CC BY
70
10. Суханова Ю.А. Микромицеты - контаминанты больничных помещений: Дисс. ... канд. мед. наук. СПб.; 2009.
11. Пунченко О.Е., Косякова К.Г. Оценка микробной контаминации сотовых телефонов студентов медицинского вуза. В кн.: Материалы III Международного конгресса по профилактике инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2013; 6 (73): 109-10.
12. МУК 4.2.2942-11. Методы санитарно-бактериологических исследований объектов окружающей среды, воздуха и контроля стерильности в лечебных организациях. Утв. Главным государственным санитарным врачом РФ15.07.2011. М.; 2011.
13. Savini V., Barbarini D., Polakowska K., Gherardi G., Biaiecka A. et al. Methicillin-resistant Staphylococcus pseud-intermedius infection in a bone marrow transplant recipient. J. Clin. Microbiol. 2013; 51 (5): 1636-8.
14. Stegmann R., Burnens A., Maranta C.A., Perreten V. Human infection associated with methicillin-resistant Staphylococcus pseudintermedius ST71. J. Antimicrob. Chemother. 2010; 65 (9): 2047-8.
References
1. Resolution of Rospotrebnadzor № 146. On the prevention of nosocomial infections. 29 November, 2012. Available at: http://34.rospotrebnadzor.ru/documents/ros/80337/ (Accessed 05 February 2014). (in Russian)
2. SanPiN 2.1.3.2630-10. Sanitary requirements for organizations engaged in medical activities, approved by Resolution of Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation N 58. 18 May, 2010. Moscow; 2010. (in Russian)
3. Methods of bacteriological examination of opportunistic pathogens in clinical microbiology. Guidelines. Approved by Ministry of Health of the RSFSR. 19 December, 1991. Moscow; 1991. (in Russian)
4. Methodical instructions 4.2.1089-02. Use of the device of air disinfection UOV "Potok 150-M-01" and the control of microbial contamination of air during its operation, approved by Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation. 04 January, 2002. Moscow; 2002. (in Russian)
5. SanPiN 2.1.3.1375-03. Hygienic requirements for placement, structure, equipment and operation of hospitals, maternity hospi-
tals and other medical organizations, approved by Resolution of Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation N 124. 06 June 2003 (ed. 04 March, 2010). Moscow; 2003. (in Russian)
6. State Standard R 52539-2006. The air cleanliness in hospitals. General requirements. Moscow: Standartinform Publ.; 2006. (in Russian)
7. The Order N 720 of USSR Ministry of Health. On the improvement of medical care for patients with purulent surgical diseases and strengthening measures to combat nosocomial infection. Approved by Minister of Health of USSR. 31 July, 1978. Moscow; 1978. (in Russian)
8. Sukhanova Yu., Vasil'eva N., Bogomolova T. Prevalence of Aspergillus spp. in hospital air. In: Abstract Book of 16-th Congress of the International Society for Human and Animal Mycology. Paris, France. 25-29 June, 2006: 0566.
9. Sukhanova Yu.A. Measures of prophylaxis and organization of mycological monitoring of hospital environments. In: Proceeding of the scientific-practical conference in medical mycology (XII Kashkin readings). Problems in medical mycology. St. Petersburg; 2009; vol. 11 (pt 2): 116. (in Russian)
10. Sukhanova Yu.A. Micromycetes - contaminants of hospital environments: Dis. St.-Petersburg; 2009. (in Russian)
11. Punchenko O.E., Kosyakova K.G. Evaluation of microbial contamination of medical students' mobile phones. In: Proceeding of the III International Congress on the prevention of health-care associated infections. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika. 2013; 6 (73): 109-10. (in Russian)
12. Methodical instructions 4.2.2942-11. Methods of sanitary-bacteriological studies of the environment, air and sterility control in medical organizations. Approved by Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation. 15 July, 2011. Moscow; 2011. (in Russian)
13. Savini V, Barbarini D., Polakowska K., Gherardi G., Biaiecka A. et al. Methicillin-resistant Staphylococcus pseudintermedius infection in a bone marrow transplant recipient. J. Clin. Microbiol. 2013; 51 (5): 1636-8.
14. Stegmann R., Burnens A., Maranta C.A., Perreten V. Human infection associated with methicillin-resistant Staphylococcus pseudintermedius ST71. J. Antimicrob. Chemother. 2010; 65 (9): 2047-8.
Поступила 28.02.14 Received 28.02.14
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2014 УДК 613.31:615.916.076.9
Хрипач Л.В., Рахманин Ю.А., Михайлова Р.И., Князева Т.Д., Коганова З.И., Железняк Е.В., Савостикова О.Н., Алексеева А.В., Каменецкая Д.Б., Рыжова И.Н., Круглова Е.В., Ревазова Т.Л.
