CC BY
22
НАНОМЕДИЦИНА ТА НАНОТЕХНОЛОГП
© Шаторна В. Ф., Гарець В. I., Нефьодова О. О., Кононова I. I., Чекман I. С. УДК 611.12-034:591.33-092.9
Шаторна В. Ф., Гарець В. I., Нефьодова О. О., Кононова 1.1., Чекман I. С.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛ1ДЖЕННЯ ВПЛИВУ НАНОСР1БЛА ТА АЦЕТАТУ СВИНЦЮ НА ЕМБР1ОГЕНЕЗ ЩУР1В
Державний заклад «Дшпропетровська медична академiя МОЗ УкраГни» (м. Днiпро)
Дослiдження виконано у рамках науково-дослiдноI роботи кафедри медично! бiологií, фармакогнозiI та ботанiки Державного закладу «Днтропетровська медична академiя МОЗ Укра!ни» «Морфогенетичнi закономiрностi ембрiогенезу пщ впливом нанометалiв» (№ державно! реестраци 0115и004879).
Вступ. Токсична дiя того або Ышого елемента ю-тотним чином залежить вщ його поширеност в на-вколишньому середовищi, у тому чи^ i вiд того, чи е така сполука природною або утворилося в результат промислово! дiяльностi людини. Нормальне функць онування оргаыв або тканин живого оргаызму мож-ливе лише для деякого штервалу допустимих зна-чень концентрацм будь-якого з'еднання, вiдхилення змiсту цього з'еднання вщ норми викликае патоло-гiчну реакцiю i е, власне, причиною токсичность При сучасному стан еколопчних проблем, коли безлiч промислових вiдходiв, хiмiчних, фiзичних факторiв впливае на оргаызм людини, актуальним i своечас-ним е дослiдження впливу мiкроелементiв певних металiв та !х наноформ на здоров'я людини взага-лi та особливо репродуктивну функцю i ембрюге-нез [1,2,3]. Для промислово розвинених областей Укра!ни проблема забруднення важкими металами особливо актуальна, а прюритетним токсикантом е свинець та його сполуки.
Також в сьогоденн неможливо не придтяти увагу новим нанотехнологiям, що розвивають-ся дуже стрiмко, в багатьох галузях господарства i в медицинi [1,4,5]. Феномен нанорозмiрного парадоксу властивостей структур з переходом вщ мiкро- до нанорозмiрiв детально ще не вивчений, але вже знайшов практичне застосування: в технМ та медико-бiологiчних галузях, у стьському господарствi, навiть в технолопях виготовлення продуктiв харчування [6,7,8]. Серед усього рiзно-манiття юнуючих наночастинок металiв особливо! уваги заслуговують наночастинки золота, цинку та срiбла [9,10]. Такий значний Ытерес викликаний перспективною використання наночастинок в медицин та фармакологи, а наносрiбло вже досить давно використовуеться в фармацп як антимiкроб-ний засiб [11,12].
Потен^ал наноматерiалiв швидко зростае i постiйно вивчаеться в рiзних галузях науки i технiки [13,14]. Щодо впливу наночастинок металiв на здоров'я людини, то сьогодн навести статистич-но достовiрнi факти виникнення хроычних хвороб неможливо. Найчастiше токсична дiя нанометалiв вивчаеться в експериментi на тваринах або на культурах клггин. Нанопатолопя постае невiдворотним явищем, супутнiм розвитку нанотехнологiй. Неви-вченим залишаеться вплив багатьох нанопродуктiв на ДНК, клггину, ембрiогенез, а iнодi i на органiзм взагалi.
Ыформа^я про безпечнiсть та потенцiйний ризик наноматерiалiв вкрай потрiбна як для забез-печення здоров'я доросло! людини так i для орга-ызму, що розвиваеться. На жаль, досить активы доогмдження з впливу наноматерiалiв на органiзм майже не торкаються дослiджень з виявлення сту-пеню ембрiотоксичностi i можливо! тератогенностi нанопродукпв.
Мета досл1дження. Дослiдити вплив цитрату наносрiбла та ацетату свинцю на хщ ембрiогенезу дослiдних тварин.
Об'ект I методи досл1дження. Матерiалом дослiдження було обрано в якостi експериментальних тварин щурiв (24 бiлих статевозртих самиць стандартно! ваги та в^). Дослiдження на тваринах проводили вщповщно до «Загальних етичних принцитв експериментiв на тваринах» (Ки!в, 2001), якi узго-джуються з бвропейською конвенцiею про захист експериментальних тварин (Страсбург, 1985).
