Наночастинки діоксиду кремнію посилюють викликаний свинцем оксидативний та нітрооксидативний стрес
DOI:
https://doi.org/10.11603/mcch.2410-681X.2017.v0.i3.8206Ключові слова:
наночастинки, діоксид кремнію, свинець, оксидативний та нітрооксидативний стрес, щури.Анотація
Вступ. Наночастинки широко використовують у наукових дослідженнях, промисловості та медицині. Відома для наночастинок здатність посилювати транспорт хімічних речовин і лікарських засобів у клітини і через бар’єри організму робить актуальним питання про можливість потенціювання токсичної дії хімічних контамінантів при їх сумісному надходженні в організм.
Мета дослідження – вивчити вплив наночастинок діоксиду кремніюна здатність хімічного токсиканта ацетату свинцю викликати оксидативний та нітрооксидативний стрес у сироватці крові й печінці експериментальних щурів.
Методи дослідження. Досліди проведено на 40 безпородних білих щурах-самцях масою 150–160 г, яких було поділено на 4 групи. Тваринам 1-ї (контрольної) групи щоденно внутрішньошлунково вводили фізіологічний розчин. Щури 2-ї групи отримували колоїдний розчин наночастинок діоксиду кремнію в дозі 50 мг/кг маси тіла. Тваринам 3-ї групи вводили ацетат свинцю у вигляді водного розчину в дозі 20 мг/кг маси тіла (у перерахунку на свинець), 4-ї – протягом 3-х тижнів щоденно вводили розчин наночастинок діоксиду кремнію сумісно з ацетатом свинцю у вищезазначених дозах. У сироватці й печінці визначали сумарну активність NO-синтази, каталази, супероксиддисмутази, вміст NOx, ТБК-активних продуктів, окиснено-модифікованих білків, відновленого глутатіону, церулоплазміну і загальну антиоксидну активність сироватки. Отримані показники обробляли статистично.
Результати й обговорення. Встановлено, що під впливом наночастинок діоксиду кремнію досліджувані показники не зазнавали достовірних змін. Введення щурам ацетату свинцю призводило до виражених змін усіх показників. Проте максимальні зміни показників зареєстровано у групі тварин на фоні сумісного введення наночастинок діоксиду кремнію й ацетату свинцю. У цьому випадку вміст ТБК-активних продуктів, NOx, окисномодифікованих білків, відновленого глутатіону й активність супероксиддисмутази в сироватці крові та гомогенаті печінки щурів достовірно змінювалися порівняно з аналогічними показниками у групі тварин, яким вводили тільки хімічний токсикант.
Висновок. Наночастинки діоксиду кремнію посилюють здатність хімічного токсиканта ацетату свинцю викликати оксидативний і нітрооксидативний стрес у сироватці крові й печінці експериментальних щурів.
Посилання
Chekman, I.S. (2009). Nanochastynky: vlastyvosti ta perspektyvy zastosuvannia [Nanoparticles: properties and usage perspectives]. Ukrainskyi biokhimichnyi zhurnal – The Ukrainian Biochemistry Journal, 1 (81), 122-129 [in Ukrainian].
Fisichella, M., Dabboue, H., & Bhattacharyya, S. (2009).Mesoporous silica nanoparticles enhance MTT formazan exocytosis in HeLa cells and astrocytes.Toxicol. In Vitro, 23(4), 697-703.
Douroumis, D., Onyesom, I., Maniruzzaman, M. & Mitchell, J. (2013). Mesoporous silica nanoparticles in nanotechnology.Crit. Rev. Biotechnol., 33(3), 229-245 [PubMed].
Chekman, I.S., Kazak, L.I., Nitsak, O.V., & Voronin, Ye.F. (2010). Novi mozhlyvosti zastosuvannia nanochastynok kremniyu u medytsyni ta farmatsii [New possibilities of using silicon nanoparticles in medicine and pharmacy]. Visnyk farmakolohii ta farmatsii – Journal of Pharmacology and Pharmacy, 4, 8-14 [in Ukrainian].
