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

Морфофункциональные изменения внутренних органов крыс при длительном введении в брюшную полость наночастиц оксида железа

Морфофункциональные изменения внутренних органов крыс при длительном введении в брюшную полость наночастиц оксида железа

ISSN 2223-6775 Украинский журнал по проблемам медицины труда Том.15, № 3, 2019

https://doi.org/10.33573/ujoh2019.03.228

Луговской С. П., Дмитруха Н. Н., Диденко М. Н., Бакало Л. В., Лагутина О. С., Мельник Н. А.

Морфофункциональные изменения внутренних органов крыс при длительном введении в брюшную полость наночастиц оксида железа (Fe2O3)

Государственное учреждение «Институт медицины труда имени Ю. И. Кундиева Национальной академии медицинских наук Украины», г. Киев

Full article (PDF), UKR

Введение. Среди наночастиц (НЧ) металлов НЧ оксидов железа (НЧОЗ) имеют особое значение, поскольку широ­ко используются в сельском хозяйстве, медицине и фармации. Экспозиция НЧОЗ может происходить на этапе их производства, применения и утилизации, а также при особых условиях на предприятиях цветной и черной метал­лургии, при выполнении различных операций по выплавке металла, резки и сварки металлических конструкций. Обладая высокой биологической активностью НЧОЗ до сих пор остаются недостаточно изученными в отношении их воздействия на различные органы и системы организма.

Цель исследования – определение морфофункциональных изменений во внутренних органах крыс при длительном введении в брюшину коллоидных растворов НЧ Fe2O3, зависимости их от размера и концентрации НЧ.

Материалы и методы исследования. Исследование проведено на 24 крысах-самцах Вистар массой 150–180 г, рас­пределенных на 3 группы: 1 контрольную и 2 опытных. В эксперименте были использованы коллоиды оксида железа (Fe2O3) со средним размером НЧ 19 нм и 75 нм. Коллоидные растворы вводили в брюшную полость (5 дней в неделю), всего 30 введений. Выполнены морфологические исследования внутренних органов (сердце, печень, почки, поджелудочная железа) с использованием общепринятых и специальных гистологических и гистохимиче­ских методик, а также определены биохимические показатели, характеризующие функциональное состояние печени, почек, липидный, углеводный и белковый обмены с помощью биохимического анализатора VITLAB FLEXOR E (Нидерланды) и стандартных тест-наборов Elиtech (Франция).

Результаты. Установлено, что длительное введение в брюшную полость крыс НЧ Fe2O3 сопровождается накопле­нием в цитоплазме кардиомиоцитов, гепатоцитов и клеток нефротелия мелких кристаллоподобных включений. Это свидетельствует об акумуляции НЧ Fe2O3 в органах-мишенях, что приводит к дистрофическим и некробио­тическим процессам в клетках и определяет эффект токсического действия. Кардио-вазотоксическое действие НЧ Fe2O3 проявлялось нарушением кровообращения в системе микроциркуляторного русла, о чем свидетель­ствует стаз крови в просветах капилляров и вен. Поражение печени протекали с нарушением антитоксической и метаболической функций, а также обменных процессов. Более выраженные изменения всех показателей имели место у животных, которым вводили НЧ Fe2O3 19 нм, что указывает на их большую биологическую и токсическую активность. Влияние НЧ Fe2O3 обоих размеров на почки крыс сопровождалось полнокровием капилляров почеч­ных клубочков, расширением просветов капсулы почечного тельца и зернистой дистрофией клеток проксималь­ного эпителия, что свидетельствует о нарушении процессов клубочковой фильтрации и канальцевой реабсорб­ции. В поджелудочной железе эффект токсического действия характеризовался нарушением кровообращения и дистрофическими изменениями ацинарних клеток и инсулоцитив поджелудочных островков, характеризующий­ся снижением их функциональной активности, более характерной для НЧ Fe2O3 19 нм.

Выводы. Наночастицы Fe2O3 при длительном введении в брюшную полость крыс аккумулируются в органах-мише­нях (сердце, печень, почки) и вызывают в них широкий спектр структурных и функциональных изменений, кото­рые свидетельствуют об их кардио-вазотоксическом, гепатотоксическом и нефротоксическом действии.