В експериментальних моделях використовували розчин ацетату свинцю та розчин цитрату срiбла отриманого за аквананотехнолопею. Цитрати бю-металiв безпечы, бiльше того, вони проявляють антиоксидантну i радiопротекторну дiю, позитивно впливають на серцево-судинну i iмунну системи органiзму, i тому ^ сполуки найбiльш повно вщпо-вiдають вимогам, якi пред'являють до iнгредiентiв у складi продуктiв харчування [8,9]. Сучасними укра-!нськими дослщниками розроблено методи синтезу цитратiв натрт, калiю, срiбла, золота, цинку, залiза та iнших металiв.
Вибiр об'ектом дослiдження саме цих лаборатор-них тварин зумовлений низьким рiвнем у них спон-
танних вад розвитку портняно з мишами та кроля-ми. Моделювання впливу розчин1в нанометал1в на орган1зм самиц1 та опосередковано на ембрюгенез у щур1в проводили за наступним планом. Bei щури були роздiленi на 3 групи: 1 група - тварини, яким вводили розчин ацетату свинцю у дозi 0,05 мг/кг; 2 група -тварини, яким вводили розчин наносрiбла у дозi 2 мкг/кг; 3 група — контрольна. Усього було доотджено 217 об'екпв: 72 ембрюыв - контрольно! групи; 60 ембрюыв - пюля впливу ацетату свинцю; 85 ембрюни - групи впливу цитрату наносрiбла.
Згiдно загальноприйнятим шструк^ям прове-дення експериментальних робiт, розчини ацетату свинцю та наносрiбла вводили самицям через зонд один раз на добу, в один i той же час, з 1 по 19 день ваптносп (на 20-й день ваптносп проводили оперативний забм). Для отримання ембрюыв з фксованою датою розвитку у самиць визначали стадп естрального циклу шляхом вивчення вапнального мазка. Першим днем ваптносп вважа-ли день виявлення сперматозо!дв у вапнальному мазку.
Дослiдних тварин виводили з експерименту способом передозування ефiрного наркозу пюля вилу-чення матки з ембрюнами. Щурят вилучали з матки, перевiряли на тест живi-загиблi, зважували, визначали стать, фiксували у 10% розчин формалiну для подальшого гiстологiчного дослiдження.
Ембрiотоксичну дiю доотджуваних речовин ощ-нювали за наступними показниками:
1. Загальна ембрональна смертнють (ЗСЕ)
ЗСЕ = (1)
в
де А - кшьюсть живих плодiв В - кшьюсть жовтих тш вагiтностi Передiмплантацiйна смертнють (П1С)
В—(А+Б)
- (од.)'
де А - юльюсть живих плодiв Б - юльюсть загиблих(резорбованих) плодiв В - кшьюсть жовтих тт ваптност Постiмплантацiйна смертнють (Пост1С)
nie =
(2)
Пост1С —
' (ОД.)?
(3)
А+Б
де А - юльюсть живих плодiв
Б - юльюсть загиблих(резорбованих) плодiв
Кшьюсть плодiв на 1 самку.
Отриман данi оброблялись методом варiацiйноI статистики з використанням критерiIв Стьюдента.
Результати дослiдження та Ух обговорення.
Порiвняння результатiв ембрiотропноI дiI низьких доз свинцю з показниками контрольно! групи виявило пригычення ембрюнального розвитку експериментальних тварин. Базовим показником ембрютоксичност будь-яко! сполуки е середня кшьюсть ембрюыв на 1 самицю, яка в груп впливу ацетатом свинцю становила 7,5±0,53, в той час як в груп контролю даний показник знаходився на рiвнi 9,0±0,4, тобто спостерiгаеться достовiрне зниження юлькост живих плодiв на 17%. Цей самий показник
в груп впливу цитратом наносрiбла був навiть вищим за показники контрольно! групи i становив 10,63±0,4. Вiдповiдно до цього показника спосте-рiгалось i пщвищення середнiх показникiв юлькос-тi жовтих тш вагiтностi в яечниках самиць в груп впливу наносрiблом: 11,5±0,8 як по вiдношенню до групи дм ацетату свинцю — 9,88±0,53, так i до контрольно! групи 10,13±0,53.