ВЛИЯНИЕ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК И АКТИВИРОВАННОГО УГЛЯ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ВВЕДЕНИИ ПРЕПАРАТОВ КРЫСАМ С ПИТЬЕВОЙ ВОДОЙ
ФГБУ «НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина» Минздрава России, 119121, Москва, РФ
В хроническом 6-месячном эксперименте на крысах изучено влияние введения с питьевой водой многослойных углеродных нанотрубок (УНТ; наружный диаметр 15-40 нм, длина > 2 мкм) и активированного угля (АУ; диаметр 10-100 мкм) на биохимические показатели состояния организма в пробах крови животных. Оба препарата через 2 нед после начала опыта вызывали окислительный стресс, на более поздние сроки - изменения содержания в крови кортизола, общего белка и сывороточных маркеров повреждения тканей печени и почек. Таким образом, в отличие от литературных данных, свидетельствующих о значительно более высокой (асбестоподобной) токсичности УНТ по сравнению с микрочастицами угля и фуллеренами при ингаляционном пути введения, мы не нашли существенных различий между влиянием УНТ и АУ на биохимические маркеры при введении с питьевой водой.
Ключевые слова: многослойные углеродные нанотрубки; активированный уголь; хронический эксперимент; крысы; пробы крови; биохимические маркеры токсичности.
Для корреспонденции: Хрипач Людмила Васильевна; [email protected] For correspondence: Khripach Ludmila; [email protected]
Khripach L.V., Rakhmanin Iu. A., Mikhajlova R. I., Knyazeva T. D., Koganova Z. I., Zheleznyak E.V., Savostikova O. N., AlekseevaA. V., KameneckayaD. B, RyzhovaI. N, KruglovaE. V., Revazova T. L. - BIOCHEMICAL EFFECTS OF CHRONIC PERORAL ADMINISTRATE OF CARBON NANOTUBES AND ACTIWED CHARCOAL IN DRINKING WATER IN RATS
A. N. Sysin Research Institute of Human Ecology and Environmental Health, 119121, Moscow, Russian Federation
Chronic 6-month experiment was carried out in rats, which received drinking water with multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), diameter of 15 - 40 nm, length > 2 mkm) or activated charcoal (AC, diameter of 10 - 100 mkm), blood samples of the animals were usedfor assessment of biochemical markers. Both coal compounds induced the appearance of signs of oxidative stress 2 weeks after the beginning of the experiment and alteration of serum markers of liver and renal damage, as well as changes of cortisol and protein serum concentrations later. Thus, despite of known high (asbest-like) inhalation toxicity of carbon nanotubes in comparison with other carbon allotrops (fallerenes and black carbon), we have found similar effects of MWCNTs and carbon microparticles in orally treated rats.
Key words: multiwall carbon nanotubes; activated charcoal; chronic experiment; rats; blood samples; biochemical markers of toxicity.
За последние два десятилетия нанотехнологии превратились в передовой фронт развития науки и техники. Наиболее известными наноматериалами на основе атомов углерода являются наноалмазы, фуллерены и углеродные нанотрубки (УНТ). УНТ образуются при высокотемпературном скручивании графеновой плоскости и представляют собой полые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной от одного до нескольких сотен микрон. Это большое семейство, представители которого различаются по характеру скручивания графеновой поверхности (хиральному вектору), количеству слоев в стенке (однослойные и многослойные) и наличию «шапочки» на одном из концов (открытые и замкнутые). УНТ обладают уникальными электрическими, магнитными, оптическими и механическими свойствами, позволяющими прогнозировать их крупнотоннажное производство уже в ближайшем будущем. В настоящее время активно разрабатываются технологии промышленного использования УНТ при производстве прочных композитных материалов, транзисторов, светодиодов, плоских мониторов и т. д.; имеются также некоторые биомедицинские разработки [1]. По оценкам экономистов, в течение 2007-2008 гг. производство УНТ во всем мире составляло около 350 т в год [2], и эта величина, несомненно, будет расти.
В то же время УНТ в отличие от близкородственных фуллеренов (полых графеновых сфер) обладают достаточно высокой токсичностью. В опытах на лабораторных животных при внутритрахеальной или фа-рингеальной аспирации препаратов токсичность УНТ значительно превышала токсичность аморфного угля и кварцевой пыли и оказалась сравнимой с токсичностью асбеста [3-12]. С учетом всей совокупности имеющихся литературных данных по неканцерогенным респираторным эффектам УНТ на лабораторных животных Национальный институт охраны труда США рекомендовал предельную концентрацию УНТ в воздухе рабочих мест (NIOSH REL) на уровне 1 мкг/м3 [13]. Аналогичный норматив (Provisional Threshold Level ,), установленный в Японии в рамках проекта NEDO по результатам 20 специально проведенных унифицированных экспериментов по ингаляционному и интратрахеально-му введению восьми образцов УНТ мышам и крысам, составил 0,2 мг/м3 [14]. 200-кратное различие между этими расчетными величинами, по-видимому, отражает сильные и слабые стороны каждого из подходов - с одной стороны, унификация протоколов позволяет провести более точный анализ зависимостей доза-эффект, с другой - учет всех имеющихся литературных данных отражает гораздо большее разнообразие конкретных об-
разцов УНТ по сравнению с восьмью отобранными для проекта NEDO. Не исключено, что единый норматив для содержания в воздухе УНТ, токсичность которых меняется в зависимости от диаметра, длины, жесткости, количества слоев и модификации поверхности полярными группами, установить не удастся [8].
