Оценка влияния наночастиц оксида селена на морфофункциональное состояние печени (экспериментальные данные)
Автор: Рябова Юлия Владимировна, Сутункова Марина Петровна, Чемезов Алексей Игоревич, Минигалиева Ильзира Амировна, Бушуева Татьяна Викторовна, Шеломенцев Иван Глебович, Клинова Светлана Владиславовна, Сахаутдинова Рената Рашидовна
Журнал: Анализ риска здоровью @journal-fcrisk
Рубрика: Медико-биологические аспекты оценки воздействия факторов риска
Статья в выпуске: 1 (41), 2023 года.
Бесплатный доступ
Предприятия медеплавильной промышленности являются источниками поступления в окружающую среду аэрозоля сложного состава, включающего в том числе селенсодержащие наночастицы. Адекватная оценка опасности последних затруднена ввиду недостаточности данных, полученных в сравнительно небольшом числе экспериментальных исследований с несколько противоречивыми результатами. Таким образом, цель исследования состояла в уточнении токсических эффектов селенсодержащих наночастиц с особым вниманием к состоянию печени, являющейся жизненно важным органом и органом-мишенью для воздействия селена в солевой форме. В субхроническом эксперименте на белых аутбредных крысах-самцах изучено токсическое действие водной суспензии наночастиц оксида селена, полученной методом лазерной абляции из пластинок селена 99%-ной чистоты, на состояние печени. Методом электронной микроскопии оценены ультраструктурные изменения, проведена цитологическая и гистологическая оценка печени, выполнены биохимический анализ и метаболомный скрининг крови. У экспонированных животных обнаружены признаки повреждения печени и угнетения ее секреторных функций на разных уровнях, от молекулярного до организменного, а именно: снижение числа нормальных и нормально-везикулярных митохондрий в клетках печени на 7,78 %, p function show_abstract() { $('#abstract1').hide(); $('#abstract2').show(); $('#abstract_expand').hide(); }
Токсичность, оценка опасности, наночастицы, селен, печень, механизмы действия, in vivo, эксперимент
Короткий адрес: https://sciup.org/142237420
IDR: 142237420 | УДК: 613.6.02 | DOI: 10.21668/health.risk/2023.1.14
Effects of selenium oxide nanoparticles on the morphofunctional state of the liver: experimental data
Copper smelters are the sources of emission of complex aerosols containing, inter alia, selenium-containing nanoparticles (NPs). It is very difficult to adequately estimate the hazard posed by such particles since available data on them are scarce and have been obtained in comparatively few experimental studies with rather contradicting results. The aim of our study was to determine toxic health effects of selenium-containing nanoparticles more precisely with a focus on liver as a target organ. Liver toxicity following exposure to suspended selenium oxide nanoparticles was investigated in a sub-chronic experiment on outbred male albino rats. The suspension was prepared by laser ablation of 99%-pure selenium plates. We examined ultrastructural changes by electron microscopy, did cytological and histological analyses of the liver, biochemical blood testing and metabolomic blood screening. We observed lesions in the liver and inhibited secretory functions at various levels, from molecular to organismic, in the exposed animals. The microscopic examination showed that the number of normal and normal-vesicular mitochondria in liver cells went down by 7.78 %, p function show_eabstract() { $('#eabstract1').hide(); $('#eabstract2').show(); $('#eabstract_expand').hide(); }
Список литературы Оценка влияния наночастиц оксида селена на морфофункциональное состояние печени (экспериментальные данные)
- Experimental research into metallic and metal oxide nanoparticle toxicity in vivo / B.A. Katsnelson, L.I. Privalova, M.P. Sutunkova, I.A. Minigalieva, V.B. Gurvich, V.Ya. Shur, E.V. Shishkina, O.H. Makeyev [et al.] // Bioactivity of Engineered Nanoparticles. - 2017. - Chapter 11. - P. 259-319.
