recognition // Trends Biotechnol. — 2005. —V. 23, N4. — P. 168–173. 3. Guo P. RNA nanotechnology: engineering, assembly and applications in detection, gene delivery and therapy // J. Nanosci. Nanotechnol. — 2005. — V. 5, N12. — P. 1964–1982. 4. Ho D., Garcia D., Ho C. M. Nanomanufactu� ring and characterization modalities for bio� nano�informatics systems // Ibid. — 2006. — V. 6, N4. — P. 875–891. 5. Giri S., Trevyn B. G., Lin V. S. Mesoporous sili� ca nanomaterial�based biotechnological and biomedical delivery systems // Nanomedeci� ne. — 2007. — V. 2, N1. — P. 99–111. 6. Narducci D. An introduction to nanotechnolo� gies: What’s in it for us? // Vet. Res. Com� mun. — 2007. — V. 31, Suppl. 1. — P. 131–137. 7. Лахтин В. М., Афанасьев С. С., Лахтин М. В. и др. Нанотехнологии и перспективы их использования в медицине и биотехнологии // Вестн. Рос. акад. мед. наук. — 2008. — №4. — С. 50–55. 8. Дурнев А. Д. Токсикология наночастиц // Бюл. эксперим. биологии и медицины. — 2008. — Т. 145, №1. — С. 78–80. 9. Волкова О. В., Елецкий Ю. К. Основы гисто� логии с гистологической техникой. — М.: Медицина, 1982. — 304 с. 10. Медицинская химия и клиническое при� менение диоксида кремния / Под ред. А. А. Чуйко. — К.: Наук. думка, 2003. — 230 с. 11. Пентюк А. А., Луцюк Р. Б. и др. Фармако� лого�токсикологические исследования по� лисорба // Кремнеземы в медицине и био� логии: Сборник / Под ред. А. А. Чуйко. — К. –Ставрополь, 1993. — С. 97–98. 12. Пискун Р. П., Однорогов Ю. В. Морфологи� ческая характеристика внутренних орга� нов крыс, получавших полисорб // Там же. — К.–Ставрополь, 1993. — С. 112–114. 13. Слинченко Н. З. Патогенез и патогенети� ческая профилактика сидеросиликоза, как актуальная проблема профессиональной патологии (иммуно�морфологическое ис� следование): Автореф. дис. …. д�ра мед. на� ук. — К., 1998. — 50 с. 14. Богатырев В. М., Рогава М. О., Гала: ган Н. П. Цитологические исследования влияния высокодисперсных кремнеземов с модифицированной поверхностью на тучные клетки // Кремнеземы в медицине и биологии: Сборник / Под ред. А. А. Чуй� ко. — К.–Ставрополь, 1993. — С. 240–247. 15. Серов В. В., Шехтер А. Б. Соединительная ткань. — М., 1981. — 310 с. 16. Труфакин В. А., Робинсон М. В. Иммуно� морфология — вчера, сегодня, завтра // Вестн. РАМН. — 1996. — №6. — С. 38–42. 87 Експериментальні статті ВПЛИВ НАНОЧАСТИНОК АМОРФНОГО ВИСОКОДИСПЕРСНОГО КРЕМНЕЗЕМУ НА МОРФОЛОГІЧНУ СТРУКТУРУ ВНУТРІШНІХ ОРГАНІВ ЩУРІВ М. М. Діденко В. А. Стежка Державна установа «Інститут медицини праці АМН України», Київ Е:mail: stezhka@ukr.net У тримісячному експерименті проведено порівняльне дослідження впливу на організм щурів�самців Вістар порошків наночастинок аморфного високодисперсного кремнезему (6–7 нм і 54–55 нм) та порошку стандарту Лю� берецького кварцу ПК�3 після одноразового інтратрахеального введення у дозі 50 мг. У ди� наміці експерименту спостерігалося: транзи� торне зниження відносної маси надниркових залоз як ознака наявності стресорного впливу; стійке повнокрів’я у внутрішніх органах (ле� гені, печінка, нирки, міокард), інфільтрація їхньої строми гістіоцитами, лейкоцитами, лімфоцитами і плазматичними клітинами та вогнища великозернистої протеїнової дист� рофії. Порошки наночастинок спричинювали більш виражене подразнення слизової бронхів та морфологічні порушення у нирках, ніж по� рошок стандарту Люберецького кварцу ПК�3. Зроблено висновок про те, що інгаляційне над� ходження наночастинок високодисперсних кремнеземів до організму працюючих в умо� вах їх виробництва є небезпечним для здо� ров’я. Ключові слова: наночастинки кремнезему, Любе� рецький кварц ПК�3, інтратрахеальне введення, морфологія внутрішніх органів. EFFECT OF NANOPARTICLES OF AMORPHOUS HIGHLY DISPERSED SIO2 ON MORPHOLOGICAL STRUCTURE OF THE RATS’ INNER PARTS M. М. Didenko V. A. Stezhka State Institution «Institute for Occupational Health of AMS of Ukraine», Kyiv Е:mail: stezhka@ukr.net The comparative study on the effect of pow� ders of amorphous highly disperse SiO2 nanopar� ticles (6–7 nm and 54–55 nm) and the powder of the standard Lyuberets quartz PQ�3 after single intratracheal administration in the dose of 50 mg in 3�month experiment was conducted. Under the experiment following changes were ob� served: transitory decrease of the relative mass of adrenal glands as a sign of the stress effect; persistent hyperemia in inner organs (lungs, liver, kidneys, myocardium), infiltration of their stroma by histiocytes, leucocytes, lympho� cytes and plasma cells and the focus of large granular protein dystrophy. The powders of nanoparticles caused more expressed damage in bronchi mucose and morphological disorders in kydney than the powder of the standard Lyuberets quartz PQ�3. There was concluded, that inhalanion of amorphous highly disperse SiO2 nanoparticles into worker’s organism in production conditions is dangerous to health. Key words: nanoparticles of SiO2, Lyuberets quartz PQ�3, intratracheal administration, inner organs mor� phology.

Влияние наночастиц аморфного высокодисперсного кремнезема на морфологическую структуру внутренних органов крыс

Institution

Ähnliche Einträge