Тем не менее, несмотря на разногласия, исследования по оценке опасности УНТ при их поступлении в организм человека с атмосферным воздухом уже идут полным ходом. В то же время опасность УНТ при поступлении в организм человека из других объектов окружающей среды (пищевых продуктов, питьевой воды, воды поверхностных водоемов, донных отложений) в опытах на животных изучена слабо и представлена небольшим количеством разноплановых работ в основном по внутрижелудочному (в/ж) введению. Показано, что скорость выведения из организма меченных 14С-таурином УНТ при в/ж введении мышам в 60 раз выше, чем при внутритрахеальном [15]. Не найдено изменений гематологических и стандартных биохимических показателей при в/ж введении УНТ крысам в дозе от 0,125 до 12,5 мг/кг в сутки в течение 28 дней [16]. Обнаружено достоверное, но небольшое увеличение содержания продуктов окислительного повреждения ДНК в печени и легких крыс после однократного в/ж введения 0,64 мг/кг однослойных УНТ [17]. Выявлено дозозависимое снижение массы тимуса у беременных крыс при в/ж введении многослойных УНТ в дозах от 40 до 1000 мг/кг в сутки, не сопровождавшееся признаками эмбриональной токсичности у потомства [18]. Напротив, введение многослойных УНТ с питьевой водой в дозе 30 мг/кг в сутки в течение 1 мес не вызывало негативных изменений репродуктивной функции у самок мышей, однако приводило к бесплодию у самцов [19]. Проведено также два исследования по введению многослойных УНТ с пищей [20] и питьевой водой [21], описывающих местные изменения тканей желудочно-кишечного тракта.
В данном исследовании впервые поставлена цель изучить влияние УНТ на биохимические показатели состояния организма лабораторных крыс при хроническом поступлении наночастиц с питьевой водой. Мы использовали отечественный углеродный наноматериал «Тау-нит», представляющий собой смесь многослойных УНТ и углеродных нановолокон конического сечения. Для сравнения параллельно использовали препарат микродисперсного активированного угля (АУ).
Материалы и методы
В работе использовали препарат многослойных УНТ производства ООО «НаноТехЦентр», г. Тамбов (коммерческое название «Таунит», наружный диаметр на-
Таблица 1
Скорость водопотребления (в мл/сут на одну крысу) при введении в питьевую воду УНТ и АУ в указанной концентрации
Группа крыс Среднемесячная скорость водопотребления Средние значения за весь период эксперимента
октябрь ноябрь декабрь январь февраль март М ± m % Р
Контроль 27,6 31,4 27,2 22,5 27,4 31,3 27,9 ± 1,3 100 -
УНТ 1,5 мг/л 27,2 26,6 20,2 15,3 19,7 21,8 21,8 ± 1,8 78,1 0,023*
УНТ 0,75 мг/л 28,0 29,9 25,9 16,9 20,8 23,9 24,2 ± 1,9 86,7 0,151
АУ 0,3 мг/л 24,6 30,1 22,7 20,8 22,8 26,0 24,5 ± 1,3 87,8 0,104
АУ 0,15 мг/л 23,6 24,2 18,4 16,4 19,1 21,6 20,5 ± 1,3 73,5 0,002*
нотрубок 15-40 нм, внутренний диаметр 3-8 нм, длина > 2 мкм); препарат микродисперсного АУ производства ОАО «Сорбент», г. Пермь (коммерческое название «Фло-тосорб» марки А, ТУ 2162-325-05795731-2007), с частицами размером 10-100 мкм; нелинейных белых крыс (самцы) из питомника «Столбовая» Московской области с исходной массой около 300 г.
Животных (по 6 крыс в каждой группе) содержали в стандартных условиях вивария с безлимитным доступом к питьевой воде. Контрольные животные получали водопроводную воду, животные опытных групп - приготовленные на ее основе коллоидные растворы УНТ и АУ в двух концентрациях. Для приготовления коллоидных растворов навеску препарата массой 1 г вносили в 1 л водопроводной воды, диспергировали частицы с помощью ультразвукового гомогенизатора Sonopuls HD 3200 в течение 30 с и отстаивали в течение 3 сут для осаждения более крупных частиц и их конгломератов. Гравиметрический анализ надосадочных жидкостей проводили в отдельном опыте путем измерения массы сухого остатка на нейлоновых фильтрах «Mil-lipore" с диаметром пор 0,2 мкм после пропускания через них определенного объема надосадочной жидкости и последующего высушивания фильтра при 50оС в течение 2 ч [22]. По данным гравиметрического анализа, массовые концентрации частиц в надосадочных жидкостях составили 1,5 мг/л для УНТ и 0,3 мг/л для АУ. Полученные надосадочные жидкости использовали в качестве питьевой воды для животных опытных групп в неразведенном виде и после разведения в 2 раза водопроводной водой.
Учет количества выпитой крысами жидкости проводили ежедневно, взвешивание животных - 1 раз в неделю. Через 2, 5, 12 и 24 нед после начала опыта в пробах крови из подъязычной вены крыс определяли ряд биохимических показателей.