- Maroney M.J., Hondal R.J. Selenium versus sulfur: Reversibility of chemical reactions and resistance to permanent oxidation in proteins and nucleic acids // Free Radic. Biol. Med. - 2018. - Vol. 127. - P. 228-237. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2018.03.035
- Use of an antiarrhythmic drug against acute selenium toxicity / Y.U. Mercan, Y. Ba^bugan, A. Uyar, A.U. Komuro-glu, O.F. Kele§ // J. Trace Elem. Med. Biol. - 2020. - Vol. 59. - Р. 126471. DOI: 10.1016/jjtemb.2020.126471
- Redox-active selenium compounds - from toxicity and cell death to cancer treatment / S. Misra, M. Boylan, A. Sel-vam, J.E. Spallholz, M. Bjornstedt // Nutrients. - 2015. - Vol. 7, № 5. - Р. 3536-3556. DOI: 10.3390/nu7053536
- Полубояринов П.А., Елистратов Д.Г., Швец В.И. Метаболизм и механизм токсичности селенсодержащих препаратов, используемых для коррекции дефицита микроэлемента селена // Тонкие химические технологии. - 2019. -Т. 14, № 1. - С. 5-24. DOI: 10.32362/2410-6593-2019-14-1-5-24
- Steinbrenner H., Duntas L.H., Rayman M.P. The role of selenium in type-2 diabetes mellitus and its metabolic comorbidities // Redox Biol. - 2022. - Vol. 50. - Р. 102236. DOI: 10.1016/j.redox.2022.102236
- Selenium neurotoxicity in humans: Bridging laboratory and epidemiologic studies / M. Vinceti, J. Mandrioli, P. Borella, B. Michalke, A. Tsatsakis, Y. Finkelstein // Toxicol. Lett. - 2014. - Vol. 230, № 2. - Р. 295-303. DOI: 10.1016/j.toxlet.2013.11.016
- A selenium species in cerebrospinal fluid predicts conversion to Alzheimer's dementia in persons with mild cognitive impairment / M. Vinceti, A. Chiari, M. Eichmuller, K.J. Rothman, T. Filippini, C. Malagoli, J. Weuve, M. Tondelli [et al.] // Alzheimers Res. Ther. - 2017. - Vol. 9, № 1. - Р. 100. DOI: 10.1186/s13195-017-0323-1
- Long-term selenium exposure / C.J. Diskin, C.L. Tomasso, J.C. Alper, M.L. Glase, S.E. Fliegel // Arch. Intern. Med. -1979. - Vol. 139, № 7. - P. 824-826.
- The Functions of Selenium and Selenoproteins Relating to the Liver Diseases / N. Shang, X. Wang, Q. Shu, H. Wang, L. Zhao // J. Nanosci. Nanotechnol. - 2019. - Vol. 19, № 4. - Р. 1875-1888. DOI: 10.1166/jnn.2019.16287
- Toxicological effects of nanoselenium in animals / I. Bano, S. Skalickova, S. Arbab, L. Urbankova, P. Horky // J. Anim. Sci. Biotechnol. - 2022. - Vol. 13, № 1. - P. 72. DOI: 10.1186/s40104-022-00722-2
- Comparison of short-term toxicity between Nano-Se and selenite in mice / J. Zhang, H. Wang, X. Yan, L. Zhang // Life Sci. - 2005. - Vol. 76, № 10. - P. 1099-1109. DOI: 10.1016/j.lfs.2004.08.015
- Wang H., Zhang J., Yu H. Elemental selenium at nano size possesses lower toxicity without compromising the fundamental effect on selenoenzymes: comparison with selenomethionine in mice // Free Radic. Biol. Med. - 2007. -Vol. 42, № 10. - P. 1524-1533. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2007.02.013
- Zhang J., Wang X., Xu T. Elemental Selenium at Nano Size (Nano-Se) as a Potential Chemopreventive Agent with Reduced Risk of Selenium Toxicity: Comparison with Se-Methylselenocysteine in Mice // Toxicol. Sci. - 2008. - Vol. 101, № 1. - Р. 22-31. DOI: 10.1093/toxsci/kfm221