При цьому виявлено певн вiдмiнностi у показниках передiмплантацiйно! та пос™плантацмно! смерт-ностi в дослщних групах. Так встановлено, що передiмплантацiйна смертнiсть в групi, що зазнава-ла впливу ацетатом свинцю достовiрно зросла у 2,3 рази i становила 0,23±0,06. У той же час в груп впливу наносрiблом рiвень доiмплантацiйно! смертностi становив 0,08±0,001 i навiть був менший за контрольнi показник 0,10±0,05. Пос™плантацмна смертнiсть в групi впливу наносрiбла взагалi була вiдсутня, а вплив ацетату свинцю призводив до збшьшення у 2 рази (0,02±0,02) такого показника порiвняно до контролю (0,01±0,01). Вищенаведене дае можливiсть припустити, що регуля^я чисельностi приплоду в умовах тривалого впливу агенту (впродовж всього перюду ваптност^ вщбу-ваеться переважно в доiмплантацiйний перiод для забезпечення кращих умов для розвитку потомства.
При впливi цитрату наносрiбла рiвень загально! ембрюнально! смертностi був нижчий (7,61±1,26) не тiльки в порiвняннi до групи впливу свинцем (24,05±1,33), але i за контрольнi показники (11,11±4,43) (рис.), що свiдчить про зниження ембрюлетальност пiд впливом цитрату срiбла.
Отже, при введеннi наносрiбла, спостерiгаеться покращення показникiв ембрiонального розвитку, що проявляеться збшышенням кiлькостi жовтих тш вагiтностi в яечниках самиць, кшькост живих плодiв на 1 самицю та зниженн ембрiолетальностi.
Таким чином, в друпй експериментальнiй груп з впливу цитратом наносрiбла визначалося збшьшення кшькост ембрiонiв, кiлькостi жовтих тш, що свiдчить на користь позитивно! дм цитрату наносрiбла на процеси iмплантацi! та перебiг ваптносД на репродуктивну систему та ембрюгенез. Аналiз загальних показникiв ембрiонального розвитку в грут, що отримувала наносрiбло, виявив покращення порiвняно з Ытактною групою, що проявляеться достовiрним пщвищенням кiлькостi живих ембрiонiв на 1 самицю на 12,8% - 10,63±0,4
Рис. Показники загальноГ ембрюнально'Г смертност в експериментальних групах.
проти 9,0±0,4 в контролi (р<0,05), що обумовлено пщвищенням кiлькостi жовтих тiл вагiтностi яечниюв до 11,50±0,80 проти 11,13±0,27 (р<0,05) в контролi при збiльшених показниках маси ембрюыв в rpyni впливу наносрiблом.
Висновок. Внаслiдок впливу низьких доз ацетату свинцю спостерiгаeться попршення ембрiонального розвитку експериментальних тварин, що проявляеться у збiльшеннi ембрiональноI смертност та погiршеннi показникiв загального розвитку ембрюыв. Вплив цитратом наносрiбла впродовж всього перюду вагiтностi щурiв призводить до
збтышення кiлькостi жовтих тт вагiтностi, кiлькостi живих плодiв, що обумовлене зниженням загально! та доiмплантацiйноI ембрiональноI смертностi порiвняно як з групою свинцево! iнтоксикацiI, так i по вщношенню до контролю.
Перспективи подальших дослiджень. На наш погляд, перспективними виглядають дослiдження впливу нанометалiв на ембрiогенез на гiстологiчному рiвнi та з використанням маркерiв iмуногiстохiмiI для визначення можливих порушень базових гютогенетичних процесiв.
Лiтература
1. Бтецька Е.М. Вплив свинцю у макроформi i у виглядi цитрату, отриманого за нанотехнолопею, на перебiг ваптност та антенатальний розвиток щурiв / Е.М. Бтецька, Н.М. Онул // Медицина сьогодш i завтра. - 2013. - № 2 (59). - С. 5-9.
2. Динерман А.А. Накопление свинца в плаценте и эмбрионе при его введении беременным самкам / А.А. Динерман, Н.А. Рождественская, С.И. Храмова. — Свинец в окружающей среде (гигиенические аспекты). - Москва, 1978. - С. 63-65.
3. Дуденкова Н.А. Влияние ацетата свинца на структурные изменения яичников самок белых крыс в период постнатального онтогенеза / Н.А. Дуденкова, О.С. Шубина // Современные проблемы науки и образования. - 2015. — № 2. — С. 542.
4. Доклад для международного совета по управлению риском. Управление риском для применений нанотехнологий в продуктах питания и косметических средствах / А.М. Сердюк, М.П. Гулич, В.Г. Каплуненко [и др.] // Сб.: Проблемы окружающей среды и природных ресурсов. Обзорная информация. — Москва, 2009. — Выпуск 5. — 2009. — С. 3-79.