Kilpelainen, M., Riikonen, J., Vlasova, M.A., Huotari, A., Lehto, V.P., Salonen, J., Herzig, K.H., Jarvinen, K. (2009). In vivo delivery of a peptide, ghrelin antagonist, with mesoporous silicon microparticles.J. Control. Release, 137, 166-170.
Ksenofontova, O.I., Vasin, A.V., Yegorov, V.V., Bobyl, A.V., Soldatenkov, F.Yu., Terukov, Ye.I., Ulin, V.P., Ulin, N.V., & Kiselev, O.I. (2014). Poristyy kremniy i yego primeneniye v biologii i meditsine [Porous silicon and its usage in biology and medicine]. Zhurnal tekhnicheskoy fiziki – Journal of Technical Physics, 1 (84), 67-78 [in Russian].
Low, S.P., Williams, K.A., Canham, L.T., & Voelcker, N.H. (2006). Evaluation of mammalian cell adhesion on surface-modified porous silicon.Biomaterials, 27, 4538-4546.
Yang, X., Liu, J., He, H., Zhou, L., Gong, C., Wang, X., Yang, L., Yuan, J., Huang, H., He, L., Zhang, B.,& Zhuang, Z. (2010). SiO2 nanoparticles induce cytotoxicity and protein expression alteration in HaCaT cells. Part Fibre Toxicol., 19 (7;1), 1-10.
Ryman-Rasmussen, J.P., Riviere, J.E., & Monteiro Riviere, N.A. (2006).Penetration of intact skin by quantum dots with diverse physicochemical properties.Toxicol. Sci., 91, 159-165.
Vallhov, H., Qin, J., & Johansson, S.M. (2006). The importance of an endotoxin-free environment during the production of nanoparticles used in medical applications.Nano Lett., 6, 1682-1686.
Trakhtenberh, I.M., Dmytrukha, N.M.,& Luhovskyi, S.P. (2015). Svynets – nebezpechnyi poliutant. Problema stara i nova [Lead is a dangerous pollutant. The problem is old and new.]. Suchasni problemy toksykolohii, kharchovoi ta khimichnoi bezpeky – Current Issues of Toxicology, Food and Chemical Safety, 3 (71), 14-24 [in Ukrainian].
Zhang, X., Sun, H., & Zhang, Z. (2007). Enhanced bioaccumulation of cadmium in carp in the presence of titanium dioxide nanoparticles. Chemosphere, 67(1), 160-166.
Sun, H., Zhang, X., & Zhang, Z. (2009). Influence of titanium dioxide nanoparticles on speciation and bioavailability of arsenite. Environ. Pollut.,157 (4), 1165-1170.
Bandas, I.A., Kulitska, M.I., & Korda M.M. (2016). Vplyv nanochastynok dioksydu kremniu na hepatotoksychnist svyntsiu [The effect of silicon dioxide nanoparticles on the lead hepatotoxicity]. Medychna ta klinichna khimia – Medical and Clinical Chemistry, 2 (67) (18), 17-21[in Ukrainian].
Bandas, I.A., Kulitska, M.I., & Korda M.M. (2017). Strukturni zminy pechinky, nyrok ta selezinky shchuriv pry dii nanochastynok dioksydu kremniu ta atsetatu svyntsiu [Structural changes in liver, kidneys and spleen of rats affected by nanoparticles of silicon dioxide and lead acetate]. Visnyk problem biolohii i medytsyny – Journalof Problems in Biology and Medicine, 1 (135), 322-327 [in Ukrainian]
European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes. – Council of Europe, Strasbourg, 1986. – 56 p.
Kozhemiakin, Yu.M., Khromov, O.S., Filonenko, M.A., & Saifetdinova, H.A. (2002). Naukovo-praktychni rekomendatsii z utrymannia laboratornykh tvaryn ta roboty z nymy [Scientific and practical recommendations for care and use of laboratory animals]. Kyiv: Avitsena [in Ukrainian].
