Гепатотоксические, гематологические изменения и элементный статус у беременных крыс линии Wistar при действии наночастиц Zn и ZnO

Автор: Русакова Е.А., Сизова Е.А., Мирошников С.А., Сипайлова О.Ю., Макаев Ш.А.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Оценка токсических эффектов на модельных объектах

Статья в выпуске: 4 т.51, 2016 года.

Бесплатный доступ

Наночастицы цинка (Zn НЧ) и оксида цинка (ZnO НЧ) рассматриваются как материалы с низкой токсичностью, поскольку Zn - один из важнейших микроэлементов в организме человека, он обычно присутствует в пищевых продуктах и используется в качестве пищевой добавки. В настоящее время наносоединения на основе цинка относятся к наиболее применяемым, однако данных, позволяющих оценить степень опасности наноматериалов (НМ) для млекопитающих, включая человека (в том числе эмбриотоксические эффекты), пока что явно недостаточно. Целью настоящей работы было изучение потенциально негативных последствий воздействия положительно заряженных наночастиц цинка (Zn НЧ) и оксида цинка (ZnO НЧ) размерностью 90 и 95 нм на метаболические процессы в организме крыс линии Wistar в период беременности и на развитие плода. Оценивали морфологические и биохимические показатели крови, морфофункциональное состояние печени, содержание эссенциальных макро- и микроэлементов в тканях, течение и исход беременности. Содержание эритроцитов (х1012/л), лейкоцитов (х109/л), гемоглобина (г/л), гематокрит (%) определяли на 21-е сут эксперимента с использованием автоматического анализатора URIT-2900 Vet Plus («URIT Medical Electronic Group Co., Ltd», Китай), активность аланинаминотрансферазы (АлАТ), аспартатаминотрансферазы (АсАТ) и лактатдегидрогеназы (ЛДГ) - на автоматическом биохимическом анализаторе CS-T240 («DIRUI Industrial Co., Ltd», Китай) с применением коммерческих биохимических наборов для ветеринарии ДиаВетТест (Россия). Содержание макро- и микроэлементов оценивали методами атомно-эмиссионной и масс-спектрометрии с использованием масс-спектрометра Elan 9000 и атомно-эмиссионного спектрометра Optima 2000V («Perkin Elmer», США). В эксперименте не были выявлены эмбрио-фетальные патологии. Отмечалось достоверное повышение содержания эритроцитов и гемоглобина при введении Zn НЧ. Поступление ZnО НЧ приводило к развитию умеренного лейкоцитоза. Рост активности ферментов (АлАТ, АсАТ, ЛДГ) указывал на развивающиеся деструктивные процессы в ткани печени, интенсивность которых прямо зависела от дозы и вида наночастиц. Биохимические исследования крови подтвердили потенциальный гепатотоксический эффект Zn НЧ и ZnO НЧ, о котором также свидетельствовала микроструктурная реорганизация печени, отражающая, с одной стороны, процессы дистрофии и цитолиза, с другой - регенерацию и функциональную активизацию органа, что можно рассматривать как компенсаторные (адаптационные) реакции на токсическое действие указанных наночастиц. По степени выраженности этих явлений, учитывая сопоставимые дозы, ZnО НЧ следует отнести к наиболее токсичным по сравнению с Zn НЧ. Введение Zn НЧ и ZnO НЧ в оцениваемых дозировках не приводило к критическим изменениям общего пула макро- и микроэлементов, а также содержания Zn в печени крыс и тканях плода. Происходило накопление некоторых эссенциальных элементов, что, однако, не влияло на течение и исход беременности.

Еще

Крысы, наночастицы цинка, кровь, печень, беременность, плод, химические элементы

Короткий адрес: https://sciup.org/142213960

IDR: 142213960   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2016.4.524rus

Список литературы Гепатотоксические, гематологические изменения и элементный статус у беременных крыс линии Wistar при действии наночастиц Zn и ZnO

