Морфологические изменения внутренних органов и головного мозга при пролонгированном пероральном введении наночастиц железа

¹Введение. Нанотехнологии стали перспективной областью для проведения исследований в различных отраслях науки, так как они основываются на применении и использовании веществ и структур на молекулярном уровне: от одного нанометра (одна миллиардная часть метра) и до 100 нанометров [1–4]. В настоящее время уже созданы наноструктуры для применения в различных биомедицинских областях, в том числе для визуализации различных биообъектов и доставки лекарственных препаратов к клеткам, тканям и органам [5].

Большинство исследований в области магнитной доставки наночастиц и их применения для МРТ и КТ проводятся за рубежом. Не удалось обнаружить в литературе данных относительно структурных и функциональных изменений, возникающих во внутренних органах под влиянием наночастиц, что, несомненно, важно для возможности их широкого применения в практической медицине [1–11].

Цель исследования: в эксперименте изучить морфологические изменения внутренних органов и головного мозга лабораторных животных при пролонгированном пероральном введении наночастиц железа.

Методы. Использовались наночастицы железа 70±10 нм, которые вводились 28 самцам белых беспородных крыс. Применялись морфологические методы оценки.

Дизайн эксперимента: животные были разделены на 3 опытные группы по 7 крыс в каждой, получавших в течение 5 дней перорально раствор наночастиц железа в концентрации 250 мкг / кг, 500 мкг / кг, 1000 мкг / кг. Контрольная группа крыс (7 особей) получала в течение 5 дней перорально физиологический раствор.

Работа с лабораторными животными осуществлялась согласно протоколу исследований в соответствии с Женевской конвенцией 1985 г. о международных принципах биомедицинских исследований с использованием животных и Хельсинкской декларацией 2000 г. о гуманном отношении к животным.

В легких при дозировке 250 мкг / кг отмечается диапедез эритроцитов с развитием периваскулярных кровоизлияний; при дозировке 500 и 1000 мкг / кг — утолщение межальвеалярных перегородок за счет пролиферации альвеолоцитов и скопления гранул гемосидерина, полнокровие сосудов, единичные кровоизлияния, лимфостаз.

В миокарде при дозировке 250 мкг / кг обнаруживалось полнокровие сосудов, кардиомиоциты не изменены; при дозировке 500 мкг / кг и 1000 мкг / кг в единичных случаях была выражена зернистая дистрофия цитоплазмы кардиомиоцитов.

Адрес: 410049. г. Саратов, 3-й Кавказский туп., 7 А., кв. 29.

Тел.: 89030458463.

В почках при дозировке 250 мкг / кг и 500 мкг / кг изменения были представлены незначительной зернистой дистрофией и набуханием эпителия, слабо выраженным полнокровием сосудов мозгового вещества; при введении наночастиц железа в максимальной концентрации 1000 мкг / кг была выражена дистрофия извитых канальцев и полнокровие сосудов коры и клубочков.

В печени при возрастании дозировки от 250 мкг / кг до 500 мкг / кг и 1000 мкг / кг отмечается возрастание выраженности дистрофических процессов в цитоплазме гепатоцитов и увеличение степени нарушения кровообращения в виде выраженного венозного полнокровия центральных вен и синусоидов.

В селезенке независимо от вводимой дозы наночастиц отмечается скопление большого количества черных гранул в красной пульпе. При дозировке 250 мкг / кг и 500 мкг / кг обнаруживались большие фолликулы с активными герминативными центрами, при дозировке 1000 мкг / кг отмечается редукция фолликулов и преобладание красной пульпы.

В головном мозге по мере увеличение дозировки отмечалось нарастание отека.

В семенниках структурных изменений спермато-генного эпителия выявлено не было.

Обсуждение. При анализе микропрепаратов органов лабораторных животных опытной группы по сравнению с группой контроля были выявлены изменения различной степени выраженности, в зависимости от концентрации раствора нанопорошка железа. Максимальные изменения наблюдаются при дозировке 1000 мкг / кг. Наличие венозного полнокровия сосудов органов свидетельствует о реакции данных органов на введенные в системную циркуляцию наноразмерные частицы железа; дистрофические изменения в органах подтверждают возможное повреждение клеток наночастицами. Другие авторы, изучавшие морфологию внутренних органов крыс при внутривенном введении Fe₃O₄, отмечают также венозное полнокровие сосудов мозгового вещества почки, но в нашем эксперименте не наблюдалось расширение капсулы Шумлянского — Боумена, что, возможно, обусловлено другими размерами и методом введения наночастиц [4, 6].

Заключение. При длительном пероральном воздействии наночастиц железа морфологические изменения органов зависят от концентрации наночастиц в растворе: выявленные нарушения структуры органов в виде венозного полнокровия и дистрофии клеток имеют обратимый характер и возрастают при увеличении дозировки.