CC BY
17
Материалы XVII Всероссийского конгресса с международным участием «Фундаментальные и прикладные аспекты нутрициологии и диетологии. Лечебное, профилактическое и спортивное питание» (Москва, 29-31 октября 2018 г.)
Целью данной работы было изучение в подостром эксперименте на крысах самцах линии Вистар интегральных и биохимических показателей под влиянием ОСУНТ при пероральном пути поступления.
Материал и методы. В наших исследованиях был разработан метод длительного введения ОСУНТ и многостенных углеродных нанотрубок в биологические объекты с питьевой водой в виде дисперсий в растворе нетоксичного биосовместимого поверхностно-активного вещества «Твин-20» (пищевая добавка Е433). 4 группы животных ежедневно перорально в течение 92 сут получали ОСУНТ производства фирмы ООО «Углерод-ЧГ» (Россия, Московская обл., г. Черноголовка) в дозах 0.01, 0.1, 1,0 и 10 мг/кг массы тела (м.т.) в дисперсии (носитель твин-20) на воде. Контрольная группа получала раствор носителя. В течение эксперимента у животных еженедельно оценивали массу тела; по окончании эксперимента оценивали относительную массу внутренних органов. Биохимические показатели сыворотки определяли на биохимическом анализаторе по стандартным методикам; активность глутатионперокси-дазы - спектрофотометрическим методом; содержание небелковых тиолов в печени - спектрофотометическим методом с реактивом Эллмана. Степень окислительного повреждения ДНК оценивали по экскреции с мочой 8-гидрокси-2'-дезоксигуанозина (8-oxo-G), который определяли методом обращеннофазовой ВЭЖХ. Содержание креатинина в моче определяли спектрофотометрическим методом с пикриновой кислотой.
Результаты и обсуждение. Как показали проведенные исследования, потребление ОСУНТ приводит к неоднозначным изменениям в изученных показателях и имеет такую направленность, которая не позволяет интерпретировать их как токсические. Это относится к влиянию ОСУНТ на уровень триглицеридов, общего холестерина, активность АСТ и экскрецию креатинина. С другой стороны, для ОСУНТ оказались характерны отдельные эффекты, среди которых увеличение относительной массы печени и задержка скорости роста крыс (доза 1 мг/кг м.т.). Помимо этого, наблюдались изменения в содержании глутатиона печени, активности глутатионпероксидазы и экскреции 8-oxo-G, что свидетельствует о возможном неблагоприятном воздействии ОСУНТ на систему антиоксидантной защиты. Причем максимум прооксидантного действия ОСУНТ наблюдался не при их максимальной, а, напротив, при наименьшей (0,01 мг/кг м.т.) или промежуточной (0,1 мг/кг м.т.) дозе.
Заключение. Таким образом, в результате 92-суточной пероральной экспозиции крыс водными дисперсиями ОСУНТ наблюдался ряд биологических эффектов в отношении интегральных, биохимических показателей и состояния системы антиоксидантной защиты, не имеющих однозначной направленности и не демонстрирующих определенной зависимости от дозы наноматериала. Можно предположить, что эффекты агрегации ОСУНТ при их высоких дозах являются фактором, препятствующим проявлению их биологического действия, что нужно учитывать при комплексной оценке риска действия ОСУНТ на организм человека.
Работа проведена за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы фундаментальных научных исследований (тема ФАНО России № 0529-2014-0045).
Шумакова А.А.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АДСОРБЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ НАНОЧАСТИЦ SiO2, TiO2 И Al2O3 ПО ОТНОШЕНИЮ К ИОНАМ СВИНЦА И КАДМИЯ
ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва
Актуальность. В ходе проведения токсикологических экспериментов на лабораторных животных по изучению влияния свинца (Pb) и кадмия (Cd) при сочетанном поступлении с некоторыми видами наночастиц (НЧ) были получены данные, требующие дополнительных подтверждений. В частности это относится к бионакоплению различных элементов в органах лабораторных животных. Одним из возможных объяснений различий в уровнях накопления Pb2+ и Cd2+ при сочетанном поступлении с НЧ могут быть различия в адсорбционной способности этих НЧ по отношению к ионам Pb2+ и Cd2+. Для проверки данной гипотезы был проведен эксперимент in vitvo, характеризующий возможность адсорбции ионов Pb2+ и Cd2+ на НЧ в модельной системе.
Цель работы - определить степень адсорбции НЧ SiO2 (300 м2/г), НЧ TiO2 и НЧ Al2O3 по отношению к ионам свинца и кадмия.
Материал и методы. В качестве буфера был использован 0,05 М раствор NaHCO3 с рН 8,0, воспроизводящий среду, характерную для тонкой кишки. Растворы ионов Pb концентрацией 500, 250, 125, 62,5, 31,25, 15,63, 7,81 и 3,91 мкмоль/л готовили последовательным разведением основного стандартного раствора (1000 мкмоль/мл). Растворы ионов Cd концентрацией 200, 160, 120, 80, 40 и 20 мкмоль/л готовили последовательным разведением основного стандартного раствора (1000 мкмоль/мл). После растворения НЧ SiO2 (300 м2/г), НЧ TiO2 и НЧ Al2O3 в буферном растворе полученные суспензии обрабатывали на ультразвуковом погружном диспергаторе при мощности 2 Вт/см3 в течение 5 мин. Далее делали серию разведений, инкубировали при температуре +37°С в течение 3 ч, центрифугировали при 4500 об/мин, 1=22°С в течение 30 мин и в надосадочной жидкости определяли содержание Pb и Cd методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на приборе ICP-MS (7700x) (Agilent Technologies, Япония).