5. Москаленко В.Ф. Нанотехнологп, наномедицина, нанофармоколопя: стан, перспективи наукових дослщжень, впровад-ження в медичну практику / В.Ф. Москаленко, Л.Г. Розенфельд, Б.О. Мовчан, 1.С. Чекман // I нац. конгр. «Человек и лекарство. — Украина». — К., 2008. — C. 167-168.
6. Наноматерiали в бюлогп. Основи нановетеринарп / В.Б. Борисевич, В.Г. Каплуненко, М.В. Косшов [та ш.] (ред. проф. В.Б. Борисевич, проф. В.Г. Каплуненко). - К.: ВД «Авщена», 2010. - 416 с.
7. Нанонаука i нанотехнологп: техшчний, медичний та сощальний аспекти / Б. Патон, В. Москаленко, I. Чекман, Б. Мовчан // Вюник нацюнальноУ академп наук УкраУни. - 2009. - № 6. - С. 18-26.
8. Нанотехнологп мiкронутрiентiв: проблеми, перспективи та шляхи лквщацп дефщиту макро - та мкроелемен^в / А.М. Сердюк, М.П. Гулiч, В.Г. Каплуненко, М.В. Косшов // Журнал Академп медичних наук УкраУни. - 2010. - Том 16, № 3. - С. 467471.
9. Сердюк А.М. Нанотехнологп мiкронутрiентiв: проблеми, перспективи та шляхи лквщацп дефщиту макро-та мкроелемен^в / А.М. Сердюк, М.П. ^ч, В.Г. Каплуненко, М.В. Косшов // Журнал АМН УкраУни. — 2010. — № 1. — С. 107-114.
10. Цитрат цинку, отриманий за аквананотехнолопею: хiмiчна та бюлопчна характеристика (оцшка хiмiчноУ чистоти та бюлопчноУ доступности / М.П. Гулiч [та ш.] // Довктля та здоров'я. — 2011. — № 2. — С. 44-49.
11. Чекман 1.С. Протимкробш властивост наносрiбла / 1.С. Чекман, А.В. Рибачук // Укр. наук.-мед. молодiжний журнал. — 2009. — № 2. — С. 32-36.
12. Шаторна В.Ф. Дослщження впливу нанометалiв на стан репродуктивноУ функцп в ембрiогенезi / В.Ф. Шаторна, В.1. Га-рець, О.О. Савенкова [та ш.] // Таврический медико-биологический вестник. — Матерiали IV Нацюнального конгресу АГЕТ УкраУни. — ^мферополь. — 2013. — № 1, Т. 16, ч. 1. - С. 246-251.
13. Caruthers S.D. Nanotechnological application in medicine / S.D. Caruthers, S.A. Wickline, G.M. Lanza // Current Opinion Biotechnology. - 2007. - Vol. 18. - P. 26-30.
14. Chen X. Nanosilver: a nanoproduct in medical application / X. Chen, H.J. Schluesener // Toxicol. Lett. - 2008. - Vol. 176, № 1. - Р. 1-12.
УДК: 611.12-034:591.33-092.9
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛ1ДЖЕННЯ ВПЛИВУ НАНОСР1БЛА ТА АЦЕТАТУ СВИНЦЮ НА ЕМБР1ОГЕНЕЗ ЩУР1В
Шаторна В. Ф., Гарець В. I., Нефьодова О. О., Кононова I. I., Чекман I. С.
Резюме. Метою до^дження було визначення впливу цитрату наносрiбла та ацетату свинцю на хщ ембрюгенезу щурiв при внутршньошлунковому введены впродовж всього перюду ваптность Матерiалом доотдження були 6^í щури, в експериментальних моделях використовували розчин ацетату свинцю та розчин цитрату срiбла отриманого за аквананотехнолопею. Визначали показники перед1мплантацмно1 та пос™плантацмно1 смертности загальноУ ембрюнально1 смертност та масометричн показники ембрюыв в дослщних групах.
Внаслщок впливу низьких доз ацетату свинцю спостертаеться попршення ембрюнального розвитку експериментальних тварин, що проявляеться у збтышены ембрюнально1 смертност та попршены показниюв загального розвитку ембрюыв. Вплив цитратом наносрiбла впродовж всього перюду ваптност щурiв призводить до збтышення ктькост жовтих тт ваптносД ктькост живих плодiв, що обумовлене зниженням загально1 та доiмплантацiйноI ембрюнально1 смертност порiвняно як з групою свинцево1 штоксикаци, так i по вщношенню до контролю.