В соответствии с рекомендациями Организации экономического развития и сотрудничества по тестированию химических веществ использовали два блока биохимических маркеров:
• клинико-лабораторные - сывороточная активность АЛТ и щелочной фосфатазы (ЩФ), содержание в сыворотке креатинина, общего белка, общего холестерина и холестерина липопротеидов высокой плотности (ЛПВП);
• неспецифические маркеры повреждения - активность глутатионредуктазы (ГР) в эритроцитах, интенсивность индуцированной перекисью водорода люминол-зависимой хемилюминесценции (ЛЗХЛ) сыворотки, содержание в ней SH-групп, общего кортизола и активность лизосомального фермента Р-Ы-ацетил-D-глюкозаминидазы (NAG).
Достоверность межгрупповых различий изучавшихся показателей оценивали с помощью двустороннего непараметрического теста Манна-Уитни.
Результаты и обсуждение
Расчетные дозы УНТ и АУ. Результаты проведенного эксперимента показали, что введение в питьевую воду УНТ и АУ не влияло на скорость прибавления массы животных (р = 0,99 в тесте Краскела-Уоллиса), но снижало потребление крысами питьевой воды на 12-26% (табл. 1). Как это видно из табл. 1, водопотребление имело также существенные сезонные изменения с максимумом в октябре-ноябре (1-й и 2-й месяцы эксперимента) и минимумом в январе (4-й месяц), которые видны во всех группах животных, включая интактный контроль.
На рис. 1 показаны соответствующие различия в поступлении изучавшихся препаратов в организм подопытных животных (в мг/кг массы в сутки), рассчитанные, исходя из данных по водопотреблению и изменению массы животных. В частности, при введении с питьевой водой УНТ в одной и той же концентрации 1,5 мг/л среднесуточные дозы поступления УНТ в организм крыс снижались от 0,119 мг/кг в октябре (1-й месяц эксперимента) до 0,045 мг/кг в январе (4-й месяц), далее эта величина немного увеличивалась, составив в марте 0,054 мг/кг. Аналогичные сезонные изменения среднесуточных доз изучаемых препаратов видны и в остальных экспериментальных группах животных. Средние значения поступления УНТ и АУ в организм подопытных крыс за все время эксперимента (в мг/кг в сутки) составили: УНТ 1,5 мг/л - 0,07 ± 0,011; УНТ 0,75 мг/л
Рис. 1. Расчетные значения поступления в организм подопытных животных УНТ и АУ (в мг на 1 кг массы в сутки) в хроническом 6-месячном эксперименте по введению изучаемых препаратов крысам с питьевой водой в указанной концентрации.
Таблица 2
достоверные изменения биохимических показателей (в % от значений в контрольной группе) при хроническом введении крысам с питьевой водой АУ в течение 6 мес
Время С, мг/л Корти- зол ЛЗХЛ ЗН- группы ГР NAG АЛТ ЩФ Холестерин ЛПВП- холестерин Креати-нин Белок
2 нед 0 0,15 0,3 т 118,9 Т 126,6 - -
5 нед 0 0,15 4 53,6 4 58,6 4 75,0 Т 118,9
0,3 4 51,2 т 133,0 4 57,6 4 61,0 Т 147,5 Т 110,4
3 мес 0 0,15 0,3 т 168,6 т 201,4 4 57,2 4 62,8 4 59,9 4 66,8 Т 142,2 Т 141,2 Т 128,9
6 мес 0 0,15 4 69,9
0,3 4 70,5 Т 114,6 т 149,6 4 65,6 Т 123,3 Т 114,5
Примечание. Здесь и в табл. 2: 4 - достоверное снижение; Т - достоверное увеличение; пропущенные ячейки - нет достоверных отличий от интактного контроля; тире - показатель не измерялся; ЛПВП - липопротеины высокой плотности.
Таблица 3
достоверные изменения биохимических показателей (в % от значений в контрольной группе) при хроническом введении крысам с питьевой водой УнТ в течение 6 мес
Время С, мг/л Корти- зол ЛЗХЛ ЗН- группы ГР NAG АЛТ ЩФ Холестерин ЛПВП- холестерин Креати-нин Белок
2 нед 0 0,75 1,5 Т 114,5 Т 119,7 Т 170,7 - -
5 нед 0
0,75 4 56,3 4 75,0 4 47,3 4 58,3 4 72,7 Т 139,1
1,5 4 43,7 4 46,4 4 53,0 Т 125,6
3 мес 0 0,75 1,5 Т 163,2 Т 160,5 Т 153,1 Т 147,1 Т 138,0 Т 142,3 Т 121,2 Т 116,0
6 мес 0 0,75 1,5 4 60,6 Т 145,8 4 65,9 4 72,7 Т 171,5
- 0,039 ± 0,006; АУ 0,3 мг/л - 0,016 ± 0,001; АУ 0,15 мг/л
- 0,007 ± 0,001.
Биохимические эффекты УНТ и АУ. В табл. 2, 3 и на соответствующих им рис. 2, а, б показаны только те изменения изучавшихся биохимических маркеров, которые достоверно отличались от соответствующих контрольных значений в двустороннем тесте Манна-Уитни с принятой в биологии границей достоверностир < 0,05. Статистически недостоверные изменения показателей заменены в табл. 2, 3 пустыми графами, а на рис. 2 - значениями 100%. Как это видно из представленных данных, введение УНТ и АУ с питьевой водой сопровождалось достаточно сходными изменениями изучавшихся биохимических маркеров состояния организма крыс. В обоих случаях ранние изменения на срок 2 нед после начала опыта заключались в дозозависимом увеличении маркера окислительного стресса - интенсивности ЛЗХЛ сыворотки крови, а в более поздние сроки возникали
достоверные изменения содержания в крови кортизола, общего белка и маркеров повреждения печени и почек.
