Фізико-хімічні, фармако-токсикологічні та протипухлинні властивості феромагнітних наночастинок заліза (експериментальне дослідження)

Досліджено характеристики оригінальних феромагнітних наночастинок заліза (ФНЗ), одержаних в Інституті колоїдної хімії і хімії води
 ім. А.В. Думанського НАН України: форму, розміри та геометрію ФНЗ; їх
 токсичність; проникність (за перорального введення) до тканин різних органів&am...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:Онкологія
Datum:2012
Hauptverfasser: Мосієнко, В.С., Кущевська, Н.Ф., Бурлака, А.П., Шляховенко, В.О., Куртсеїтов, Л.К., Бойчук, І.В., Карнаушенко, О.В., Вербиненко, А.В., Дасюкевич, О.Й.
Format: Artikel
Sprache:Ukrainisch
Veröffentlicht: Iнститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р. Є. Кавецького 2012
Schlagworte:
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/93369
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:Фізико-хімічні, фармако-токсикологічні та протипухлинні властивості феромагнітних наночастинок заліза (експериментальне дослідження) / В.С. Мосієнко, Н.Ф. Кущевська, А.П. Бурлака, В.О. Шляховенко, Л.К. Куртсеїтов, І.В. Бойчук, О.В. Карнаушенко, А.В. Вербиненко, О.Й. Дасюкевич // Онкологія. — 2012. — Т. 14, № 1. — С. 13-18. — Бібліогр.: 21 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859997852332195840
author Мосієнко, В.С.
Кущевська, Н.Ф.
Бурлака, А.П.
Шляховенко, В.О.
Куртсеїтов, Л.К.
Бойчук, І.В.
Карнаушенко, О.В.
Вербиненко, А.В.
Дасюкевич, О.Й.
author_facet Мосієнко, В.С.
Кущевська, Н.Ф.
Бурлака, А.П.
Шляховенко, В.О.
Куртсеїтов, Л.К.
Бойчук, І.В.
Карнаушенко, О.В.
Вербиненко, А.В.
Дасюкевич, О.Й.
citation_txt Фізико-хімічні, фармако-токсикологічні та протипухлинні властивості феромагнітних наночастинок заліза (експериментальне дослідження) / В.С. Мосієнко, Н.Ф. Кущевська, А.П. Бурлака, В.О. Шляховенко, Л.К. Куртсеїтов, І.В. Бойчук, О.В. Карнаушенко, А.В. Вербиненко, О.Й. Дасюкевич // Онкологія. — 2012. — Т. 14, № 1. — С. 13-18. — Бібліогр.: 21 назв. — укр.
collection DSpace DC
container_title Онкологія
description Досліджено характеристики оригінальних феромагнітних наночастинок заліза (ФНЗ), одержаних в Інституті колоїдної хімії і хімії води
 ім. А.В. Думанського НАН України: форму, розміри та геометрію ФНЗ; їх
 токсичність; проникність (за перорального введення) до тканин різних органів
 і пухлини; вплив на активність FeS-білка N-2 мітохондрій; активність цитохрому Р450 (g=2,25); генерування супероксидних та NO-радикалів в тканинах пухлини, печінки, нирок та в нейтрофілах периферичної крові; а також активність ФНЗ щодо модельних штамів пухлин (лімфоми Р388, асцитного раку Ерліха, метастазуючої карциноми легенів Льюїс). Одержані дані
 свідчать про перспективність подальшого дослідження ФНЗ з метою розробки технологій їх клінічного застосування. Ключові слова: феромагнітні
 наночастинки заліза, доклінічне
 дослідження, протипухлинна
 активність в експерименті. The characteristics of original feromagnetic
 iron nanoparticles (FIN), obtained in A.V. Dumansky
 Institute of colloid chemistry and water chemistry of
 the NAS of Ukraine: the shape, the dimensions and geometry
 of FIN; their toxicity; penetration (per os administration)
 in the tissues of different organs and tumors; influence
 on activity of mitochondrial FeS-protein N-2;
 cytochrome P450 (g=2,25) activity; the generation of superoxide
 and NO-radicals in the tissues of liver, kidneys
 and tumors and in neutrophils of peripheral blood; and
 activity of FIN of model tumors strains (lymphoma R388,
 Ehrlich ascites cancer, metastatic Lewis lung carcinoma)
 were studied. The obtained data testify about the prospects
 of further FIN research with a view to develop technology
 of their clinical application.
 Key Words: ferromagnetic iron nanoparticles,
 preclinical investigations, anticancer activity in
 experiments.
