Металлсодержащие наночастицы как факторы риска патоморфологических изменений в тканях внутренних органов в эксперименте
Автор: Зайцева Н.В., Землянова М.А., Игнатова А.М., Степанков М.С., Кольдибекова Ю.В.
Журнал: Анализ риска здоровью @journal-fcrisk
Рубрика: Медико-биологические аспекты оценки воздействия факторов риска
Статья в выпуске: 2 (34), 2021 года.
Бесплатный доступ
Оценка и прогнозирование изменений тканей внутренних органов при воздействии металлсодержащих наночастиц, являющихся факторами риска развития негативных эффектов со стороны критических органов и систем, представляются актуальными. Это диктует необходимость выявления объективных методов количественной оценки риска развития патологических изменений тканей, имеющих в настоящее время только качественные характеристики. Осуществлена количественная оценка риска развития заболеваний легких крыс при экспозиции металлсодержащих наночастиц (на примере наноразмерного оксида меди (CuO)) с использованием методов анализа изображений. Исследования токсического действия выполнены на примере нанодисперсного CuO (45,86 нм) в условиях ингаляционной (однократно и в течение 14 дней) и пероральной (в течение 20 дней) экспозиции на крысах-самцах линии Wistar (60 особей). Животных для экспозиции разделили на пять групп по 12 особей (группа № 1 - ингаляционно однократно; группа № 2 - ингаляционно многократно; группа № 3 - перорально многократно; группы № 4 и № 5 - бидистиллированная вода аналогичными путями). При анализе ткани методами анализа изображений оценивали элементы первого, второго, третьего порядков. Статистическую значимость различий оценивали методом определения U-критерия Манна - Уитни. Количественную оценку риска (R) проводили с учетом вероятности (p) и тяжести (q) развития патоморфологических нарушений в ткани. Установлена вероятность развития патоморфологических нарушений в ткани легких с учетом идентификации всех элементов изображений во всех экспериментальных группах, которая составила от 0,16 до 1,2. Суммарный уровень риска развития заболеваний легких при однократном ингаляционном воздействии в концентрации 0,001СL50 составил 1,0·10-3 (средний риск), при многократном ингаляционном воздействии - 8,1·10-3 (высокий риск), при пероральном воздействии в дозе 0,1LD50 - 2,5·10-2 (высокий риск). Таким образом, в условиях воздействия металлсодержащих наночастиц применение методов анализа изображений позволяет выполнить количественную оценку риска развития заболеваний со стороны критических органов и систем.
Металлсодержащие наночастицы, факторы риска здоровью, оксид меди, ингаляционная экспозиция, органы-мишени, альвеолярный рисунок, дендритная геометрия, повреждения легких, микроскопия, анализ изображений
Короткий адрес: https://sciup.org/142229587
IDR: 142229587 | DOI: 10.21668/health.risk/2021.2.11
Список литературы Металлсодержащие наночастицы как факторы риска патоморфологических изменений в тканях внутренних органов в эксперименте
- Benefits and Applications [Электронный ресурс] // Official website of the United States National Nanotechnology Initiative. - URL: https: //www.nano.gov/you/nanotechnology-benefits_(дата обращения: 21.05.2021).
- Dependence of Nanoparticle Toxicity on Their Physical and Chemical Properties / A. Sukhanova, S. Bozrova, P. Sokolov, M. Berestovoy, A. Karaulov, I. Nabiev // Nanoscale Research Letters. - 2018. - Vol. 13, № 44. - 21 p. DOI: 10.1186/s11671-018-2457-x
- An ecological perspective on nanomaterial impacts in the environment / E.S. Bernhardt, B.P. Colman, M.F. Hochella, B.J. Cardinale, R.M. Nisbet, C.J. Richardson, L. Yin // Journal of Environmental Quality. - 2010. - Vol. 39, № 6. - P. 54-65. DOI: 10.2134/jeq2009.0479
- Effects of copper, cadmium, and zinc on the hatching success of brine shrimp (Artemia franciscana) / K.V. Brix, R.M. Gerdes, W.J. Adams, M. Grosell // Archives of Environmental Contamination and Toxicology. - 2006. - Vol. 51, № 4. -P. 580-583. DOI: 10.1007/s00244-005-0244-z
- Failla M.L. Trace elements and host defense: recent advances and continuing challenges // Journal of Nutrition. -2003. - Vol. 133, № 5 (1). - P. 1443S-1447S. DOI: 10.1093/jn/133.5.1443S
- Ameh T., Sayes C.M. The potential exposure and hazards of copper nanoparticles: A review // Environmental Toxicology and Pharmacology. - 2019. - № 71. - P. 103220. DOI: 10.1016/j.etap.2019.103220
- Сутункова М.П. Экспериментальное изучение токсического действия металлосодержащих наночастиц на предприятиях черной и цветной металлургии и оценка риска для здоровья работающих // Гигиена и санитария. - 2017. -Т. 96, № 12. - С. 1182-1187.