Onischenko, G.G., Tutelian, V.A.,& Gmoshinskiy, I.V. (2011). Poryadok i metody otsenki vozdeystvia iskusstvennykh nanochastits i nanomaterialov na toksicheskoie deystvie khimicheskikh veshchestv: metodicheskie rekomendatsii MR 1.2.0054-11 [Order and methods for evaluation of the influence of artificial nanoparticles and nanomaterials on the toxicity of chemicals: methodological recommendations MR 1.2.0054-11]. Moscow: Federalnyy tsentr gigieny i epidemiologii Rospotrebnadzora [in Russian].
Ridnour, L., Sim, J.E. & Hayward, M. (2000). A spectrophotometric method for the direct detection and quantitation of nitric oxide, nitrite, and nitrate in cell culture media.Anal. Biochem.,281, 223-229.
Andreyeva, L.I., Kozhemyakin, L.A., & Kishkun A.A. (1988). Modifikatsiya metoda opredeleniya perekisey lipidov v teste s tiobarbiturovoy kislotoy [Modification of the method of lipid peroxides determination by the test with thiobarbituric acid]. Laboratornoye delo – Laboratory Work, 11, 41-43 [in Russian].
Meschyshen, I.F. (1998). Metod vyznachennia okysliuvalnoi modyfikatsii bilkiv plazmy (syrovatky) krovi [Method of determination of oxidative modification of plasma (blood serum) proteins]. Bukovynskyi medychnyi visnyk – BukovynianMedicalJournal, 1 (2), 156-158[in Ukrainian].
Koroliuk, M.A., Ivanova, L.I.,& Mayorova, I.G. (1988). Metod opredeleniya aktivnosti katalazy [Method of catalase activity determination]. Laboratornoye delo – Laboratory Work, 1, 16-19 [in Russian].
Ellman, G.L. (1959). Tissne sulfhydryl group.Arch. of Bioch. and Biophys.(82), 70-77.
Kolb, V.G., & Kamyshnikov, V.S. (1982).Spravochnik po klinicheskoy khimii [Manual of Clinical Chemistry]. Minsk: Belarus[in Russian].
Stock, J., Gutteridge, J.M. & Sharp, R.J. (1974). Assay using brain homogenate for measuring the antioxidant activity of biological fluids. Clin. Sci. and Mol. Med., 47, 215-222.
Stuehr, D.N., Kwon, N.S. & Nathan, C. (1991). Hydroxy-L-arginine is an intermediate in the biosynthesis of nitric oxide from L-arginine. J. Biol. Chem., 266, 6259-6263.
Chevari, S., Chaba, I., & Sekei, Y. (1985). Rol superoksiddismutazy v okislitelnykh protsessakh kletki i metod opredeleniya yeye v biologicheskom materiale [Importance of superoxide dismutase in oxidative processes of a cell and method of its determination in biological material]. Laboratornoye delo – Laboratory Work, 11, 678-681 [in Russian].
Oberdörster E. Manufactured nanomaterials (fullerenes, C60) induce oxidative stress in the brain of juvenile largemouth bass.Environ. Health Perspect., 112, 1058-1062.
Abayeva, L.F., Shumskiy, V.I., Petritskaya, E.N., Rogatkin, D.A., & Lyubchenko, P.N. (2010). Nanochastitsy i nanotekhnologii v meditsine segodnya i zavtra [Nanoparticles and nanotechnologies in medicine today and tomorrow]. Almanakh klinicheskoy meditsiny – Almanac of Clinical Medicine, 22, 10-16 [in Russian].
Chuyko, A.A. (Ed.). (2003). Meditsinskaya khimiya i klinicheskoye primenenie dioksida kremniya [Medical chemistry and clinical use of silicon dioxide]. Kyiv: Naukova dumka [in Russian].
Chekman, I.S., Hovorukha, M.O., & Doroshenko, A.M. (2011) Nanohenotoksykolohiia: vplyv nanochastynok na klitynu [Nanogenotoxicology: the influence of nanoparticles on the cell]. Ukrainskyi medychnyi chasopys – Ukrainian Medical Journal, 1 (81), I/II, 30-35 [in Ukrainian].
Sharma, B., Singh, S., Siddiqi, N.J. (2014). Biomedical implications of heavy metals inducedimbalances in redox systems.BioMed.Research International. Retrieved from: https://www.hindawi.com/journals/bmri/2014/640754/