first_indexed 2025-12-07T16:34:16Z
format Article
fulltext 13Î Í Ê Î Ë Î Ã È ß • Ò. 1 4 • ¹ 1 • 2 0 1 2 ÌÎËÅÊÓËßÐÍÀß ÌÅÄÈÖÈÍÀ È ÍÀÍÎÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ Â ÎÍÊÎËÎÃÈÈ Відомо, що наноматеріали останнім часом засто- совуються майже в усіх галузях народного господар- ства. Особливо інтенсивно розробляються нанотех- нології та досліджуються наноматеріали в біології, медицині, ветеринарії та фармацевтичній промис- ловості [1–3]. Сучасна нанофармакологія вивчає фізичні, фізико-хімічні, біохімічні, фармакодина- мічні та фармакокінетичні властивості розробле- них на основі нанотехнологій речовин, біологічну активність, показання та протипоказання до їх за- стосування, а також побічні ефекти [4]. За номен- клатурою Міжнародної спілки теоретичної та при- кладної хімії до наноматеріалів належать наночас- тинки (НЧ) розміром від 1 до 100 нм різного типу, походження та геометричної форми [5–7]. Клітинні та субклітинні структури організму лю- дини, їх біологічно активні компоненти мають на- норозміри, що зумовлює їх своєрідні властивості. Мембрана клітини є природною наноструктурою, а іонні канали мембрани — своєрідними нанотруб- ками. Застосування нанотехнологій відкриває мож- ливості отримання якісно нових фармакологічних препаратів, підвищення ефективності лікування при багатьох захворюваннях, у тому числі й злоякісних пухлинах [8, 9]. Американський національний інсти- тут здоров’я включив наномедицину в п’ятірку най- більш пріоритетних галузей медицини ХХI століття. Вчені цього інституту вважають, що нанотехнології допоможуть лікувати пацієнтів з різними формами онкологічних захворювань на різних стадіях при мі- німізації побічних ефектів [7]. НЧ можуть потрапляти в організм через легені, шлунково-кишковий тракт та шкіру. Найбільш по- ширені металеві НЧ з унікальними властивостями, які утворені металевими нанокластерами заліза, зо- лота, платини, срібла та інших металів. Серед них слід виділити магнітоактивні НЧ заліза, які отриму- ють з надчистих ізотопозаміщених металів. НЧ мо- жуть швидко проникати через клітинні бар’єри і на- копичуватися в органах і тканинах, проникати через гематоенцефалічний бар’єр [10]. Окрім власної дії НЧ на компоненти клітин, важливим напрямком є їх за- стосування в якості субстанції для нових лікарських засобів на базі вже відомих фармакологічних препа- ратів з метою швидкого транспортування та глибоко- го проникнення в тканини або для зміни тривалос- ті дії [11]. Проникаючи через мембрани клітин, НЧ можуть безпосередньо взаємодіяти з ДНК, сприяти розвитку оксидативного стресу та хронічного запа- лення, виснаженню антиоксидантної системи, що призводить до додаткового пошкодження генетич- ного матеріалу та зниження репарації ДНК внаслі- док збільшення її метилювання [12–15]. Зростання рівнів супероксидних радикалів сприяє утворенню їх високореактивних метаболітів [16,17], викликає пе- рекисне окиснення ліпідів у клітинах та пошкоджен- ня нуклеїнових кислот [11], а також активізує специ- фічні шляхи внутрішньоклітинної передачі сигналу, включаючи протеїнкінази та ядерний фактор NF-kB [18]. При пошкодженні ДНК активується ген супре- сії пухлинного росту р53, який відповідає за зупин- ку клітинного циклу, запускає процес апоптозу, а у випадках мутації сприяє підвищенню ризику виник- нення злоякісної трансформації клітин. Новий клас органічних кластерних феромагніт- них наночастинок заліза (ФНЗ) типу ферану має ФІЗИКО-ХІМІЧНІ, ФАРМАКО-ТОКСИКОЛОГІЧНІ ТА ПРОТИПУХЛИННІ ВЛАСТИВОСТІ ФЕРОМАГНІТНИХ НАНОЧАСТИНОК ЗАЛІЗА (ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ) Резюме. Досліджено характеристики оригінальних феромагнітних нано- частинок заліза (ФНЗ), одержаних в Інституті колоїдної хімії і хімії води ім. А.В. Думанського НАН України: форму, розміри та геометрію ФНЗ; їх токсичність; проникність (за перорального введення) до тканин різних органів і пухлини; вплив на активність FeS-білка N-2 мітохондрій; активність ци- тохрому Р450 (g=2,25); генерування супероксидних та NO-радикалів в тка- нинах пухлини, печінки, нирок та в нейтрофілах периферичної крові; а та- кож активність ФНЗ щодо модельних штамів пухлин (лімфоми Р388, асцит- ного раку Ерліха, метастазуючої карциноми легенів Льюїс). Одержані дані свідчать про перспективність подальшого дослідження ФНЗ з метою розроб- ки технологій їх клінічного застосування. В.С. Мосієнко Н.Ф. Кущевська А.П. Бурлака В.О. Шляховенко Л.К. Куртсеїтов І.В. Бойчук О.В. Карнаушенко А.В. Вербиненко О.Й. Дасюкевич Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України Інститут колоїдної хімії і хімії води ім. А.В. Думанського НАН України, Київ, Україна Ключові слова: феромагнітні наночастинки заліза, доклінічне дослідження, протипухлинна активність в експерименті. 