  • Hernández Battez A., González R., Viesca J.L. CuO, ZrO2 and ZnO nanoparticles as antiWear additive in oil lubricants. Wear, 2008, 265(3-4): 422-428.
  • Schilling K., Bradford B., Castelli D., Dufour E., Nash J.F., Pape W., Schulte S., Tooley I., van den Bosch J., Schellauf F. Human safety review of «nano» titanium dioxide and zinc oxide. Photochem. Photobiol. Sci., 2010, 9(4): 495-509 ( ) DOI: 10.1039/b9pp00180h
  • Gerloff K., Albrecht C., Boots A.W., Förster I., Schins R.P.F. Cytotoxicity and oxidative DNA damage by nanoparticles in human intestinal Caco-2 cells. Nanotoxicology, 2009, 3(4): 355-364 ( ) DOI: 10.3109/17435390.2009.525670
  • Jin T., Sun D., Su J.Y., Zhang H., Sue H.J. Antimicrobial efficacy of zinc oxide quantum dots against Listeria monocytogenes, Salmonella enteritidis, and Escherichia coli O157:H7. J. Food Sci., 2009, 74(1): M46-M52 ( ) DOI: 10.1111/j.1750-3841.2008.01013.x
  • He L., Liu Y., Mustapha A., Lin M. Antifungal activity of zinc oxide nanoparticles against Botrytis cinerea and Penicillium expansum. Microbiol. Res., 2011, 166(3): 207-215 ( ) DOI: 10.1016/j.micres.2010.03.003
  • Rasmussen J.W., Martinez E., Louka P., Wingett D.G. Zinc oxide nanoparticles for selective destruction of tumor cells and potential for drug delivery applications. Expert Opin. Drug Deliv., 2010, 7(9): 1063-1077 ( ) DOI: 10.1517/17425247.2010.502560
  • John S., Marpu S., Li J., Omary M., Hu Z., Fujita Y., Neogi A. Hybrid zinc oxide nanoparticles for biophotonics. J. Nanosci. Nanotechnol., 2010, 10(3): 1707-1712.
  • Drinker P., Thomson R.M., Finn J.L. Metal fume fever: IV. Threshold doses of zinc oxide, preventative measures, and the chronic effects of repeated exposures. J. Ind. Hyg. Toxicol., 1927, 9: 331-345.
  • Blanc P., Wong H., Bernstein M.S., Boushey H.A. An experimental human model of metal fume fever. Ann. Intern. Med., 1991, 114(11): 930-936 ( ) DOI: 10.7326/0003-4819-114-11-930
  • Baek M., Chung H.E., Yu J., Lee J.A., Kim T.H., Oh J.M., Lee W.J., Paek S.M., Lee J.K., Jeong J., Choy J.H., Choi S.J. Pharmacokinetics, tissue distribution, and excretion of zinc oxide nanoparticles. Int. J. Nanomed., 2012, 7: 3081-3097 ( ) DOI: 10.2147/IJN.S32593
  • Vaseem M., Umar A., Hahn Y.B. ZnO nanoparticles: growth, properties, and applications. In: Metal oxide nanostructures and their applications/A. Umar, Y.B. Hahn (eds.). Valencia, CA, American Scientific Publishers, 2010: 1-36.
  • Yah C.S., Simate G.S., Iyuke S.E. Nanoparticles toxicity and their routes of exposures. Pak. J. Pharm. Sci., 2012, 25(2): 477-491.
  • Lu X., Liu Y., Kong X., Lobie P.E., Chen C., Zhu T. Nanotoxicity: a growing need for study in the endocrine system. Small, 2013, 9(9-10): 1654-1671 ( ) DOI: 10.1002/smll.201201517
  • Iavicoli I., Fontana L., Leso V., Bergamaschi A. The effects of nanomaterials as endocrine disruptors. Int. J. Mol. Sci., 2013, 14(8): 16732-16801 ( ) DOI: 10.3390/ijms140816732
  • Yamashita K., Yoshioka Y. Safety assessment of nanomaterials in reproductive developmental field. Yakugaku Zasshi. (Japanese), 2012, 132(3): 331-335.
  • ГОСТ Р 53434-2009. Принципы надлежащей лабораторной практики. Технические требования. М., 2010.
  • ГОСТ Р 51000.3-1996. Общие требования к испытательным лабораториям. Технические требования. М., 1996.
  • Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских технологиях/Под ред. Н.Н. Каркищенко, С.В. Грачева. М., 2010.
  • Scheffé H. A method for judging all contrasts in the analysis of variance. Biometrika, 1953, 40(1/2): 87-110.
  • Симонов П.В., Резниченко Л.С., Чекман И.С. Влияние наночастиц меди на клиническую картину и морфологические показатели крови при экспериментальной генерализованной инфекции у крыс. Вестник Витебского государственного медицинского университета, 2015, 14(4): 112-117.
  • Клиническая биохимия/Под ред. В.А. Ткачука. М., 2008.
  • Шамсутдинова И.Р., Дерхо М.А. Изменения показателей крови лабораторных животных при введении наночастиц серебра. Известия Оренбургского государственного аграрного университета, 2015, 6(56): 122-124.
  • Wang L., Ding W., Zhang F. Acute toxicity of ferric oxide and zinc oxide nanoparticles in rats. J. Nanosci. Nanotechnol., 2010, 10(12): 8617-8624 ( ) DOI: 10.1166/jnn.2010.2483
  • Yan G., Huang Y., Bu Q., Lv L., Deng P., Zhou J., Wang Y., Yang Y., Liu Q., Cen X., Zhao Y. Zinc oxide nanoparticles cause nephrotoxicity and kidney metabolism alterations in rats. J. Environ. Sci. Health A Tox. Hazard. Subst. Environ. Eng., 2012, 47(4): 577-588 ( ) DOI: 10.1080/10934529.2012.650576
  • Surekha P., Kishore A.S., Srinivas A., Selvam G., Goparaju A., Reddy P.N., Murthy P.B. Repeated dose dermal toxicity study of nano zinc oxide with Sprague-Dawley rats. Cutan. Ocul. Toxicol., 2012, 31(1): 26-32 ( ) DOI: 10.3109/15569527.2011.595750
  • Ema M., Hougaard K.S., Kishimoto A., Honda K. Reproductive and developmental toxicity of carbon-based nanomaterials: A literature review. Nanotoxicology, 2016, 10(4): 391-412 ( ) DOI: 10.3109/17435390.2016.1073811
  • Tsyganova N.A., Khairullin R.M., Terentyuk G.S., Khlebtsov B.N., Bogatyrev V.A., Dykman L.A., Erykov S.N., Khlebtsov N.G. Penetration of pegylated gold nanoparticles through rat placental barrier. Bull. Exp. Biol. Med., 2014, 157(3): 383-385 ( ) DOI: 10.1007/s10517-014-2572-3
  • Zhang H., Yang D., Yang H., Liu H. Effect on conception and offspring development in female parenatal rats following intratracheal instillation of nano-C/ZnO and C-ZnO composite nanoparticles. Wei Sheng Yan Jiu. (Chinese), 2008, 37(6): 654-656.
Еще
Статья научная