Особенности действия наночастиц металлов на пролиферацию опухолевых клеток и тимоцитов

ФГУ «Ростовский научно-исследователоьский онкологический институт Росмедтехнологий», Ростов-на-Дону1

ГОУ «Саратовский государственный медицинский университет»2

Ранее нами было показано цитотоксическое и антипролиферативное действие наночастиц (НЧ) металлов на культуры опухолевых клеток in vitro.

Целью настоящей работы явилась оценка возможности индукции такого эффекта на клетки свежевыделенных солидных опухолей человека, а также изучение действия НЧ на клетки тимуса.

Материал и методы. НЧ представляют собой ультрадисперсные порошки Cu, Zn, Fe размером 300-1000 Ả, синтезированные на Саратовском плазмохимическом комплексе ФГУП РФ ГНЦ ГНИИХТЭОС. Исследование действия НЧ металлов на опухолевую и лимфоидную ткань проводили на модели диффузионных камер (ДК). Фрагменты злокачественных опухолей легких брали у больных при операции, ткань измельчали и вносили в ДК с целлюлозными фильтрами (Сынпор, диаметр пор 0,23 мкм). Туда же вносили 100 мкл взвеси НЧ металлов (1 мкг/мл), а в контрольные ДК – равный объем физиологического раствора, после чего ДК имплантировали в брюшную полость белых беспородных крыс по 3 камеры на каждую. Для оценки действия НЧ на тимоциты у интактных белых мышей, инбред-ных в пяти поколениях, брали тимусы и аналогичным образом инкубировали их фрагменты в ДК, куда вносили взвесь НЧ в том же объеме и концентрации; в контрольные камеры вносили равный объем физиологического раствора. После 6-дневной инкубации ДК в брюшной полости крыс их извлекали и разделяли на фильтры, которые фиксировали 96о этанолом, проводили через спирты с понижающейся концентрацией, окрашивали гематоксилином, проводили по ряду спиртов с повышающейся концентрацией, просветляли в ксилоле и на предметных стеклах заключали в канадский бальзам. Затем препараты ксенографтов опухолей и тимусов исследовали под микроскопом.

Результаты продемонстрировали разрушение и лизис опухолевых клеток при культивировании в присутствии НЧ Cu и Zn. Действие НЧ Fe было менее выраженным: на фильтрах наблюдались отдельные скопления опухолевых клеток. В контрольных препаратах отмечался сплошной рост опухолевых клеток в виде слоя, покрывающего весь фильтр. Подсчет опухолевых клеток с различными дистрофическими изменениями в опытных и контрольных ДК показал, что количество дистрофически измененных клеток в контрольных ДК составило 18,3±0,87%, при действии НЧ Cu – 93,4±1,09%, при действии НЧ Zn – 66,3±2,28%, при действии НЧ Fe – 37,6±1,82% (р<0,05). Несмотря на разницу способности НЧ различных металлов индуцировать дистрофию опухолевых клеток, все они проявляют выраженный повреждающий эффект на клетки рака легкого, культивируемые в ДК, максимальный у НЧ Cu и Zn. В отличие от опухолевых клеток, в клетках тимуса под действием НЧ Zn отмечены минимальные дистрофические изменения – 15,48±4,37%, против 11,9±2,21% в контроле. Культивирование с НЧ Cu и Fe вызывает повышение уровня дистрофически измененных клеток до 25,46±2,38% и 56,9±6,12% соответственно, в обоих случаях показатели статистически значимо превышают контроль (р<0,05). Действие НЧ металлов на тимус проявляется в снижении тимоцитов на 12–18% и эпителиальных клеток на 5%, за счет чего происходит повышение доли плазматических клеток и макрофагов, т.е. зрелых форм, которые, видимо, не разрушаются под действием НЧ.

Выводы. На модели культивирования ксено-графтов в диффузионных камерах установлено, что повреждающее действие НЧ Cu и Zn на клетки злокачественных опухолей легкого более значительно, чем на клетки тимуса; при этом отмечены различия в эффектах НЧ Cu, Zn и Fe. НЧ Zn, интенсивно повреждающие опухоль, являются щадящими для тимуса.