- О влиянии наночастиц оксидов металлов на физиологию живых организмов / О.А. Зейналов, С.П. Комбарова, Д.В. Багров, М.А. Петросян, Г.Х. Толибова, А.В. Феофанов, К.В. Шайтан // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2016. - № 3. - С. 24-33.
- An exposure-response curve for copper excess and deficiency / A. Chambers, D. Krewski, N. Birkett, L. Plunkett, R. Hertzberg, R. Danzeisen, P.J. Aggett, T.B. Starr [et al.] // Journal of Toxicology and Environmental Health Part B. - 2010. -Vol. 13, № 7-8. - P. 546-578. DOI: 10.1080/10937404.2010.538657
- Copper and human health: biochemistry, genetics, and strategies for modeling dose-response relationships / B.R. Stern, M. Solioz, D. Krewski, P. Aggett, T.-C. Aw, S. Baker, K. Crump, M. Dourson [et al.] // Journal of Toxicology and Environmental Health Part B. - 2007. - Vol. 10, № 3. - P. 157-222. DOI: 10.1080/10937400600755911
- Копытенкова О.И., Леванчук А.В., Турсунов З.Ш. Оценка риска для здоровья при воздействии мелкодисперсной пыли в производственных условиях // Медицина труда и промышленная экология. - 2019. - Т. 59, № 8. - С. 458-462.
- Материалы, производимые по нанотехнологиям: потенциальный риск при получении и использовании / Г.Б. Андреев, В.М. Минашкин, И.А. Невский, А.В. Путилов // Российский химический журнал. - 2008. - Т. 52, № 5. - С. 32-38.
- Каркищенко Н.Н. Нанобезопасность: новые подходы к оценке рисков и токсичности наноматериалов // Биомедицина. - 2009. - № 1. - С. 5-27.
- Токсикологическое исследование металлических и металлооксидных наночастиц / И.И. Томилина, В.А. Гре-мячих, Л.П. Гребенюк, Е.И. Головкина, Т.Р. Клевлеева // Труды Института биологии внутренних вод РАН. - 2017. -№ 77 (80). - C. 45-57.
- Copper oxide nanoparticles aggravate airway inflammation and mucus production in asthmatic mice via MAPK signaling / J.W. Park, I.-C. Lee, N.-R. Shin, C.-M. Jeon, O.-K. Kwon, J.-W. Ko, J.-C. Kim, S.-R. Oh // Nanotoxicology. - 2016. -№ 10. - P. 445-452. DOI: 10.3109/17435390.2015.1078851
- Kevin H., Stewart W. Acute, Sub-Acute, Sub-Chronic and Chronic General Toxicity Testing for Preclinical Drug Development // A Comprehensive Guide to Toxicology in Preclinical Drug Development. - 2013. - Chapter 5. - P. 87-105.
- Morphological changes in lung tissues of mice caused by exposure to nano-sized particles of nickel oxide / N.V. Zait-seva, M.A. Zemlyanova, A.M. Ignatova, M.S. Stepankov // Nanotechnologies in Russia. - 2018. - № 7-8. - P. 393-399. DOI: 10.1134/S199507801804016X
- Великородная Ю.И., Почепцов А.Я. Наночастицы как потенциальный источник неблагоприятного воздействия на окружающую среду // Медицина экстремальных ситуаций. - 2015. - Т. 53, № 3. - С. 73-77.
- Ashburner J. A fast-diffeomorphic image registration algorithm // Neuroimage. - 2007. - Vol. 5, № 38 (1). - P. 95-113. DOI: 10.1016/j.neuroimage.2007.07.007
- Roto-translation covariant convolutional networks for medical image analysis / E.J. Bekkers, M.W. Lafarge, M. Veta, K.A. Eppenhof, J.P. Pluim, R. Duits // Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention. - 2018. - № 1. - P. 440-448.