14 Î Í Ê Î Ë Î Ã È ß • Ò. 1 4 • ¹ 1 • 2 0 1 2 ÌÎËÅÊÓËßÐÍÀß ÌÅÄÈÖÈÍÀ È ÍÀÍÎÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ Â ÎÍÊÎËÎÃÈÈ унікальні фізико-хімічні властивості: високу маг- нітну сприйнятливість і низьку щільність. Поєд- нання особливих хімічних і сорбентних властивос- тей із транспортними дають можливість конструю- вати на їх основі високоефективні фармакологічні засоби. Будова і структура ФНЗ близька до гемогло- біну крові; вони мають яскраво виражені імуности- мулювальні властивості, ефективно діють при ліку- ванні вірусних захворювань, при анемії та імуноде- фіцитних станах. Ферран впливає на відновлення ділянок ДНК, пошкоджених різними чинниками чи змінених вірусами. Препарат практично не має побічних проявів. В Російській Федерації він запа- тентований і зареєстрований Фармакологічним Ко- мітетом як харчова добавка і застосовується в клі- нічних умовах. Водночас технологія отримання ФНЗ та їх за- стосування є маловивченою проблемою, особливо в онкології [7, 8], яка відкриває перспективні під- ходи для створення нових композиційних проти- пухлинних засобів. Крім того, дослідження ФНЗ можуть дати поштовх для створення високоефек- тивних контрастних агентів, магнітно-резонансної візуалізації, термотерапії, лікування залізодефіцит- них станів, конструювання оригінальних протиза- пальних засобів. Метою роботи було вивчення в експерименті фі- зико-хімічних властивостей, токсичності оригіналь- них ФНЗ, визначення ефективних доз та схем їх вве- дення, механізму дії, а також протилейкозної та про- типухлинної активності при пероральному введенні. ОБ’ЄКТ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ В експериментах використано 180 мишей (нелі- нійні, С57Bl/6, DВА) обох статей масою 17–23 г та 17 щурів-самців лінії Wistar масою 100–120 г, роз- ведених у віварії ІЕПОР ім. Р.Є. Кавецького НАНУ. Всі досліди проводили у відповідності до вимог регі- онального Комітету з етики роботи з лабораторни- ми тваринами. Після двотижневого карантину тва- ринам перещеплювали за стандартними методами клітини модельних (трансплантованих) штамів пух- лин: лімфолейкозу Р-388 (в черевну порожнину по 200 тис. клітин в 0,2 мл фізіологічного розчину хло- риду натрію), асцитного раку Ерліха (АРЕ) (в черев- ну порожнину по 300 тис. клітин в 0,3 мл фізіоло- гічного розчину хлориду натрію), аденокарциноми легенів Льюїс (3LL) (внутрішньом’язово в стегно за- дньої правої лапки по 500 тис. клітин в 0,2 мл фізіо- логічного розчину хлориду натрію), злоякісної глі- оми С6 щурів (інтракраніально по 1 млн клітин в 0,1 мл фізіологічного розчину хлориду натрію). Всі пухлинні штами були отримані із клітинного бан- ку ліній з тканин людини та тварин ІЕПОР НАНУ. ФНЗ, які були отримані в Інституті колоїдної хі- мії і хімії води ім. А.В. Думанського НАНУ за ори- гінальною методикою [8], містять у різних співвід- ношеннях Fe2O3 + Fe3O4: (70% + 30%) та (40% + 60%). Дослідження фізико-хімичних властивостей були проведені в Інституті проблем матеріалознав- ства ім. І.М. Францевича НАНУ. ФНЗ мають ви- гляд ультрадисперсного порошку чорного кольо- ру, який притягується магнітом, не розчиняється у воді та спирті. Растрова й електронна мікроскопія (з використанням мікроскопів CAMSCAN та JEM- 2100-F (JEOL, Японія)) показали, що ФНЗ мають різні розміри та форму, можуть бути роз’єднаними або зібраними в кластери різної величини. За дани- ми рентгеноструктурного аналізу, досліджені ФНЗ виявилися подібними до препарату Ферран (Росій- ська Федерація). Подібність спектрів Феррану та ФНЗ (співідношення 40% Fe2O3 + 60% Fe3O4) була підтверджена методом ЯМР. LD50 ФНЗ визначали за методом Кербера [19]. Протипухлинну дію ФНЗ оцінювали за швидкістю збільшення асциту (зростання маси тіла мишей піс- ля перещеплення клітин Р388 або АРЕ), за об’ємом первинної пухлини та об’ємом і кількістю метаста- зів (після перещеплення клітин 3LL), за середньою тривалістю життя (СТЖ) піддослідних тварин у по- рівнянні з контрольними. Фармакокінетику ФНЗ при введенні тваринам per os (накопичення і розподіл ФНЗ в паренхіма- тозних органах та тканині пухлини) досліджували за допомогою атомно-абсорбційного спектрофо- тометра С-115 (Selmi, Ураїна) за рекомендаціями фірми-виробника. Вплив ФНЗ in vivo на активність FeS-білка N-2 мітохондрій; активність цитохрому Р450 (g=2,25), генерування супероксидних та NO-радикалів в тка- нинах печінки, нирок і пухлини 3LL, а також в ней- трофілах периферичної крові вивчали методом ЕПР, використовуючи технологію спінових уловлювачів, за допомогою комп’ютеризованого радіоспектроме- тра ЕПР РЕ-1307. Визначення впливу ФНЗ на рівень загально- го метилювання ДНК пухлинних клітин здійсню- вали за допомогою набору MethylFlash Methylated DNA Quantification Kit (Colorimetric, США) відпо- відно до рекомендацій фірми-виробника. Вимірю- вання оптичної густини проб здійснювали на при- ладі Synergy при довжині хвилі 450 нм. Основні результати досліджень обробляли ста- тистично з використанням t-критерію Стьюдента. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ На білих нелінійних мишах визначали LD50 ФНЗ. 50 мишей-самців були розподілені на 9 груп, після чого їм вводили per os різні дози ФНЗ (від 50 мг/кг до 10 г/кг маси тіла). Готували суспензії ФНЗ в дистильованій воді; кожній тварині вводили по 0,3 мл суспензії відповідної концентрації. При до- слідженні високих доз ФНЗ їх суспензії (у більшому об’ємі води) вводили за 2–3 рази протягом доби. За тваринами спостерігали протягом місяця. Було вста- новлено, що LD50 ФНЗ становить 8,41 г/кг. Тобто вони мають таку ж токсичність, як і харчові добавки, 15Î Í Ê Î Ë Î Ã È ß • Ò. 1 4 • ¹ 1 • 2 0 1 2 ÌÎËÅÊÓËßÐÍÀß ÌÅÄÈÖÈÍÀ È ÍÀÍÎÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ Â ÎÍÊÎËÎÃÈÈ у яких LD50 сягає більше 5 г/кг маси тіла. За умов- но терапевтичний спершу було прийнято діапазон доз у 10–1000 разів менших за LD50. У наступних експериментах була досліджена фармакокінетика ФНЗ при їх одноразовому та кур- совому введенні. 