Результаты. В таблице приведены расчетные величины параметров адсорбции [Amax- максимальная предельная адсорбция, соответствующая насыщению адсорбционного слоя, мкмоль/мг; b - константа нестойкости связывания (концентрация 50%-связывания), мкмоль/мг].
Качество и безопасность пищи. Методы контроля
Изотермы адсорбции Amax и b в двойных обратных координатах
Показатель Тип наночастиц
НЧ TiO2 НЧ Al2O3 НЧ SiO2
Pb2+ Amax=11,3 мкмоль/л. b=11,8 мкмоль/мг Amax=13,1 мкмоль/л. b=33,0 мкмоль/мг Amax=14,7 мкмоль/л. b=1,6 мкмоль/мг
Cd2+ Amax= 0,16 мкмоль/л. b= 10,72 мкмоль/мг Amax= 0,067 мкмоль/л. b= 12,45 мкмоль/мг Amax= 0,24 мкмоль/л. b= 12,19 мкмоль/мг
Обсуждение. В результате исследований показано, что в случае адсорбции Pb2+ на НЧ TiO2, НЧ SiO2 и НЧ Al2O3 в пределах точности определения выполняется уравнение однослойной равновесной изотермы адсорбции по Ленгмюру. Максимальная адсорбция Pb2+ на трех видах НЧ различается незначительно. Вместе с тем прочность связывания (сродство), являющееся величиной, обратной по отношению к константе b, оказывается наибольшей в случае использования НЧ SiO2 и наименьшей - в случае НЧ Al2O3. Отсюда можно предположить, что в условиях in vivo в случае НЧ SiO2, слабо всасываемых в кишечнике, преобладает более прочное связывание ионов Pb2+ с этими НЧ с их удерживанием в просвете кишки. В случае использования НЧ Al2O3 связывание Pb2+ с ними оказывается менее прочным, что создает условия для динамического равновесия адсорбции-десорбции Pb2+ в свободном и/или связанном виде с НЧ. Пара РЬ2+/НЧ TiO2 в этом отношении занимает промежуточное положение. В случае адсорбции Cd2+ на НЧ трех видов уравнение изотермы адсорбции Ленгмюра не выполняется (зависимость между величинами, обратными адсорбции и равновесной концентрации, не аппроксимируется удовлетворительным образом уравнением линейной регрессии и в большей степени соответствует, по-видимому, гиперболической зависимости). Ввиду этого константы b и Amax не могут быть корректно определены. Причина этого, по-видимому, состоит в том, что процесс связывания ионов Cd2+ на изученных видах НЧ не подчиняется модели однослойной, полностью обратимой адсорбции.
Заключение. Возможно, вследствие различия в строении внешних электронных оболочек ионов Pb2+ и Cd2+ связывание последних на поверхности НЧ является необратимым, т.е. сопровождается формированием более прочных, чем электростатическое взаимодействие, химических связей (например, донорно-акцепторных). Кроме того, не исключено, что адсорбция Cd2+ на НЧ является, в отличие от Pb2+, многослойной. Эти обстоятельства также могут создавать условия для переноса дополнительных количеств Cd2+ в форме, связанной с НЧ, через кишечный барьер.
Работа выполнена за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы фундаментальных исследований (тема ФАНО России № 0529-2014-0029).
Шумакова А.А., Евстратова А.Д.
ВЛИЯНИЕ ОДНОСТЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК НА ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ПЕЧЕНИ И ПОЧЕК ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ
ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва
Актуальность. Одностенные углеродные нанотрубки (ОСУНТ) представляют собой композитный материал, производящийся в промышленных масштабах. Учитывая его возрастающую востребованность в различных областях промышленности (авиационная, строительство, автопромышленность, электроника и т.д.), а также при производстве упаковочных материалов и в медицине, следует принимать во внимание факт пероральной экспозиции человека, которая в настоящее время изучена недостаточно. В цикле работ, проведенных в ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» (2011-2016 гг.), изучалось влияние различных наноматериалов, поступающих перорально, на микроэлементный гомеостаз в организме.
Цель работы - изучение элементного состава тканей печени и почек лабораторных животных, получавших ОСУНТ в широком интервале доз с питьевой водой в ходе 92-дневного подострого эксперимента.
Материал и методы. В работе был исследован препарат ОСУНТ производства фирмы ООО «Углерод-ЧГ» (Россия, г. Черноголовка). Эксперимент был проведен на 80 крысах самцах линии Вистар (исходная масса 80±4 г, 5 групп по 16 крыс), которые в течение 92 дней получали с питьевой водой носитель Твин-20 (1-я, контрольная группа) или разведения в растворе носителя дисперсий ОСУНТ (со 2-й по 5-ю группы), приготовленные по стандартной методике. Доза ОСУНТ составила в группах со 2-й по 5-ю: 0,01; 0,1; 1,0 и 10 мг/кг массы тела (м.т.) соответственно. Элементный состав печени и почек (Ag, Al, Ba, Cd, Co, Cr, Cs, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, Se, V, Zn) определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) на приборе Agilent Technologies 7700х.
Результаты. В таблице приведены наиболее значимые результаты определения содержания элементов в тканях печени и почек, получавших ОСУНТ в различных дозах. При анализе полученных результатов установлено достоверное снижение содержания Pb, Cs и As в печени и почках, но данный эффект не был дозозависимым. Содержание Ag достоверно повышалось в почках. В отношении Mn, V и Mg имело место их увеличение в печени