Влияние на маркеры повреждения печени и почек. В частности, через 5 нед после начала опыта оба препарата вызвали снижение сывороточной активности АЛТ (признак функциональной депрессии клеток печени [23]) на фоне снижения содержания в крови кортизола, а через 3 мес - достоверное увеличение активности АЛТ, свидетельствующее о повреждении наружных мембран гепатоцитов на фоне повышения уровня кортизола. Двухфазные изменения сывороточной активности АЛТ (снижение на ранних сроках опыта и увеличение на более поздних) мы ранее наблюдали и при хроническом введении с питьевой водой других препаратов: нано- и ионной форм серебра [24] и мицеллата кальция [25].
Различия между влиянием сравниваемых препаратов на использовавшиеся маркеры повреждения печени (АЛТ и ЩФ) выявляли только в конце опыта на срок
Рис.2. Достоверные изменения биохимических показателей (в % от значений в контрольной группе) при введении крысам с питьевой водой АУ (а) и многослойных УНТ (б) в течение 6 мес.
По осиХ- биохимические маркеры (слева направо в порядке их расположения в табл. 2, 3); по оси У - временные интервалы и концентрация (0,5 и 1 усл. ед.) препаратов в питьевой воде увеличиваются в глубь диаграммы; по оси 2 - достоверные изменения маркеров (в % от контрольных значений; все недостоверные изменения заменены на 100 %).
6 мес. У крыс, получавших АУ, активность АЛТ при более низкой дозе нормализовалась, а при более высокой снизилась по сравнению с предыдущей временной точкой, но оставалась достоверной (123% от контроля; р = 0,041). У крыс, получавших УНТ, активность АЛТ нормализовалась при обеих дозах, но было обнаружено скачкообразное увеличение сывороточной активности ЩФ при более высокой дозе (в 1,7 раза; p = 0,009). Это может быть следствием частичной обтурации желчных протоков, по которым выводится из организма данный экскреторный фермент, синтезируемый гепатоцитами. Еще одним источником ЩФ в периферической крови являются остеобласты, но в данном случае трудно предположить последовательность событий, которые могли бы приводить к повреждению костной ткани животных, хотя исключить этот вариант невозможно.
Оба препарата практически не влияли на использовавшиеся маркеры обмена холестерина, вызывали транзитное повышение содержания в сыворотке маркера повреждения почек - креатинина, а начиная со срока наблюдения 5 нед - достоверные изменения сывороточной активности лизосомального фермента NAG (снижение на 30-50% во всех экспериментальных группах животных, кроме крыс, получавших УНТ, у которых наблюдали эпизод достоверного повышения активности NAG в 1,5 раза на срок 3 мес).
Из всех цитированных выше источников по оценке токсичности УНТ при пероральном пути введения мы можем ориентировочно сравнить свои данные только с работой M. Matsumoto и соавт. [16], в которой было продемонстрировано отсутствие изменений гематологических и клинико-лабораторных биохимических показателей при ежедневном в/ж введении однослойных и многослойных УНТ нелинейным крысам Crl:CD(SD) в дозе от 0,125 до 12,5 мг/кг в сутки в течение 1 мес с
одной временной точкой в конце опыта. В нашем опыте через сходный срок 5 нед после начала введения крысам многослойных УНТ с питьевой водой в дозе 0,063 и 0,119 мг/кг в сутки (дозы взяты за 1-й месяц опыта, см. рис. 1) уже наблюдали достоверные изменения многих маркеров, в том числе АЛТ и креатинина. Поэтому можно предположить, что токсичность УНТ при поступлении с питьевой водой выше, чем при повторных в/ж введениях, моделирующих поступление с пищей. Несомненно, в данном случае могут играть роль и различия в использованных препаратах УНТ и животных.
Особенности зависимостей доза—эффект. Сходство между УНТ и АУ выявляли и в наличии временных точек, в которых некоторые маркеры имели отчетливые достоверные различия с таковыми в контрольной группе, не зависящие от концентрации препарата в питьевой воде. В частности, это касалось сывороточной активности АЛТ на срок 5 нед и 3 мес и NAG на срок от 5 нед и до конца опыта (см. табл. 2, 3).
В связи с этим интересно, что в работе J. Yousef и соавт. [26] выявлены высокодостоверные (р < 0,001), но практически одинаковые изменения содержания мочевины (в 1,8 раза), креатинина (в 1,5 раза), альбумина (в 5 раз) и ЩФ (в 1,8 раза) в сыворотке крыс Вистар при вну-трибрюшинном введении двукратно различающихся доз наночастиц серебра (5 и 10 мг/кг в день) в течение 1 мес. В то же время выраженность гистологических изменений (переполнение синусоидов печени эритроцитами и наличие множества звездчатых ретикулоэндотелиоци-тов в их стенках) с дозой наносеребра увеличивалась.