10 нелінійним мишам-самцям вво- дили одноразово per os ФНЗ у дозі 1 та 3 г/кг. На 5-ту добу замірювали на атомно-абсорбційному спектро- фотометрі концентрацію заліза в зразках селезінки, печінки та мозку дослідних і контрольних (яким не вводили ФНЗ) тварин. Після введення ФНЗ у дозі 3 г/кг концентрація НЧ заліза в середньому стано- вила: в селезінці — 603,5, в печінці — 292,6, в моз- ку — 68,9 мкг Fe/г тканини. У контрольних мишей вона була нижча: 377,9; 239,5 та 50 мкг Fe/г тканин відповідно (рис. 1). Концентрації заліза в ткани- нах тварин, які отримували ФНЗ у дозі 1 г/кг, були меншими, але також перевищували такі в тканинах контрольних мишей. Таким чином, ФНЗ після пе- рорального введення накопичуються в паренхіма- тозних органах і здатні проходити через гематоен- цефалічний бар’єр. 0 100 200 300 400 500 600 700 1 2 3 4 5 6 Êî íö åí òð àö ³ÿ ç àë ³ç à â ì êã /ã ï ðî áè ò êà íè íè Рис. 1. Концентрація заліза в тканинах здорових нелінійних мишей: 1 — селезінка дослідних тварин, які отримува- ли ФНЗ; 2— селезінка контрольних тварин; 3 — печінка дослідних мишей; 4 — печінка контрольних тварин; 5 — мозок дослідних мишей; 6 — мозок контрольних мишей Для виявлення проходження ФНЗ через гемато- енцефалічний бар’єр за наявності злоякісної пух- лини мозку була використана гліома С6, яку пере- щеплювали щурам-самцям лінії Wistar інтракра- ніально. ФНЗ вводили per os в дозі 10 мг/кг в 3 мл дистильованої води щодня, починаючи з 2-ї доби після перещеплення, протягом 10 діб. На 3-тю добу після закінчення курсу введення ФНЗ визначали концентрації заліза в тканині печінки, мозку, глі- оми С6 дослідних і контрольних (яким не вводили ФНЗ) тварин. У дослідних тварин найбільша кон- центрація заліза виявлена в печінці — 94,8 мкг Fe/г тканини, в мозку — 40,5 мкг Fe/г. У контрольних щурів — 62,9 та 21,4 мкг Fe/г тканини відповідно. В гліомі С6 концентрація заліза виявилася найниж- чою і становила 16,2 мкг Fe/г тканини у контрольних щурів та 20,0 мкг Fe/г тканини у дослідних (рис. 2). Таким чином, проведені досліди виявили, що ФНЗ переважно накопичуються в селезінці і печін- ці; набагато менша концентрація заліза виявлена в тканині мозку. Найнижча концентрація заліза була в гліомі С6. Це свідчить про те, що фармакокінети- ка ФНЗ мало чим відрізняється від розподілу в орга- нізмі цитотоксичних протипухлинних препаратів, які також більше накопичуються в паренхіматозних ор- ганах, а найнижчі їх концентрації знаходяться в зло- якісних пухлинах [21]. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 2 3 4 5 6 ì êã F e/ ã òê àí èí è Рис. 2. Концентрація заліза в тканинах щурів Wistar зі злоякісною гліомою С6: 1 — печінка контрольних тварин; 2 — печінка дослідних тварин; 3 — мозок контрольних тва- рин; 4 — мозок дослідних тварин; 5 — гліома С6 контроль- них тварин; 6 — гліома С6 дослідних тварин Подальші дослідження були спрямовані на ви- вчення протипухлинної активності ФНЗ. Для визна- чення оптимального протипухлинного діапазону їх доз використали 40 нелінійних мишей, яких розпо- ділили на 4 групи. Тваринам дослідних груп профі- лактично, за 3 доби до перещеплення АРЕ, вводили per os (3 рази) ФНЗ в 0,3 мл дистильованої води в до- зах 100; 1000 та 3000 мг/кг. Виявлено, що темп росту АРЕ протягом перших двох тижнів був найнижчим у групі мишей, які отримували 100 мг/кг ФНЗ. Збіль- шення маси тіла тварин цієї групи становило за 1-й тиждень 0,10 ± 0,04 г, за 2-й тиждень — 1,2 ± 0,8 г; у контрольній групі маса тварин збільшилася на 1,9 ± 0,6 г (р < 0,05) та 2,1 ± 0,6 г (p > 0,1) відповідно. В кін- ці експерименту темп росту маси тварин цієї дослід- ної групи зрівнявся з контро льною. В інших дослід- них групах, де було застосовано більші дози ФНЗ, у жодний з термінів маса мишей не відрізнялася від такої в контролі. Щодо тривалості життя, то була ви- явлена тенденція до збільшення СТЖ лише в групі мишей, які отримали ФНЗ у дозі 100 мкг/кг (27,8 ± 2,4 проти 24,1 ± 2,7 доби в контролі). На основі да- них цього експерименту дози ФНЗ > 100 мг/кг були виключені з подальшого дослідження. При вивченні ефекту ФНЗ (терапевтичний ре- жим) щодо лімфолейкозу Р388 тварин розподілили на 4 групи (по 10 мишей у кожній). 