Ключевые слова: наночастицы оксида железа Fe2O3, печень, почки, поджелудочная железа, сердце, обменные процессы

 

 

Література

  1. Трахтенберг І. М., Дмитруха Н. М. Наночастинки металів, методи отримання, сфери застосування, фізико-хімічні та токсичні властивості. Український журнал з проблем медицини праці. 2013. № 4 (37). С. 62–74.
  2. Yokel R. A., Macphail R. C. Engineered nanomaterials: exposures, hazards, and risk prevention. J. Occup. Med. Toxicol. № 6. Р. 7–13. https://doi.org/10.1186/1745-6673-6-7.
  3. Zeng H., Sun S. Syntheses, properties, and potential applications of multicomponent magnetic nanoparticles. Advanced Functional Materials. 2008. Vol. 18 (3). Р. 391–400. https://doi.org/10.1002/adfm.200701211.
  4. Фізико-хімічні, фармако-токсикологічні та протипухлинні властивості феромагнітних наноча­стинок заліза (експериментальні дослідження). В. С. Мосієнко, Н. Ф. Кущевська, А. П. Бурлака та ін. Онкологія. 2012. № 14 (1). С. 13–18.
  5. Лубянова И. П. Избыточное железо и патология у рабочих сварочных профессий. Киев : ВД «Авіцена», 2013. 240 с.
  6. Лубянова И. П. Современные представления о метаболизме железа с позиции профпатолога. Актуальні проблеми транспортної медицини. 2010. № 2. С. 47–57.
  7. Ramm G. A., Ruddell R. G. Hepatotoxicity of iron overload mechanisms: pf iron-induced hepatic fibrogenesis. Seminars in liver disease. 2005. Vol. 25 (4). С. 433–449. https://doi.org/10.1055/s-2005-923315.
  8. Superparamagnetic iron oxide: pharmacokinetics and toxicity. R. Weissleder , D. D. Stark, B. L. Engelstad et al. AJR Am. J. Roentgenol. 1998. Vol. 152 (1). P. 167–173. https://doi.org/10.2214/ajr.152.1.167.
  9. Экспериментальные данные к оценке пульмоно­токсичности и резорбтивной токсичности частиц магнетита (Fe3O4) нано- и микрометрового диапазо­на. Б. А. Канцельсон, Л. И. Привалова, С. В. Кузьмин и др. Токсикологический вестник. 2010. № 2. С. 17–24.
  10. Науково-практичні рекомендації з утримання лабораторних тварин та роботи з ними. Ю. М. Кожем’якін, О. С. Хромов, Н. Є. Болдирєва та ін. Київ : Інтерсервіс. 2017. 182 с.
  11. European convention for the protection of vertebrate animal used for experimental and other scientific purposes. Counsul of Europe. Strasburg, 1986. 53 р.
  12. Методи клінічних та експериментальних досліджень в медицині. Л. В. Беркало, О. В. Бобович, Н. О. Боброва та ін.; за ред. І. П. Кайдашева. Полтава : Полімет, 2003. 320 с.
  13. Саркисов Д. С., Петров Ю. Л. Микроскопическая техника: руководство для врачей и лаборантов. Москва : Медицина,1996. 427 с.
  14. Сулейманова Л. В. Морфологические измене­ния органов и тканей экспериментальных животных при воздействии наночастиц золота: автореф. дисс. на соискание ученой степени канд. мед. наук; 14.0015. Саратов, 2009. 24 с.
  15. Накопичення заліза в печінці та зміни біохімічних показників сироватки крові щурів за вве­дення колоїдних розчинів Fe2O3 з різними розмірами частинок. Л. В. Бакало, Н. М. Дмитруха, І. М. Андрусишина та ін. Сучасні проблеми токсикології, харчової та хімічної безпеки. 2017. № 3 (78). С. 48–55.

 

ORCID ID співавторів та їхній внесок у підготовку та написання статті:

Луговський С. П. (ORCID ID 0000-0002-3948-7026) – аналіз результатів дослідження, формулювання висновків;

Дмитруха Н. М. (ORCID ID 0000-0001-9161-3889) – аналіз результатів дослідження, формулювання висновків, підготовка матеріалу до друку;

Діденко М. М. (ORCID ID 0000-0002-2540-2685) – виконання гістологічних досліджень та аналіз результатів, підготовка матеріалу до друку;

Бакало Л. В. (ORCID ID 0000-0003-3295-8937) – виконання експериментальних біохімічних і гістологічних досліджень;

Лагутіна О. С. (ORCID ID 0000-0003-0723-1293) – виконання експериментальних біохімічних досліджень, проведення статистичної обробки даних;

Мельник Н. А. (ORCID ID 0000-0003-1271-4476) – виконання експериментальних гістологічних досліджень, підготовка матеріалу до друку.