Поскольку сходство между нашим опытом и описанным в работе [26] заключается в использовании близких концентраций препаратов, различающихся всего в 2 раза, можно предположить два варианта объяснения: 1) некоторые маркеры повреждения изменяются так мед-
ленно, что при близких концентрациях их невозможно различить на фоне дисперсии индивидуальных показателей; 2) мы попадаем на область нелинейного изменения маркера, и наблюдаемые одинаковые значения лежат на разных ветвях нелинейной зависимости (восходящей и нисходящей) с наличием точки перегиба между использованными дозами. Второй механизм более вероятен с учетом высокой кратности изменения маркеров в статье [26] (до 5 раз), а также смены направления изменений АЛТ и NAG в нашем опыте при прохождении определенных временн'ых этапов хронического воздействия (см. табл. 2, 3).
Заключение
Особенностью проведенного нами исследования является выравнивание условий перехода сравниваемых препаратов УНТ и АУ в воду как один из объектов окружающей среды, а не их массовых концентраций в питьевой воде, различавшихся по данным гравиметрического анализа в 5 раз. Поэтому точное сравнение токсических эффектов УНТ и АУ в рамках данного эксперимента затруднено.
Однако в целом полученные результаты свидетельствуют о том, что токсичность использовавшегося препарата многослойных УНТ при его хроническом введении с питьевой водой (по крайней мере с точки зрения изменения в крови животных биохимических показателей повреждения) одного порядка с токсичностью АУ.
Следовательно, не исключено, что существенный риск от контакта людей с УНТ будет ограничен ингаляционным воздействием на рабочих местах и в атмосферном воздухе населенных мест в районах расположения производства.
Литер атура
1. Bianco A., Kostarelos K., Partidos C.D., Prato M. Biomedical applications of functionalised carbon nanotubes. Chem. Commu-nicat. (Cambr.). 2005; 7 (5): 571-7.
2. Mueller N.C., Nowack B. Exposure modeling of engineered nanoparticles in the environment. Environ. Sci. Technol. 2008; 42 (12): 4447-53.
3. Lam C.W., James J.T., McCluskey R., Hunter R.L. Pulmonary toxicity of single-wall carbon nanotubes in mice 7 and 90 days after intratracheal instillation. Toxicol. Sci. 2004; 77 (1): 126-34.
4. Shvedova A.A., Kisin E.R., Mercer R., Murray A.R., Johnson V J., Potapovich A.I. et al. Unusual inflammatory and fibrogenic pulmonary responses to single-walled carbon nanotubes in mice. Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2005; 289 (5): L698-708.
5. Donaldson K., Aitken R., Tran L., Stone V., Duffin R., Forrest G., Alexander A. Carbon nanotubes: a review of their properties in relation to pulmonary toxicology and workplace safety. Toxicol. Sci. 2006; 92 (1): 5-22.
6. Колесниченко А.В., Тимофеев М.А., Протопопова М.В. Токсичность наноматериалов - 15 лет исследований. Российские нанотехнологии. 2008; 3 (3-4): 54-61.
7. Pacurari M., Castranova V., Vallyathan V. Single- and multi-wall carbon nanotubes versus asbestos: are the carbon nanotubes a new health risk to humans? J. Toxicol. Environ. Health A. 2010; 73 (5): 378-95.
8. Morimoto Y., Kobayashi N., Shinohara N., Myojo T., Tanaka I., Nakanishi J. Hazard assessments of manufactured nanomaterials. J. Occup. Health. 2010; 52 (6): 325-34.
9. Фатхутдинова Л.М., Халиуллин Т.О., Залялов Р.Р. Токсичность искусственных наночастиц. Казанский мед. журнал. 2009; 3: 578-84.
10. Porter D.W., Hubbs A.F., Mercer R.R., Wu N., Wolfarth M.G.,
Sriram K. et al. Mouse pulmonary dose- and time course-responses induced by exposure to multi-walled carbon nanotubes. Toxicology. 2010; 269 (2-3): 136-47.
11. Teeguarden J.G., Webb-Robertson B.J., Waters K.M., Murray A.R., Kisin E.R., Varnum S.M. et al. Comparative proteomics and pulmonary toxicity of instilled single-walled carbon nano-tubes, crocidolite asbestos, and ultrafine carbon black in mice. Toxicol. Sci. 2011; 120 (1): 123-35.
12. Osmond-McLeod M.J., Poland C.A., Murphy F., Waddington L., Morris H., Hawkins S.C. et al. Durability and inflammogenic impact of carbon nanotubes compared with asbestos fibres. Particle Fibre Toxicol. 2011; 8: 1-15.
13. Current Intelligence Bulletin 65 - Occupational Exposure to Carbon Nanotubes and Nanofibers (DHHS/CDC/NIOSH Publication No. 2013-145), April 2013; 51 P. Available at: http://www. cdc.gov/niosh/pubs
14. Nakanishi J., ed. Risk Assessment of Manufactured Nanomaterials - Carbon nanotubes (CNT). Final report issued on Aug. 12, 2011. NEDO project (P06041) "Research and Development of Nanoparticle Characterization methods". Available at: http:// www.aist-riss.jp
15. Deng X., Jia G., Wang H., Sun H., Wang X., Yang S. et al. Translocation and fate of multi-walled carbon nanotubes in vivo. Carbon. 2007; 45 (7): 1419-24.