1-ша група — контрольна, 2-4-та група — пероральне введен- ня ФНЗ в дозах 1; 3; 5 мг/кг в 0,3 мл дистильова- ної води. Застосування ФНЗ починали на наступ- ну добу після перещеплення Р388; курс лікування складався із 5 введень. Тенденцію до гальмування збільшення маси тіла дослідних тварин порівняно з контро лем (на 21%, р > 0,1) спостерігали лише в групі ІІ (1 мг/кг) протягом перших 6 діб. СТЖ тва- рин всіх груп була практично однаковою і стано- 16 Î Í Ê Î Ë Î Ã È ß • Ò. 1 4 • ¹ 1 • 2 0 1 2 ÌÎËÅÊÓËßÐÍÀß ÌÅÄÈÖÈÍÀ È ÍÀÍÎÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ Â ÎÍÊÎËÎÃÈÈ вила: група І — 9,8 ± 0,9, ІІ — 10,7 ± 0,4, ІІІ — 10,1 ± 0,3, IV — 9,7 ± 0,5 доби. Отримані дані свідчать, що штам Р388 не є чутливою моделлю для вивчен- ня протилейкозної активності речовин, механізм дії яких значно відрізняється від цитотоксичних про- типухлинних засобів. У наступній серії дослідів визначали вплив ФНЗ на тривалість життя мишей-самок С57Bl/6 з кар- циномою 3LL. ФНЗ вводили per os щоденно в дозі 1 мг/кг (група I) і 10 мг/кг (група II) — 12 введень, починаючи з 2-ї доби після перещеплення. СТЖ виявилася найбільшою в групі I — 37,3 ± 6,5 доби (р < 0,05); у групі IІ — 28,4 ± 3,8, у контрольній — 24,8 ± 2,4 доби (рис. 3). Виходячи з одержаних да- них, здійснили подальше зменшення доз ФНЗ при їх курсовому введенні. Для визначення впливу ФНЗ на ріст та метаста- зування солідних пухлин карцинома легенів Льюїс була перещеплена 30 мишам-самкам С57Bl/6. Тва- ринам дослідних груп ФНЗ вводили per os щоденно в дозах 10 мкг/кг (група I) або 2 мкг/кг (група II) — 10 введень, починаючи з наступної доби після пере- щеплення пухлини. Мишам контрольної групи в та- кому ж режимі вводили дистильовану воду по 0,3 мл. На 23-тю добу після перещеплення об’єм пухлин мишей в 1-й та 2-й групах становив 383,2 ± 132,6 і 366,1 ± 125,3 мм3 відповідно, в контрольній — 430,6 ± 143,0 мм3; тобто ФНЗ на 12 і 15% затриму- вали ріст первинної пухлини (р > 0,05). Більш вира- женим був вплив ФНЗ на метастазування. У групі I кількість метастазів була меншою, ніж у контролі, на 80%, а їх розмір — меншим на 63,4%; в групі II — на 92,5 і 87,3% відповідно (р< 0,05). Таким чином, ФНЗ мали достовірний вплив на перебіг метастазуючої солідної пухлини (карцино- ми легенів Льюїс): навіть найменші з досліджених доз (10 і 2 мкг/кг) статистично значимо гальмували розвиток метастазів. ФНЗ також достовірно подо- вжують СТЖ тварин, хоча вплив на первинну пух- лину спостерігається лише на рівні тенденції. 24,8 28,4 37,3 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Ãðóïè ìèøåé I II III Òð èâ àë ³ñ òü æ èò òÿ , ä ³á Рис. 3. СТЖ (доби) мишей С57Bl/6 з перещепленою кар- циномою легенів Льюїс при введенні ФНЗ в різних дозах: I — 1 мг/кг, II — 10 мг/кг; III — контрольна група мишей Оскільки основні механізми дії ФНЗ, мабуть, пов’язані із впливом на функціональні характе- ристики клітин та їх органоїдів, вивчення таких впливів становить значний інтерес [11, 13, 15]. На комп’ютеризованому радіоспектрометрі ЕПР РЕ- 1307 з використанням спінового уловлювача дослі- джували вплив ФНЗ (10 мкг/кг, 10 введень per os) на активність FеS-білка N-2 електронтранспортного ланцюга мітохондрій клітин пухлинної та нормаль- них тканин, на рівень низькоспінової форми цитох- рому Р-450 в ендоплазматичному ретикулумі клітин печінки та нирок, на супероксидну та N0-генеруючу активність нейтрофілів периферичної крові та пух- линної тканини мишей з карциномою легенів Лью- їс та інтактних тварин. Одержані результати наведе- но у таблиці. Як видно, клітини карциноми 3LL характери- зуються низьким рівнем активності FeS-білка N-2 в НАД·Н-убіхінон-оксидоредуктазному комплексі електронтранспортного ланцюга мітохондрій, який в залежності від ступеня диференціювання визнача- ється в межах 0–20% від норми. При введенні тва- ринам з пухлинами ФНЗ активність FeS-білка N-2 в мітохондріях клітин 3LL зросла на 20%, в міто- хондріях клітин печінки і нирок — на 25 і 20% від- повідно. Це може свідчити про часткове відновлен- ня транспорту електронів через НАД·Н-убіхінон- оксидоредуктазний комплекс, тобто відзначено незначний нормалізуючий зсув у функціо нуванні мітохондрій — від гліколізу до окисного фосфори- лювання. У тварин з пухлиною рівні низькоспіно- вої форми цитохрому Р-450 (g=2,25) в ендоплазма- тичному ретикулумі клітин печінки та нирок були суттєво нижчими, ніж у інтактних мишей. ФНЗ ви- кликали їх зростання майже до контрольних вели- чин (див. таблицю). У тварин з пухлиною спостері- гали збільшення (порівняно з інтактними мишами) швидкості генерування супероксидних радикалів NO нейтрофілами крові. Введення ФНЗ призводило до подальшого зростання супероксид- та зниження NO-продукуючої активності цих клітин. Зміни генерування супероксидних радикалів та активності iNOS в пухлинній тканині були анало- гічними (див. таблицю). Джерелами генерування супероксидних радикалів в пухлинах вважають мі- тохондрії пухлинних клітин та НАДФ·Н-оксидази нейтрофілів і макрофагів пухлинного мікрооточен- ня. Як відомо, значне зростання рівнів генерування радикалів кисню в пухлинах призводить до підви- щення загибелі злоякісних клітин. Що ж до генеру- вання NO в пухлині, то було показано, що знижен- ня рівнів NO в тканині карциноми 3LL зменшує ме- тастатичний потенціал в злоякісних клітинах [15]. Таким чином, ФНЗ чинять низку впливів на енер- гетичний потенціал пухлини і організму, на деток- сикуючу активність паренхіматозних органів (у пер- шу чергу печінки), на потенційну активність реакції природного протипухлинного захисту, що сумарно може забезпечувати непрямий, але значний проти- пухлинний ефект. Гіпоксія пухлин і здорових тканин за наявності