Ключовi слова: наносрiбло, ацетат свинцю, ембрюгенез, ембрюнальна смертнють.
УДК: 611.12-034: 591.33-092.9
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАНОСЕРЕБРА И АЦЕТАТА СВИНЦА НА ЭМБРИОГЕНЕЗ КРЫС
Шаторная В. Ф., Гарец В. И., Нефедова Е. А., Кононова И. И., Чекман И. С.
Резюме. Целью исследования было определение влияния цитрата наносеребра и ацетата свинца на ход эмбриогенеза крыс при внутрижелудочном введении в течение всего периода беременности. Материалом исследования стали белые крысы, в экспериментальных моделях использовали раствор ацетата свинца и раствор цитрата серебра полученного с использованием аквананотехнологии. Определяли показатели предимплантационной и постимплантационной смертности, общей эмбриональной смертности и массометрические показатели эмбрионов в исследуемых группах.
Вследствие воздействия низких доз ацетата свинца наблюдается ухудшение эмбрионального развития экспериментальных животных, что проявляется в увеличении эмбриональной смертности и ухудшении показателей общего развития эмбрионов. Влияние цитратом наносеребра в течение всего периода беременности крыс приводит к увеличению количества желтых тел беременности яичников, количества живых плодов, что обусловлено снижением общей и доимплантационной эмбриональной смертности в сравнении как с группой свинцовой интоксикации, так и по отношению к контролю.
Ключевые слова: наносеребро, ацетат свинца, эмбриогенез, эмбриональная смертность.
UDC: 611.12-034:591.33-092.9
EXPERIMENTAL STUDY OF INFLUENCE NANOSILVER AND LEAD ACETATE TO EMBRYOGENESIS IN RATS
Shatorna V. F., Harets V. I., Nefodova O. O., Kononova I. I., Shekman I. S.
Abstract. Information on safety and potential risks of nanomaterials impact badly needed for health as an adult and for the developing organism. Unfortunately, very active research on the effect of nano to organism hardly affect research to identify the extent possible teratogenicity and embryo of nanoproducts.
The aim of the study was to determine the effect of nanosilver citrate and lead acetate on the course of embryogenesis of rats at intragastric introduction throughout pregnancy. Research materials were white rats in the experimental models used lead acetate solution and the solution of silver citrate obtained by aqua nanotechnology.
We determined the rates preimplantation and post implantation mortality, general mortality and fetal mass-metric indicators of embryos in research groups.
Found that preimplantation mortality in the group exposed to lead acetate significantly increased by 2.3 times compared to the control and was 0,23±0,06.
At the same time the group of nanosilver exposure level preimplantation mortality was 0,08±0,001 and was even lower than the benchmark (0,10±0,05). Post implantation mortality in a group of nanosilver exposure in general was absent, and the effect of lead acetate resulted in increased 2 times (0,02±0,02) of the index compared to controls (0,01±0,01).
Under the influence of citrate nanosilver levels of general embryonic mortality was lower (7,61±1,26) not only in comparison to the impact of lead (24,05±1,33), but also benchmarks (11,11±4,43), indicating a decrease embryo mortality under the influence of silver citrate.
Analysis of the general indicators of embryonic development in the experimental group of influence of citrate of nanosilver was determined to increase the number of embryos, number of corpora lutea, which testifies to the positive effect of citrate nanosilver on the processes of implantation and pregnancy, reproductive system and embryogenesis.
In the group receiving nanosilver observed improvement in embryonic development compared to the intact group, shown significant increase in the number of live embryos 1 female to 12,8% — 10,63±0,4 to 9,0±0,4 (p<0.05), due to the increase in the number of corpora lutea ovarian pregnancy to 11,50±0,80 to 11,13±0,27 (p<0.05) in control with increased rates of weight embryo group nanosilver exposure.
Conclusion. Due to the impact of low doses of lead acetate deterioration observed embryonic development of experimental animals, manifested in increasing embryonic mortality and deterioration of general development of embryos. Effect of citrate nanosilver throughout pregnancy in rats leads to increase in the number of corpora lutea of pregnancy, number of live fetuses, due to a decrease in general and pre implantation embryonic mortality compared with the group as lead intoxication and in relation to the control.
Keywords: nanosilver, lead acetate, embryogenesis, embryonic mortality.
Рецензент — проф. Кочина М. Л.
Стаття надшшла 28.11.2016 року