16. Matsumoto M., Serizawa H., Sunaga M., Kato H., Takahashi M., Hirata-Koizumi M. et al. N toxicological effects on acute and repeated oral gavage doses of single-wall or multi-wall carbon nanotube in rats. J. Toxicol. Sci. 2012; 37 (3): 463-74.
17. Folkmann J.K., Risom L., Jacobsen N.R., Wallin H., Loft S., Maller P. Oxidatively damaged DNA in rats exposed by oral gavage to C60 fullerenes and single-walled carbon nanotubes. Environ. Health Perspect. 2009; 117: 703-8.
18. Lim J.H., Kim S.H., Shin I.S., Park N.H., Moon C., Kang S.S. et al. Maternal exposure to multi-wall carbon nanotubes does not induce embryo-fetal developmental toxicity in rats. Birth Defects Res. B. Dev. Reprod. Toxicol. 2011; 92 (1): 69-76.
19. Гусев А.А., Полякова И.А., Горшенева Е.Б., Ткачев А.Г., Емельянов А.В., Шутова С.В. и др. Половые различия физиологического эффекта углеродного наноструктурного материала - перспективного носителя лекарственных препаратов в эксперименте на лабораторных мышах. Научн. ведомости БелГУ. 2010; 21 (13): 107-12.
20. Голохваст К.С., Чайка В.В., Кузнецов Л.В., Елумеева К.В., Ку-сайкин М.И., Захаренко А.М. и др. Изучение влияния многослойных углеродных нанотрубок при пероральном введении в течение 6 суток на желудочно-кишечный тракт и почки мышей линии СВА. Бюлл. эксп. биол. и мед. 2013; 155 (6): 753-8.
21. Беляева Н.Н., Михайлова Р.И., Сычева Л.П., Савостикова О.Н., Зеленкина Е.А., Гасимова З.М. и др. Оценка влияния многослойных углеродных нанотрубок на морфофункцио-нальное клеточное состояние тонкого кишечника мышей. Гигиена и санитария. 2012; 6: 58-61.
22. Взвешенные вещества, Гравиметрическое определение. В кн.: Шицкова А.П., ред. Методы исследования качества воды водоемов. М : Медицина; 1990: 40-2.
23. Solter P., Liu Z., Guzman R. Decreased hepatic ALT synthesis is an outcome of subchronic microcystin-LR toxicity. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2000; 164 (2): 216-20.
24. Рахманин Ю.А., Хрипач Л.В., Михайлова Р.И., Коганова З.И., Князева Т.Д., Железняк Е.В. и др. Сравнительный анализ влияния нано- и ионной форм серебра на биохимические показатели лабораторных животных. Гигиена и санитария. 2014; 1: 45-50.
25. Хрипач Л.В., Рахманин Ю.А., Михайлова Р.И., Князева Т.Д., Коганова З.И., Железняк Е.В. и др. Биохимические критерии в санитарно-токсикологических опытах на лабораторных животных - что нового несут рекомендации ОЭСР? В кн.: Сборник трудов IV съезда токсикологов России. Москва: Capital Press; 2013: 533-6.
26. Yousef J., Hendi H., Hakami F.S., Awad M.A., Alem A.F., Hendi A.A. et al. Toxicity of silver nanoparticles after injected intrap-eritoneally in rats. J. Am. Sci. 2012; 8 (3): 589-93.
References
1. Bianco A., Kostarelos K., Partidos C.D., Prato M. Biomedical applications of functionalised carbon nanotubes. Chem. Communicat. (Cambr.). 2005; 7 (5): 571-7.
2. Mueller N.C., Nowack B. Exposure modeling of engineered nanoparticles in the environment. Environ. Sci. Technol. 2008; 42 (12): 4447-53.
3. Lam C.W., James J.T., McCluskey R., Hunter R.L. Pulmonary toxicity of single-wall carbon nanotubes in mice 7 and 90 days after intratracheal instillation. Toxicol. Sci. 2004; 77 (1): 12634.
4. Shvedova A.A., Kisin E.R., Mercer R., Murray A.R., Johnson V.J., Potapovich A.I. et al. Unusual inflammatory and fibrogenic pulmonary responses to single-walled carbon nanotubes in mice. Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 2005; 289 (5): L698-708.
5. Donaldson K., Aitken R., Tran L., Stone V., Duffin R., Forrest G., Alexander A. Carbon nanotubes: a review of their properties in relation to pulmonary toxicology and workplace safety. Toxicol. Sci. 2006; 92 (1): 5-22.
6. Kolesnichenko A.V., Timofeev M.A., Protopopova M.V. Toxicity of nanomaterials - 15 years of studies. Rossiyskie nanotekhnologii. 2008; 3 (3-4): 54-61. (in Russian)
7. Pacurari M., Castranova V., Vallyathan V. Single- and multi-wall carbon nanotubes versus asbestos: are the carbon nanotubes a new health risk to humans? J. Toxicol. Environ. Health A. 2010; 73 (5): 378-95.
8. Morimoto Y., Kobayashi N., Shinohara N., Myojo T., Tanaka I., Nakanishi J. Hazard assessments of manufactured nanomaterials. J. Occup. Health. 2010; 52 (6): 325-34.