в організмі злоякісного процесу є давно встановленим фактом [20]. Вона передує виникненню злоякісної пухлини, супроводжує її ріст, посилюється в термі- нальній стадії і послаблюється при ефективному лі- куванні (або у випадках спонтанного розсмоктування 17Î Í Ê Î Ë Î Ã È ß • Ò. 1 4 • ¹ 1 • 2 0 1 2 ÌÎËÅÊÓËßÐÍÀß ÌÅÄÈÖÈÍÀ È ÍÀÍÎÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ Â ÎÍÊÎËÎÃÈÈ пухлини). Наявність пухлини в організмі призводить до порушення дихання та окисного фосфорилюван- ня, пригнічує функціонування антигіпоксантних та антиоксидантних систем різних рівнів, супроводжу- ється переокисненням як пухлинної, так і нормаль- них тканин. Вплив ФНЗ , описаний вище, може нор- малізувати біоенергетику та клітинний метаболізм в організмі з пухлиною, що в кінцевому рахунку може загальмувати прогресування пухлинного процесу (на деякий час). Крім того, показано [10, 18], що ФНЗ можуть блокувати репарацію ДНК в пухлинних клі- тинах та викликають підвищене її метилювання, що призводить до змін експресії генів. Нами після опи- саного вище застосування ФНЗ у мишей з карцино- мою легенів Льюїс було також виявлено значне під- вищення метилювання ДНК в пухлинних клітинах порівняно з таким в карциномах 3LL контрольної групи мишей (рис. 4). 0 100 200 300 400 500 600 700 Êîíòðîëü ÔÍÇ Ð³ âå íü ì åò èë þ âà íí ÿ, ó ì . î ä (Å 4 85 í ì ) Рис. 4. Вплив ФНЗ на метилювання ДНК в клітинах кар- циноми легенів Льюїс ВИСНОВКИ 1. LD50 досліджених оригінальних ФНЗ при пероральному введенні мишам дорівнює 8,41 г/кг маси, тобто ФНЗ виявилися майже не токсичними, близькими за цим параметром до харчових домішок. 2. При одноразовому та курсовому введенні per os ФНЗ потрапляють до внутрішнього середовища ор- ганізму, накопичуються в паренхіматозних органах, здатні проникати через гематоенцефалічний бар’єр в тканини мозку. Найнижчу концентрацію заліза визначали у злоякісній пухлині мозку (гліомі С6), тобто фармакокінетика ФНЗ мало чим відрізняєть- ся від розподілу в тканинах організму тварин про- типухлинних цитотоксичних препаратів. 3. ФНЗ (в діапазоні доз 2–10 мкг/кг маси при щоденному введенні per os 10–12 разів) статистич- но значимо гальмують метастазування карциноми легенів Льюїс, зменшуючи як кількість метастазів, так і швидкість їх росту, та подовжують тривалість життя тварин. Водночас, в застосованих нами дозах та режимах (1–5 мг/кг щоденно per os, 5 введень) ФНЗ не справляли статистично значимої протилей- козної дії щодо модельного штаму Р388. 4. ФНЗ здатні частково міняти (в напрямку від гліколізу до окисного фосфорилювання) окисний фенотип клітин пухлини і паренхіматозних орга- нів; підвищувати рівень активної форми цитохрому Р-450; підвищувати рівень генерування супероксид- них радикалів і знижувати продукування NO в ткани- ні пухлини і нейтрофілах крові; підвищувати рівень метилування ДНК пухлинних клітин. Тобто проти- пухлинний ефект ФНЗ може реалізуватися завдяки комплексу непрямих (не цитотоксичних) механізмів. 5. Сукупність одержаних даних свідчать про пер- спективність подальшого дослідження ФНЗ з ме- тою розробки технологій їх клінічного застосування. ЛІТЕРАТУРА 1. Волков СВ, Ковальчук ЄП, Огненко ВМ та ін. Нанохімія, наносистеми, наноматеріали. К: Наукова думка, 2008; 422 с. 2. Гусев АИ. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехно- логии, 2-е изд. исправ. М:ФИЗМАТЛИТ, 2007; 416 с. 3. Шпак АП, Горбик ПП, Чехун ВФ и др. Нанокомпози- ты медико-биологического назначения на основе ультради- сперстного магнетита. В: Сб. трудов..Физико-химия нано- материалов и супермолекулярных структур... / Под ред: АП Шпака, ПП Горбика / К: Наук думка, 2007; т 1: 45–87. 4. Москаленко ВФ, Яворовський ОП, Цехмістер ЯВ та ін. Природні механізми дії наноматеріалів, фізико-хімічні, фізіологічні, біохімічні, фармакологічні та токсикологічні аспекти. Укр наук-мол ж 2011; (4): 21–5. 5. Чекман ІС, Горчакова НО, Озейчук ОЮ та ін. Наноматеріали і наночастинки. Класифікація. Наук вісн Нац мед універ ім ОО Богомольця 2009; 2: 188–201. 6. Шимановский НЛ. Нанотехнологии в современной фар- макологии. Междунар мед ж 2009; (1): 131–5. 7. Sahoo SK, Parveen S, Panda JJ. The present and future of nanotechnology in human health care. Nanomed 2007; 3 (1): 20–31. 8. Кущевская НФ. Наноразмерные порошки ферромаг- нетиков, полученные термическим способом и возможные Таблиця Вплив ФНЗ на біофізичні характеристики пухлинної і нормальних тканин мишей з карциномою 3LL Показник Зразок Група тварин Інтактні миші Миші з карциномою 3LL (контроль) Миші з карциномою 3LL + введення ФНЗ (дослід) FeS-білок N-2, відн. од. легені 1,35 ± 0,12 карцинома 3LL 0,14 ± 0,08 0,17 ± 0,03 Цитохром Р-450 (g = 2,25), відн. од. печінка 2,35 ± 0,18 1,16 ± 0,25* 1,70 ± 0,25 нирки 1,28 ± 0,09 0,85 ± 0,15* 1,11 ± 0,23 Супероксид-продукуюча активність нейтрофіли периферичної крові, нМоль/103 кл·хв 0,35 2,05 2,35 карцинома 3LL, нМоль/г·хв 1,80 2,40 NO-продукуюча активність нейтрофіли периферичної крові, нМоль/103 кл·хв 0,77 2,96 2,65 карцинома 3LL, нМоль/г·хв 1,80 1,65 * р < 0,05 порівняно з інтактними тваринами. 