You are using an outdated browser. For a faster, safer browsing experience, upgrade for free today.

Оценка влияния наночастиц Fе2O3 на функциональную активность перитонеальных макрофагов крыс в опытах IN VITRO и IN VIVO

Оценка влияния наночастиц Fе2O3 на функциональную активность перитонеальных макрофагов крыс в опытах IN VITRO и IN VIVO

DOI 10.33573/xxxxxxxxxxxx

Дмитруха Н. М., Луговський С. П., Лагутіна О. С.

Оценка влияния наночастиц Fe2O3 на функциональную активность перитонеальных макрофагов крыс в опытах in vitro и in vivo

ГУ «Институт медицины труда НАМН Украины», г. Киев

Полная статья (PDF), ENG

Вступление. Сегодня в мире большое внимание уделяется исследованию безопасности наноматериалов (НМ), которые синтезируются и используются в различных сферах деятельности человека. Среди наночастиц (НЧ) метал­лов, которые активно применяются в медицине, фармации, интерес представляют НЧ железа и его оксидов. Важным для изучения того, как НЧ влияют на живой организм, является исследование их токсичности и биологи­ческой активности. Особый интерес в этом аспекте представляют макрофаги, которые присутствуют в различных тканях, и являются ключевыми клетками в формировании иммунного ответа.

Цель исследования. Оценка влияния НЧ Fe2O3 на жизнеспособность и функциональную активность перитонеаль­ных макрофагов крыс в опытах in vitro и in vivo.

Материалы и методы исследования. Наночастицы Fe2O3 19 нм и 75 нм синтезированы химическим способом. Жизнеспособность перитонеальных макрофагов при воздействии НЧ Fe2O3 определяли окраской трипановым синим и в МТТ-тесте, фагоцитарную активность клеток оценивали по поглощению частиц латекса и цитохимиче­ски, бактерицидность — в тесте с нитросиним тетразолием (НСТ-тест).

Результаты. Установлено, что инкубация в условиях in vitro с НЧ Fe2O3 вызывала гибель 30 % макрофагов, тогда как поступление их в организм не влияло на жизнеспособность этих клеток. НЧ Fe2O3 стимулировали процесс фагоцитоза, образование крупных фагоцитарных вакуолей, фагосом, лизосом и фаголизосом, а также продукцию активных форм кислорода. Большую активность проявляли НЧ Fe2O3 19 нм.

Вывод. НЧ Fe2O3 при контакте с макрофагами вызывает активацию фагоцитоза и образование реактивных форм кислорода, которые направлены на их элиминацию и обезвреживание. Однако чрезмерная или хроническая сти­муляция оксидативного стресса может привести к гибели клеток, развитию воспалительного процесса. Полученные данные позволяют предположить о возможном токсическом влиянии НЧ Fe2O3 на функционирование других зве­ньев иммунной системы организма, что требует проведения расширенных иммунологических исследований.

Ключевые слова: наночастицы оксида железа, макрофаги, фагоцитоз, иммунотоксичность

Литература

  1. Yokel, R. A., Macphail, R. C. 2011. “Engineered nanomaterials: exposures, hazards, and risk prevention”, J. Occup Med Toxicol., no. 6, pp. 7–13.
  2. Buzea, C., Blandino, I. I. P., Robbie, K. 2001. “Nanomaterials and nanoparticles: sources and toxicity”, Biointerphases, v. 2, no. 4, pp. 17–71.
  3. Faraji, M., Yamini, Y., Rezaee, M. 2010. “Magnetic nanoparticles: synthesis, stabilization, functionalization, characterization, and applications”, J. Iran. Chem. Soc., v. 7, no. 1, pp. 1–37.
  4. Katsnelson, B. A., Privalova, L. I., Sutunkova, M. P. et al. 2012,“Uptake of some metallic nanoparticles by and their impact on pulmonary macrophages in vivo as viewed by optical, atomic force and transmission electron microscopy”, J. Nanomed. & Nanotech., v. 3, no. 1, pp. 1–9.
  5. Dobrovolskaia, M. 2007, “Immunological properties of engineered nanomaterials”, Nat. Nanotechnol., no. 2, pp. 469–478.
  6. Park, J. B. Phagocytosis induced superoxide formation and apoptosis in macrophages, 2003, Exp. Mol. Med., v. 35, no. 5, pp. 325–335.
  7. Carlson, C., Hussain, S. M., Schrand, A. M. [et al.]. 2008, “Unique cellular interaction of silver nanoparticles: size-dependent generation of reactive oxygen species”, J. Phys. Chem. B., v. 112, no. 43, pp. 13608–13619.
  8. Park, J., Lim, D. H., Lim, H. J. [et al.]. 2011, “Size dependent macrophage responses and toxicological effects of Ag nanoparticles”, Chem.Commun. (Camb), no. 47, pp. 4382–4384.
  9. Metz, S., Bonaterra, G., Rudelius, M. [et al.]. 2004, “Capacity of human monocytes to phagocytose approved iron oxide MR contrast agents in vitro”, Eur. Radio., v. 14, no. 10, pp. 1851–1858.
  10. European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for Experimental and Other Scientific Purposes. 1986. Strasbourg, http:// conventions.coe.int/treaty/en/treaties/html/123.htm
  11. Basic cell culture protocols. Third edition. 2005. Ed. by Cheryl D. Helgason, Cindy L. Miller / Human Press Inc., Totowa New Jersey, v. 290, 371 p.
  12. Freeman R., King B., 1972. "Technique for the performance of the nitro-blue tetrazolium (NBT) test", J. of Clinical Pathology, v. 25, no. 10, pp. 912–914.
  13. Lojda, Z., Gossrau, R., Schiebler, T.H. 1982, “En zym e Histochemistry. A Laboratory manual”, Мoskva : Mir, 259 p.
  14. De Brauwer, E., Jacobs, J., Nieman, F. [et al.]. 1999,“Test Characteristics of Acridine Orange, Gram, and May-Grünwald-Giemsa Stains for Enumeration of Intracellular Organisms in Bronchoalveolar Lavage Fluid”, J. Сlinical microbiology, v. 37, no. 2, рр. 427–429.
  15. Sioutas, Li. N., Cho, C., Schmitz, A. [et al.]. 2003, ”Ultrafine particulate polutants induced oxidative stress and mitochondrial damage”, Environ. Health Perspect., v. 111, no. 4, рр. 455–460.
  16. Brown, D. M., Donaldson, K., Borm, P. J. [et al.]. 2004, ”Calcium and ROS-mediated activation of transcription factors and TNF-alpha cytokine gene exptession in macrophages exposed to ultrafine particles”, Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol., v. 286, no. 24, рр. 344–353.