Токсические эффекты ультрадисперсных форм металлов (Mo и MoO3) в эксперименте in vivo

Несмотря на возрастающие объемы применения наночастиц (НЧ) в промышленности, существует серьезная нехватка информации относительно их воздействия на здоровье человека и окружающую среду. Так, наноматериалы на основе молибдена привлекают внимание из-за сверхвысокой удельной площади поверхности и уникальных оптических, электронных, каталитических и механических свойств, однако, обладая высокой проникающей способностью, молибден может в избытке накапливаться в органах и тканях организма, влияя на их структурную целостность и функциональную активность. В настоящей работе у подопытных крыс впервые установлен гепатотропный эффект наночастиц Mo и MoO3 на основании оценки степени активации маркера апоптоза каспазы 3, отмечено снижение двигательной активности и подавление эмоционального состояния животных, а также зафиксировано снижение массы их тела и печени на фоне увеличения массы головного мозга при однократном внутрибрюшинном введении НЧ. Нашей целью было изучение общего воздействия наночастиц Moи MoO3 на рост и развитие внутренних органов крыс, особенности изменения двигательной и эмоциональной активностей животных, а также оценка их гепатотропного эффекта на основании оценки степени активации маркера апоптоза каспазы 3. Биомедицинские исследования проводили на 30 белых крысах-самцах линии Wistar массой 110-180 г. В качестве источников микроэлементов использовали НЧ Mo и MoO3, полученные методом плазмохимического синтеза. Экспериментальные животные были разделены на пять групп ( n = 6). Крысам I и II опытных групп однократно внутрибрюшинно вводили НЧ Mo в дозе 1,0 и 25,0 мг/кг; животным III и IV опытных групп - НЧ MoO3 в дозе 1,2 и 29,0 мг/кг. Особям из контрольной группы в течение эксперимента вводили изотонический раствор хлорида натрия (0,9 % NaCl) в эквивалентном объеме. По окончании эксперимента (на 14-е сут) крыс декапитировали под нембуталовым наркозом. Проводили анатомическую разделку и взвешивание внутренних органов (печень и головной мозг). В течение опыта ежесуточно контролировали рост всех особей посредством индивидуального взвешивания. Полученные данные были использованы для учета изменений абсолютной массы тела и расчета соотношения массы исследуемых органов к массе тела. Для выявления готовности клеток печени к запрограммированной клеточной гибели иммуногистохимически выявляли каспазу 3 («Biocare Medical, LLC», США) в цитоплазме и ядрах гепатоцитов при окрашивании срезов. Тест «открытое поле» использовали для оценки эмоциональной, двигательной активность и поведения экспериментальных животных. Эмоциональный фактор оценивали по степени тревожности и страха (числу фекальных болюсов), а также грумингу (число причесываний, умываний и прочих элементов ухода). Система Инфракрасный актиметр в комплекте с системой Панель с отверстиями (ACT-01, «Orchid Scientific & Innovative India Pvt. Ltd.», Индия) позволила оценить спонтанную двигательную активность (ДА) животных. Эксперименты выявили токсическое воздействие наночастиц Mo и MoO3 на функционирование некоторых систем организма, в частности было установлено снижение массы тела и печени крыс на фоне увеличения массы головного мозга. Максимальное снижение массы тела зафиксировали у животных, получавших 25,0 мг/кг Mo и 1,2 мг/кг МоО3. К достоверному снижению (p ≤ 0,05) массы печени приводило введение НЧ Mo как в низкой, так и в высокой дозе (соответственно на 14,3 и 16,1 %) и МоО3 в дозе 1,2 мг/кг (на 33,5 %). Введение Mo в дозе 1,0 мг/кг, 25 мг/кг и МоО3 в дозе 1,2 мг/кг вызывало достоверное (p ≤ 0,05) увеличение массы головного мозга соответственно на 10,9; 3,85 и 5,49 %. Увеличение массы головного мозга, возможно, за счет отечности органа, приводило к изменению поведенческих реакций и двигательной активностей крыс, что свидетельствовало о нейротоксическом действии НЧ Mo и MoO3, степень выраженности которого напрямую зависела от времени после введения и дозировки частиц. Было отмечено снижение ДА крыс на 1-е и 7-е сут после введения Mo, причем активность снижалась с увеличением дозировки (чем выше дозировка, тем ниже активность). Наименьшие показатели ДА были получены на 14-е сут после введения 29,0 мг/кг МоО3. Эмоциональная активность крыс снижалась при введении НЧ Mo и МоО3 во всех изученных дозировках, наибольший эффект был зафиксирован на 1-е и 7-е сут эксперимента. Иммуногистохимическая реакция с маркером апоптоза каспазой 3 выявила усиление экспрессии этого фермента в клетках печени самцов крыс линии Wistar при введении им наночастиц Mo и MoO3. Обнаруженная активация маркера зависела не только от дозы и времени после инъекции, но и от степени деструктивных изменений в органе на фоне введения НЧ. Более тяжелые поражения печени, наблюдаемые при введении НЧ, сопровождались более слабой активацией каспазы 3 по сравнению с контролем.