9. Fathutdinova L.M., Haliullin T.O., Zalyalov R.R. Toxicity of synthetic nanoparticles. Kazanskiy meditsinskiy zhurnal. 2009; 3: 578-84. (in Russian)
10. Porter D.W., Hubbs A.F., Mercer R.R., Wu N., Wolfarth M.G., Sriram K. et al. Mouse pulmonary dose- and time course-responses induced by exposure to multi-walled carbon nanotubes. Toxicology. 2010; 269 (2-3): 136-47.
11. Teeguarden J.G., Webb-Robertson B.J., Waters K.M., Murray A.R., Kisin E.R., Varnum S.M. et al. Comparative proteomics and pulmonary toxicity of instilled single-walled carbon nano-tubes, crocidolite asbestos, and ultrafine carbon black in mice. Toxicol. Sci. 2011; 120 (1): 123-35.
12. Osmond-McLeod M.J., Poland C.A., Murphy F., Waddington L., Morris H., Hawkins S.C. et al. Durability and inflammogenic impact of carbon nanotubes compared with asbestos fibres. Particle Fibre Toxicol. 2011; 8: 1-15.
13. Current Intelligence Bulletin 65 - Occupational Exposure to Carbon Nanotubes and Nanofibers (DHHS/CDC/NIOSH Publication No. 2013-145), April 2013; 51 P. Available at: http://www. cdc.gov/niosh/pubs
14. Nakanishi J., ed. Risk Assessment of Manufactured Nanoma-terials - Carbon nanotubes (CNT). Final report issued on Aug.
12, 2011. NEDO project (P06041) "Research and Development of Nanoparticle Characterization methods". Available at: http:// www.aist-riss.jp
15. Deng X., Jia G., Wang H., Sun H., Wang X., Yang S. et al. Translocation and fate of multi-walled carbon nanotubes in vivo. Carbon. 2007; 45 (7): 1419-24.
16. Matsumoto M., Serizawa H., Sunaga M., Kato H., Takahashi M., Hirata-Koizumi M. et al. No toxicological effects on acute and repeated oral gavage doses of single-wall or multi-wall carbon nanotube in rats. J. Toxicol. Sci. 2012; 37 (3): 463-74.
17. Folkmann J.K., Risom L., Jacobsen N.R., Wallin H., Loft S., M0ller P. Oxidatively damaged DNA in rats exposed by oral gavage to C60 fullerenes and single-walled carbon nanotubes. Environ. Health Perspect. 2009; 117: 703-8.
18. Lim J.H., Kim S.H., Shin I.S., Park N.H., Moon C., Kang S.S. et al. Maternal exposure to multi-wall carbon nanotubes does not induce embryo-fetal developmental toxicity in rats. Birth Defects Res. B. Dev. Reprod. Toxicol. 2011; 92 (1): 69-76.
19. Gusev A.A., Polyakova I.A., Gorsheneva E.B., Tkachev A.G., Emel'yanov A.V., Shutova S.V. et al. Sexual difference of the physiological effect of carbon nanostructural material - a perspective carrier of medication in experiment on laboratory mice. Nauchnye vedomosti BelGU (Belgorod). 2010; 21 (13): 107-12 (in Russian)
20. Golokhvast K.S., Chayka V. V., Kuznetsov L.V., Elumeeva K.V., Kusaykin M.I., Zakharenko A.M. et al. Study of influence of multi-walled carbon nanotubes by oral administration for 6 days on the gastrointestinal tract and kidney of CBA mice. Byulleten' experimental'noy biologii i meditsiny. 2013; 155 (6): 753-8. (in Russian)
21. Belyaeva N.N., Mikhaylova R.I., Sycheva L.P., Savostikova O.N., Zelenkina E.A., Gasimova Z.M. et al. Assessing the impact of multi-walled carbon nanotubes on the morphofunctional cellular state of the small intestine in mice. Gigiena i sanitariya. 2012; 6: 58-61. (in Russian)
22. Suspended Solids, Gravimetric Determination. In: Shickova A.P., ed. Methods of investigation of pond water quality. Moscow: Meditsina; 1990: 40-2. (in Russian)
23. Solter P., Liu Z., Guzman R. Decreased hepatic ALT synthesis is an outcome of subchronic microcystin-LR toxicity. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2000; 164 (2): 216-20.
24. Rakhmanin Yu.A., Khripach L.V., Mikhaylova R.I., Koganova Z.I., Knyazeva T.D., Zheleznyak E.V. et al. Comparative analysis of the effect of nano- and ionic forms of silver on biochemical indices of laboratory animals. Gigiena i sanitariya. 2014; 1: 45-50. (in Russian)
25. Khripach L.V., Rakhmanin Yu.A., Mikhaylova R.I., Knyazeva T.D., Koganova Z.I., Zheleznyak E.V. et al. Biochemical criteria in toxicological tests on laboratory animals - what are the new recommendations of the OECR? In: Proceedings of the IV Congress of Russian Toxicologists. Moscow: Capital Press; 2013: 533-6. (in Russian)
26. Yousef J., Hendi H., Hakami F.S., Awad M.A., Alem A.F., Hendi A.A. et al. Toxicity of silver nanoparticles after injected intrap-eritoneally in rats. J. Am. Sci. 2012; 8 (3): 589-93.
Поступила 18.02.14 Received 18.02.14
