Введение
В настоящее время нанотехнологии являются одним из важнейших направлений технологического развития во многих странах. Наноматериалы и изделия из них стали применять в различных областях науки и техники: от аэронавтики до микро- и наноэлектроники, от биотехнологии до генной инженерии [3]. Интерес к наночастицам вызван высокой степенью измельчения, при которой существенно изменяются физико-химические свойства (механические, электропроводные, каталитические, биологические и др.) практически всех химических веществ. Кроме того, размеры наночастицы и свойства их поверхностей позволяют им вступать в прямой контакт на молекулярном уровне с биологическими тканями и системами, с инфекционными агентами, эндотоксинами, токсинами, в том числе микотоксинами, а также с различными химическими соединениями органической и неорганической природы (протеинами, липидами, нуклеиновыми кислотами) и отдельными структурами клеток [1, 2, 5, 7, 9-21]. Быстрое развитие нанотехнологий сопровождается повышением уровня воздействия наночастиц на биообъекты, при этом информации об их потенциальной опасности для здоровья недостаточно [6]. В доступной нам литературе отсутствует информация о влиянии наноразмерных частиц на состояние метаболических процессов в организме крыс в период беременности по биохимическим показателям крови, что и стало целью нашего исследования.
Материалы и методы исследования
Исследования выполнены в условиях экспериментально-биологической клиники (вивария) Оренбургского государственного университета на белых лабораторных крысах линии «Wistar» при гестации. Контрольные и экспериментальные группы формировались из шестимесячных самок массой 250-300 г (n = 40). Крысы находились в стандартных условиях с естественной сменой освещения и полноценным рационом питания. У всех животных был свободный доступ к пище и воде. В работе использовали высокодисперсный нанопорошок меди. Наночастицы меди типа Cu10x представляют собой сферические частицы размером 103,0±2,0 нм с оксидной пленкой толщиной 6 нм, полученные в Институте энергетических проблем химической физики РАН (Москва). Методом рентгенофазового анализа определен их состав: меди кристаллической - 96%, меди оксида - 4%. Эксперимент включал в себя два последовательных периода: 1 - уравнительный (продолжительность - 14 сут.), 2 - учетный (продолжительность - 20 сут.). В ходе первого периода проводили формирование максимально однородных групп. В ходе учетного периода животные были разделены на четыре группы. Первая экспериментальная группа получала нанопорошок меди из расчета 2 мг/кг; вторая группа - 1 мг/кг; третья группа - 0,5 мг/кг. Четвертая группа являлась контрольной, животным внутримышечно вводили физиологический раствор в количестве 0,2 мл. Выбранные концентрации наночастиц меди не превышали максимально переносимых доз для данного металла. Раствор наночастиц вводили самкам с ранних сроков беременности внутримышечно в бедренную группу мышц с соблюдением правил асептики и антисептики с интервалом 3дня в количестве 6 инъекций. Для приготовления взвеси наночастиц меди использовали ультразвуковую ванну. По окончании эксперимента производили забор крови. Забой животных проводили под небуталовым наркозом на 19-20-й день беременности. Экспериментальная часть работы была выполнена в соответствии с протоколами Женевской конвенции и принципами надлежащей лабораторной практики (Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 53434-2009; Карпищенко Н.Н., 2010).
Определение биохимических показателей крови проводили с помощью полуавтоматического биохимического анализатора «Climaplus». Для работы на анализаторе использовали стандартные наборы реактивов.
В сыворотке крови определяли следующие показатели: общий белок (биуретовым методом); альбумины (по реакции с бром крезоловым зеленым); глюкозу (глюкозооксидазным методом); общий билирубин (по реакции с диазотированной сульфаниловой кислотой); креатинин (по реакции Яффе); мочевину (уреазным глутамат дегидрогеназным методом); мочевую кислоту (фосфорно-вольфрамовым методом); общий холестерин (холестерол оксидазным методом); триглицериды (ферментативным методом); активность ферментов (кинетическим методом).
Данные эксперимента обрабатывали статистически с использованием программ Excel, Statistica 5.
Результаты и их обсуждение
В ходе эксперимента беременность животных первой группы прервалась после введения второй дозы препарата, тем не менее, им было продолжено введение наночастиц. У крыс второй и третьей опытных групп течение беременности не отличалось от самок контрольной группы. У животных отсутствовали изменения в поведенческих реакциях, во внешних признаках (волосяном покрове, видимых слизистых). Крысы адекватно прибавляли в массе. На 20-й день беременности все плоды были жизнеспособны, без видимых пороков развития, соответствовали сроку гестации.
Из таблицы видно, что под влиянием наночастиц, введенных животным внутримышечно, происходило статистически достоверное снижение концентрации общего белка в сыворотке крови во всех опытных группах. Наиболее выраженный биологический эффект в отношении белкового обмена оказывали наночастицы меди в концентрации 2 мг/кг. Подтверждением влияния наночастиц на белоксинтезирующую функцию печени является снижение в опытных группах сывороточного альбумина, синтез которого происходит главным образом в печени.
Функциональную активность печени также характеризуют такие показатели, как уровень в плазме крови общего билирубина, аминотрансфераз (ЩФ, АлАт, АсАт). Самые низкие значения билирубина были зафиксированы в первой группе (более чем в 2 раза). Во второй и третьей опытных группах также имелось достоверное снижение уровня общего билирубина по сравнению с контрольной группой.