18 Î Í Ê Î Ë Î Ã È ß • Ò. 1 4 • ¹ 1 • 2 0 1 2 ÌÎËÅÊÓËßÐÍÀß ÌÅÄÈÖÈÍÀ È ÍÀÍÎÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ Â ÎÍÊÎËÎÃÈÈ пути их биомедицинского назначения. Порошк метал 2006; (7/8): 116–21. 9. Zlatnik EY, Peredreeva LV, Zakora JI. Antitumor effect of metallic nanoparticeles. Exp Oncol 2010; 32 (Suppl): 85. 10. Ferrari M. Cancer nanotechnology opportunities and challenges. Nat Rev Cancer 2005; 3: 161–71. 11. Чекман ІС, Говоруха МО, Дорошенко АМ. Нанотехнологія: вплив наночастинок на клітину. Укр мед часопис 2011; 1: 30–5. 12. Valinluck V, Sowers LC. Inflanimation-mediated cytosine damage: a mechanistic link between inflammation and epigenetic alteration in humen cancer. Cancer Res 2007; (12): 5583–6. 13. Valco M, Rhodes C J, Moncol J, et al. Free radicals metals and antioxidants in oxidative stress induced cancer. Chem Biol Interact 2006; 160 (1): 1–40. 14. Jia HY, Liu Y, Zhang XJ, et al. Potential oxidative stress of gold nanopartiеles by Induced-NO releasing in serum. J Am Chem Soc 2009; 131 (1): 40–1. 15. Бурлака АП, Сидорик ЄП. Радикальні форми кисню та оксиду азоту при пухлинному процесі. К: Наукова дум- ка, 2006; 228 с. 16. Muller L, Riediker M, Wick P, et al. Oxidative stress and inflammation respons after nanopartiеle exposure differens between humen lung cell monocultures and an advanced three- dimensional model of the humen epithelial airways. J R Soc Interface 2010; 7 (1): 27–40. 17. Waldman WJ, Kristovich R, Knight DA, et al. Inflammatory properties of iron-cotaining carbon noparticles. Chem Res Toxicol 2007; 20 (8): 1149–54. 18. Colognato R, Bonelli A, Ponti J, et al. Comparative genotoxity of cobolt nanoparticles and ions on humen peripherial leukocytes in vitro. Mutagenesis 2008; 23 (5): 377–82. 19. Беленький МЛ. Элементы количественной оценки фар- макологического эффекта. Л: Гос Изд Мед Лит, 1963. 138 с. 20. Мосиенко ВС. Рак: пути в незнаемое, разочарования и надежды. К: Школьный мир, 2009: 137–203. 21. Мосиенко ВС, Куртсеитов ЛК. Интегральные подходы к лечению опухолевой болезни. К: Школьный. Мир, 2010. 448 с. PHARMACO-TOXICOLOGICAL, PHYSICAL-CHEMICAL AND ANTICANCER PROPERTIES OF FERROMAGNETIC IRON NANOPARTICLES (EXPERIMENTAL STUDY) V.S. Mosienko, N.F. Kuschevska, A.P. Burlaka, V.O. Shlyakhovenko, I.V. Boichuk, L.K. Kurtseitov, O.V. Karnaushenko, O.J. Dasiukevich, A.V. Verbinenko Summary. The characteristics of original feromagne- tic iron nanoparticles (FIN), obtained in A.V. Duman- sky Institute of colloid chemistry and water chemistry of the NAS of Ukraine: the shape, the dimensions and geo- metry of FIN; their toxicity; penetration (per os adminis- tration) in the tissues of different organs and tumors; in- fluence on activity of mitochondrial FeS-protein N-2; cytochrome P450 (g=2,25) activity; the generation of su- peroxide and NO-radicals in the tissues of liver, kidneys and tumors and in neutrophils of peripheral blood; and activity of FIN of model tumors strains (lymphoma R388, Ehrlich ascites cancer, metastatic Lewis lung carcinoma) were studied. The obtained data testify about the prospects of further FIN research with a view to develop technology of their clinical application. Key Words: ferromagnetic iron nanoparticles, preclinical investigations, anticancer activity in experiments. Адреса для листування: Мосієнко В.С. ІЕПОР ім. Р.Є. Кавецького НАН України 03022, Київ, вул. Васильківська, 45
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-93369
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
language Ukrainian
last_indexed 2025-12-07T16:34:16Z
publishDate 2012
publisher Iнститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р. Є. Кавецького
record_format dspace
spelling Мосієнко, В.С.
Кущевська, Н.Ф.
Бурлака, А.П.
Шляховенко, В.О.
Куртсеїтов, Л.К.
Бойчук, І.В.
Карнаушенко, О.В.
Вербиненко, А.В.
Дасюкевич, О.Й.
2016-01-27T14:04:10Z
2016-01-27T14:04:10Z
2012
Фізико-хімічні, фармако-токсикологічні та протипухлинні властивості феромагнітних наночастинок заліза (експериментальне дослідження) / В.С. Мосієнко, Н.Ф. Кущевська, А.П. Бурлака, В.О. Шляховенко, Л.К. Куртсеїтов, І.В. Бойчук, О.В. Карнаушенко, А.В. Вербиненко, О.Й. Дасюкевич // Онкологія. — 2012. — Т. 14, № 1. — С. 13-18. — Бібліогр.: 21 назв. — укр.
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/93369
Досліджено характеристики оригінальних феромагнітних наночастинок заліза (ФНЗ), одержаних в Інституті колоїдної хімії і хімії води&#xd; ім. А.В. Думанського НАН України: форму, розміри та геометрію ФНЗ; їх&#xd; токсичність; проникність (за перорального введення) до тканин різних органів&#xd; і пухлини; вплив на активність FeS-білка N-2 мітохондрій; активність цитохрому Р450 (g=2,25); генерування супероксидних та NO-радикалів в тканинах пухлини, печінки, нирок та в нейтрофілах периферичної крові; а також активність ФНЗ щодо модельних штамів пухлин (лімфоми Р388, асцитного раку Ерліха, метастазуючої карциноми легенів Льюїс). Одержані дані&#xd; свідчать про перспективність подальшого дослідження ФНЗ з метою розробки технологій їх клінічного застосування. Ключові слова: феромагнітні&#xd; наночастинки заліза, доклінічне&#xd; дослідження, протипухлинна&#xd; активність в експерименті.