- Effects of Sub-Lethal Doses of Selenium Nanoparticles on the Health Status of Rats / L. Urbankova, S. Skalickova, M. Pribilova, A. Ridoskova, P. Pelcova, J. Skladanka, P. Horky // Toxics. - 2021. - Vol. 9, № 2. - P. 28. DOI: 10.3390/toxics9020028
- Systematic acute and subchronic toxicity evaluation of polysaccharide-protein complex-functionalized selenium nanoparticles with anticancer potency / Z. Zhang, Y. Du, T. Liu, K.H. Wong, T. Chen // Biomater. Sci. - 2019. - Vol. 7, № 12. -P. 5112-5123. DOI: 10.1039/c9bm01104h
- Toxicity of selenium nanoparticles in male Sprague-Dawley rats at supranutritional and nonlethal levels / Y. He, S. Chen, Z. Liu, C. Cheng, H. Li, M. Wang // Life Sci. - 2014. - Vol. 115, № 1-2. - P. 44-51. DOI: 10.1016/j.lfs.2014.08.023
- Absorption, distribution, metabolism and excretion of selenium following oral administration of elemental selenium nanoparticles or selenite in rats / K. Loeschner, N. Hadrup, M. Hansen, S.A. Pereira, B. Gammelgaard, L.H. M0ller, A. Mortensen, H.R. Lam, E.H. Larsen // Metallomics. - 2014. - Vol. 6, № 2. - P. 330-337. DOI: 10.1039/c3mt00309d
- Synthesis and comparative assessment of antiradical activity, toxicity, and biodistribution of к-carrageenan-capped selenium nanoparticles of different size: in vivo and in vitro study / M. Lesnichaya, R. Shendrik, E. Titov, B. Sukhov // IET nano-biotechnology. - 2020. - Vol. 14, № 6. - P. 519-526. DOI: 10.1049/iet-nbt.2020.0023
- Fernandes A.P., Gandin V. Selenium compounds as therapeutic agents in cancer // Biochim. Biophys. Acta. - 2015. -Vol. 1850, № 8. - P. 1642-1660. DOI: 10.1016/j.bbagen.2014.10.008
- Нарциссов Р.П. Применение n-нитротетразоли фиолетового для количественной цитохимии дегидрогеназ лимфоцитов человека // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. - 1969. - Т. 56, № 5. - С. 85-91.
- Correlated three-dimensional light and electron microscopy reveals transformation of mitochondria during apoptosis / M.G. Sun, J. Williams, C. Munoz-Pinedo, G.A. Perkins, J.M. Brown, M.H. Ellisman, D.R. Green, T.G. Frey // Nat. Cell Biol. -2007. - Vol. 9, № 9. - P. 1057-1065. DOI: 10.1038/ncb1630
- Wojtczak L. Effect of long-chain fatty acids and acyl-CoA on mitochondrial permeability, transport, and energy-coupling processes // J. Bioenerg. Biomembr. - 1976. - Vol. 8, № 6. - P. 293-311. DOI: 10.1007/BF00765158
- Accumulation of long-chain acylcarnitine and 3-hydroxy acylcarnitine molecular species in diabetic myocardium: identification of alterations in mitochondrial fatty acid processing in diabetic myocardium by shotgun lipidomics / X. Su, X. Han, D.J. Mancuso, D.R. Abendschein, R.W. Gross // Biochemistry. - 2005. - Vol. 44, № 13. - P. 5234-5245. DOI: 10.1021/bi047773a
- Carnitine palmitoyltransferase 2 and carnitine/acylcarnitine translocase are involved in the mitochondrial synthesis and export of acylcarnitines / S. Violante, L. Ijlst, H. Te Brinke, I. Tavares de Almeida, R.J.A. Wanders, F.V. Ventura, S.M. Houten // FASEB J. - 2013. - Vol. 27, № 5. - P. 2039-2044. DOI: 10.1096/fj.12-216689