Изменение биохимических показателей сыворотки крови самок беременных крыс под влиянием наночастиц меди.
|
Показатель крови |
1-я опытная |
2-я опытная |
3-я опытная |
Контроль |
|
Общий белок |
62,1±0,5* |
77,8±3,5* |
77,7±1,5* |
86,7±1,8 |
|
Альбумины |
32,1±0,3* |
32,2±0,3* |
32,0±0,4* |
46,7±0,9 |
|
Глюкоза |
7,7±0,2* |
8,5±0,1 |
7,1±0,5* |
8,6±0,3 |
|
Билирубин |
1,4±0,2* |
2,1±0,1* |
2,3±0,1* |
3,6±0,2 |
|
Мочевина |
7,8±0,3* |
12,0±0,4 |
13,4±1,4 |
11,3±1,3 |
|
Мочевая кислота |
120,7±9,1 |
595,8±19,3* |
531,7±35,3* |
129,3±3,5 |
|
Креатинин |
68,9±1,3* |
100,0±0,0 |
110,0±0,0 |
105,3±6,5 |
|
Триглицериды |
0,6±0,1* |
4,1±0,4 |
2,0±0,3* |
4,8±0,9 |
|
Холестерин |
1,3±0,1* |
2,4±0,1 |
2,5±0,1 |
2,7±0,1 |
|
АлАт |
82,3±3,5 |
77,7±13,2 |
67,3±10,0 |
72,7±5,5 |
|
АсАт |
260,4±13,6* |
565,8±25,6* |
389,7±28,6* |
101,0±8,4 |
|
ЩФ |
552,6±30,1* |
83,3±5,7 |
82,8±13,0* |
70,0±1,2 |
|
Амилаза |
487,57±15,6* |
1478,7±35,8* |
1491,2±98,0* |
591,7±17,8 |
* Статистически достоверные отличия (р ≤ 0,05).
Аланин - и аспартатаминотрансфераза синтезируются внутриклеточно в печени и попадают в кровь в результате цитолиза при ее повреждениях. Хотя отсутствует изменение уровня АлАт, снижение билирубина, достоверное повышение уровня аспартатаминотрансферазы и щелочной фосфатазы у крыс, получавших наночастицы меди, по сравнению с контрольной группой, свидетельствуют о наличии повреждений печеночной ткани. Мочевина крови, являясь конечным продуктом распада белков, позволяет судить о работе почек. Показатель креатинина, продукта почечного обмена белков, определяется с мочевиной и отражает функцию гломерулярного аппарата почек. Достоверных изменений этих показателей в условиях нашего эксперимента во второй и третьей опытных группах выявлено не было, что свидетельствует об отсутствии патологических процессов в почках крыс. Однако выявлено значительное увеличение уровня мочевой кислоты в этих группах. Изолированный рост данного показателя в отсутствии роста мочевины и креатинина, возможно, связан с наличием беременности у крыс этих групп. Это предположение подтверждается низким уровнем мочевой кислоты в первой опытной группе, где беременность прервалась на ранних сроках. Обращает на себя внимание достоверное снижение креатинина и мочевины у самок первой опытной группы, что подтверждает повреждение ткани печени, так как синтез мочевины происходит в гепатоцитах. При оценке показателей холестерина и триглицеридов, характеризующих липидный обмен в организме, получены следующие данные. Достоверных изменений уровня холестерина между контрольной, второй и третьей опытными группами выявлено не было. Отмечено достоверное снижение триглицеридов в третьей опытной группе в сравнении с контролем более чем в два раза. Наибольшее снижение уровня триглицеридов и холестерина наблюдалось при введении максимальных концентраций меди (первая группа). Холестерин в этой группе снижен в 2 раза, а уровень триглицеридов в 8 раз по сравнению с контролем. При оценке показателей углеводного обмена выявлено, что уровень сахара крови снижен во всех опытных группах. Значительное снижение наблюдалось в первой и третьей экспериментальных группах. Гипогликемия, наблюдаемая при тяжелых заболеваниях печени, указывает на ее повреждение. Механизмы развития гепатогенной гипогликемии обусловлены нарушениями целого ряда метаболических путей превращения углеводов в печени. Одним из ферментов, принимающих участие в углеводном обмене, является амилаза крови. Вырабатываясь в поджелудочной железе, она характеризует ее морфофункциональное состояние. Выявлено достоверное повышение амилазы во второй и третьей группах (практически в 3 раза), что указывает на повреждение ткани поджелудочной железы у этих крыс.
Заключение
Таким образом, максимальная концентрация наночастиц меди при внутримышечном введении привела к прерыванию беременности на ранних сроках. При введении меди в концентрации 0,5 и 1 мг/кг соответственно беременность пролонгировалась, ее течение не отличалось от крыс контрольной группы и плоды на 20-й день беременности были жизнеспособны, без видимых пороков развития, соответствовали сроку гестации. Наночастицы меди при парентеральном введении в большей степени оказывали влияние на функциональное состояние печени (страдает белковый, углеводный, жировой обмен). При этом наиболее выраженное биологическое действие наночастиц выявлено у крыс, получавших максимальную концентрацию меди.
Рецензенты:
Мирошников С.А., д.м.н., профессор, ФГБОУ ВПО «Оренбургский Государственный университет», г.Оренбург.
Лебедев С.В., д.б.н., ФГБОУ ВПО «Оренбургский Государственный университет», г.Оренбург.
Библиографическая ссылка
Слободсков А.А. ВЛИЯНИЕ ВНУТРИМЫШЕЧНОГО ВВЕДЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ЧАСТИЦ МЕДИ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КРОВИ САМОК КРЫС ПРИ ГЕСТАЦИИ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 1. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=12071 (дата обращения: 21.11.2024).