The characteristics of original feromagnetic&#xd; iron nanoparticles (FIN), obtained in A.V. Dumansky&#xd; Institute of colloid chemistry and water chemistry of&#xd; the NAS of Ukraine: the shape, the dimensions and geometry&#xd; of FIN; their toxicity; penetration (per os administration)&#xd; in the tissues of different organs and tumors; influence&#xd; on activity of mitochondrial FeS-protein N-2;&#xd; cytochrome P450 (g=2,25) activity; the generation of superoxide&#xd; and NO-radicals in the tissues of liver, kidneys&#xd; and tumors and in neutrophils of peripheral blood; and&#xd; activity of FIN of model tumors strains (lymphoma R388,&#xd; Ehrlich ascites cancer, metastatic Lewis lung carcinoma)&#xd; were studied. The obtained data testify about the prospects&#xd; of further FIN research with a view to develop technology&#xd; of their clinical application.&#xd; Key Words: ferromagnetic iron nanoparticles,&#xd; preclinical investigations, anticancer activity in&#xd; experiments.
uk
Iнститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р. Є. Кавецького
Онкологія
Молекулярная медицина и нанотехнологии в онкологии
Фізико-хімічні, фармако-токсикологічні та протипухлинні властивості феромагнітних наночастинок заліза (експериментальне дослідження)
Pharmaco-toxicological, physical-chemical and anticancer properties of ferromagnetic iron nanoparticles (experimental study)
Article
published earlier
spellingShingle Фізико-хімічні, фармако-токсикологічні та протипухлинні властивості феромагнітних наночастинок заліза (експериментальне дослідження)
Мосієнко, В.С.
Кущевська, Н.Ф.
Бурлака, А.П.
Шляховенко, В.О.
Куртсеїтов, Л.К.
Бойчук, І.В.
Карнаушенко, О.В.
Вербиненко, А.В.
Дасюкевич, О.Й.
Молекулярная медицина и нанотехнологии в онкологии
title Фізико-хімічні, фармако-токсикологічні та протипухлинні властивості феромагнітних наночастинок заліза (експериментальне дослідження)
title_alt Pharmaco-toxicological, physical-chemical and anticancer properties of ferromagnetic iron nanoparticles (experimental study)
title_full Фізико-хімічні, фармако-токсикологічні та протипухлинні властивості феромагнітних наночастинок заліза (експериментальне дослідження)
title_fullStr Фізико-хімічні, фармако-токсикологічні та протипухлинні властивості феромагнітних наночастинок заліза (експериментальне дослідження)
title_full_unstemmed Фізико-хімічні, фармако-токсикологічні та протипухлинні властивості феромагнітних наночастинок заліза (експериментальне дослідження)
title_short Фізико-хімічні, фармако-токсикологічні та протипухлинні властивості феромагнітних наночастинок заліза (експериментальне дослідження)
title_sort фізико-хімічні, фармако-токсикологічні та протипухлинні властивості феромагнітних наночастинок заліза (експериментальне дослідження)
topic Молекулярная медицина и нанотехнологии в онкологии
topic_facet Молекулярная медицина и нанотехнологии в онкологии
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/93369
work_keys_str_mv AT mosíênkovs fízikohímíčnífarmakotoksikologíčnítaprotipuhlinnívlastivostíferomagnítnihnanočastinokzalízaeksperimentalʹnedoslídžennâ
AT kuŝevsʹkanf fízikohímíčnífarmakotoksikologíčnítaprotipuhlinnívlastivostíferomagnítnihnanočastinokzalízaeksperimentalʹnedoslídžennâ
AT burlakaap fízikohímíčnífarmakotoksikologíčnítaprotipuhlinnívlastivostíferomagnítnihnanočastinokzalízaeksperimentalʹnedoslídžennâ
AT šlâhovenkovo fízikohímíčnífarmakotoksikologíčnítaprotipuhlinnívlastivostíferomagnítnihnanočastinokzalízaeksperimentalʹnedoslídžennâ
AT kurtseítovlk fízikohímíčnífarmakotoksikologíčnítaprotipuhlinnívlastivostíferomagnítnihnanočastinokzalízaeksperimentalʹnedoslídžennâ
AT boičukív fízikohímíčnífarmakotoksikologíčnítaprotipuhlinnívlastivostíferomagnítnihnanočastinokzalízaeksperimentalʹnedoslídžennâ
AT karnaušenkoov fízikohímíčnífarmakotoksikologíčnítaprotipuhlinnívlastivostíferomagnítnihnanočastinokzalízaeksperimentalʹnedoslídžennâ
AT verbinenkoav fízikohímíčnífarmakotoksikologíčnítaprotipuhlinnívlastivostíferomagnítnihnanočastinokzalízaeksperimentalʹnedoslídžennâ
AT dasûkevičoi fízikohímíčnífarmakotoksikologíčnítaprotipuhlinnívlastivostíferomagnítnihnanočastinokzalízaeksperimentalʹnedoslídžennâ
AT mosíênkovs pharmacotoxicologicalphysicalchemicalandanticancerpropertiesofferromagneticironnanoparticlesexperimentalstudy
AT kuŝevsʹkanf pharmacotoxicologicalphysicalchemicalandanticancerpropertiesofferromagneticironnanoparticlesexperimentalstudy
AT burlakaap pharmacotoxicologicalphysicalchemicalandanticancerpropertiesofferromagneticironnanoparticlesexperimentalstudy
AT šlâhovenkovo pharmacotoxicologicalphysicalchemicalandanticancerpropertiesofferromagneticironnanoparticlesexperimentalstudy
AT kurtseítovlk pharmacotoxicologicalphysicalchemicalandanticancerpropertiesofferromagneticironnanoparticlesexperimentalstudy
AT boičukív pharmacotoxicologicalphysicalchemicalandanticancerpropertiesofferromagneticironnanoparticlesexperimentalstudy
AT karnaušenkoov pharmacotoxicologicalphysicalchemicalandanticancerpropertiesofferromagneticironnanoparticlesexperimentalstudy
AT verbinenkoav pharmacotoxicologicalphysicalchemicalandanticancerpropertiesofferromagneticironnanoparticlesexperimentalstudy
AT dasûkevičoi pharmacotoxicologicalphysicalchemicalandanticancerpropertiesofferromagneticironnanoparticlesexperimentalstudy