- Selenium at the redox interface of the genome, metabolome and exposome / J. Fernandes, X. Hu, M. Ryan Smith, Y.-M. Go, D.P. Jones // Free Radic. Biol. Med. - 2018. - Vol. 127. - P. 215-227. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2018.06.002
- Wu T., Tang M. Review of the effects of manufactured nanoparticles on mammalian target organs // J. Appl. Toxicol. -2018. - Vol. 38, № 1. - Р. 25-40. DOI: 10.1002/jat.3499
- Joles J.A., Stroes E.S., Rabelink T.J. Endothelial function in proteinuric renal disease // Kidney Int. Suppl. - 1999. -Vol. 71. - P. S57-S61. DOI: 10.1046/j.1523-1755.1999.07115.x
- Emerging roles of lysophospholipids in health and disease / S.T. Tan, T. Ramesh, X.R. Toh, L.N. Nguyen // Progress in Lipid Research. - 2020. - Vol. 80. - P. 101068. DOI: 10.1016/j.plipres.2020.101068
- Qin X., Qiu C., Zhao L. Lysophosphatidylcholine perpetuates macrophage polarization toward classically activated phenotype in inflammation // Cell. Immunol. - 2014. - Vol. 289, № 1-2. - P. 185-190. DOI: 10.1016/j.cellimm.2014.04.010
- Apoptotic Cells Induce Migration of Phagocytes via Caspase-3-Mediated Release of a Lipid Attraction Signal / K. Lauber, E. Bohn, S.M. Krober, Y. Xiao, S.G. Blumenthal, R.K. Lindemann, P. Marini, C. Wiedig [et al.] // Cell. - 2003. -Vol. 113, № 6. - P. 717-730. DOI: 10.1016/S0092-8674(03)00422-7
- Lysophosphatidylethanolamine Affects Lipid Accumulation and Metabolism in a Human Liver-Derived Cell Line / Y. Yamamoto, T. Sakurai, Z. Chen, N. Inoue, H. Chiba, S.-P. Hui // Nutrients. - 2022. - Vol. 14, № 3. - P. 579. DOI: 10.3390/nu14030579
- Darnell J.C., Osterman D.G., Saltiel A.R. Synthesis of phosphatidylinositol in rat liver microsomes is accompanied by the rapid formation of lysophosphatidylinositol // Biochim. Biophys. Acta. - 1991. - Vol. 1084, № 3. - P. 269-278. DOI: 10.1016/0005-2760(91)90069-t
- Poccia D.L., Larijani B. Phosphatidylinositol metabolism and membrane fusion. // Biochem. J. - 2009. - Vol. 418, № 2. - P. 233-246. DOI: 10.1042/bj20082105
- Pineiro R., Falasca M. Lysophosphatidylinositol signalling: new wine from an old bottle // Biochim. Biophys. Acta. -2012. - Vol. 1821, № 4. - P. 694-705. DOI: 10.1016/j.bbalip.2012.01.009
- Arifin S.A., Falasca M. Lysophosphatidylinositol Signalling and Metabolic Diseases // Metabolites. - 2016. - Vol. 6, № 1. - P. 6. DOI: 10.3390/metabo6010006
- Novel lysophosphoplipid receptors: their structure and function / K. Makide, A. Uwamizu, Y. Shinjo, J. Ishiguro, M. Okutani, A. Inoue, J. Aoki // J. Lipid Res. - 2014. - Vol. 55, № 10. - P. 1986-1995. DOI: 10.1194/jlr.R046920
- The L-a-Lysophosphatidylinositol/G Protein-Coupled Receptor 55 System Induces the Development of Nonalcoholic Steatosis and Steatohepatitis / M.F. Fondevila, U. Fernandez, M.J. Gonzalez-Rellan, N. Da Silva Lima, X. Buque, A. Gonzalez-Rodriguez, C. Alonso, M. Iruarrizaga-Lejarreta [et al.] // Hepatology. - 2021. - Vol. 73, № 2. - P. 606-624. DOI: 10.1002/hep.31290
- The oncogenic lysophosphatidylinositol (LPI) /GPR55 signaling / A. Calvillo-Robledo, R.D. Cervantes-Villagrana, P. Morales, B.A. Marichal-Cancino // Life Sci. - 2022. - Vol. 301. - P. 120596. DOI: 10.1016/j.lfs.2022.120596