МЕХАНИЗМЫ И МАРКЕРЫ ОСТРОЙ ИНТОКСИКАЦИИ КРЫС МНОГОСТЕННЫМИ УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ
Аннотация
Введение. Углеродные нанотрубки, продукты современных нанотехнологических производств, обладают высокой поверхностной реакционной способностью, уникальными химическими, оптическими, электрическими свойствами, высокой токсичностью. Цель исследования – выяснить эффекты и маркеры повреждающего действия многослойных углеродных наночастиц при острой интоксикации крыс в эксперименте, рассматривая в качестве основной мишени воздействия митохондрии печени. Материал и методы. Острую интоксикацию крыс вызывали однократным введением многостенных углеродных нанотрубок (диаметр – 50-90 нм) в дозе 50 мг/кг. В качестве маркеров токсического поражения печени крыс измеряли содержание билирубина и активности аминотрансфераз в плазме крови, уровень окислительного стресса, респираторную активность, мембранный потенциал и скорость формирования пор высокой проницаемости в митохондриях печени крыс. Результаты. Нами не обнаружено достоверного повышения в плазме крови уровня маркеров поражения печени (содержание билирубина и активности аминотрансфераз), но продемонстрировано развитие окислительного стресса в эритроцитах в результате интоксикации углеродными нанотрубками. Токсическое воздействие не изменило респираторную активность и мембранный потенциал митохондрий печени крыс. Заключение. Острое токсическое воздействие наночастиц не вызывало повышения в плазме крови уровня маркеров поражения печени у крыс, активности митохондрий печени, но повышало чувствительность митохондрий к присутствию ионов кальция. Можно предположить отсутствие быстрого всасывания и распределения в тканях крупных гидрофобных углеродных нанотрубок.
Литература
Cameron SJ, Sheng J, Hosseinian F, Willmore WG. Nanoparticle Effects on Stress Response Pathways and Nanoparticle-Protein Interactions. Int J Mol Sci. 2022;23(14):7962. https://doi.org/10.3390/ijms23147962.
Mariam J, Sivakami S, Dongre PM. Albumin corona on nanoparticles – a strategic approach in drug delivery. Drug delivery. 2016;23(8):2668-2676. https://doi.org/10.3109/10717544.2015.1048488.
Gurunathan S, Jeyaraj M, La H, Yoo H, Choi Y, Do JT, Park C, Kim JH, Hong K. Anisotropic Platinum Nanoparticle-Induced Cytotoxicity, Apoptosis, Inflammatory Response, and Transcriptomic and Molecular Pathways in Human Acute Monocytic Leukemia Cells. Int J Mol Sci. 2020;21(2):440. https://doi.org/10.3390/ijms21020440.
Khanna P, Ong C, Bay BH, Baeg GH. Nanotoxicity: An Interplay of Oxidative Stress, Inflammation and Cell Death. Nanomaterials (Basel). 2015;5(3):1163-1180. https://doi.org/10.3390/nano5031163.
Deweirdt J, Quignard JF, Lacomme S, Gontier E, Mornet S, Savineau JP, Marthan R, Guibert C, Baudrimont I. In vitro study of carbon black nanoparticles on human pulmonary artery endothelial cells: effects on calcium signaling and mitochondrial alterations. Arch Toxicol. 2020;94(7):2331-2348. https://doi.org/10.1007/s00204-020-02764-9.
Burnett M, Abuetabh Y, Wronski A, Shen F, Persad S, Leng R, Eisenstat D, Sergi C. Graphene Oxide Nanoparticles Induce Apoptosis in wild-type and CRISPR/Cas9-IGF/IGFBP3 knocked-out Osteosarcoma Cells. J Cancer. 2020;11(17):5007-5023. https://doi.org/10.7150/jca.46464.
Rakov JeG. Nanotrubki i fullereny. Moskva: Logos; 2006. Chap. 3, Uglerodnye nanotrubki; р. 91-119. (Russian).
Gmoshinskij IV, Hotimchenko SA, Riger N, Nikitjuk DB. Uglerodnye nanotrubki: mehanizmy dejstvija, biologicheskie markery i ocenka toksichnosti in vivo (obzor literatury) [Carbon nanotubes: mechanisms of the action, biological markers and evaluation of the (review of literature)]. Gigiena i sanitarija [Hygiene and Sanitation]. 2017;96(2):176-186. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-2-176-186. (Russian).
Johnson D, Lardy HA. Isolation of liver or kidney mitochondria. Methods in Enzymology. 1967;10:94-96. https://doi.org/10.1016/0076-6879(67)10018-9.
Akerman KE, Wikström MK. Safranine as a probe of the mitochondrial membrane potential. FEBS letters. 1976;68(2):191-197. https://doi.org/10.1016/0014-5793(76)80434-6.
Lowry OH, Rosebrough NJ, Farr AL, Randall RJ. Protein measurement with the Folin phenol reagent. J Biol Chem. 1951;193(1):265-75.
Stocks J, Dormandy TL. The autoxidation of human red cell lipids induced by hydrogen peroxide. Br J Haematol. 1971;20(1):95-111. https://doi.org/10.1111/j.1365-2141.1971.tb00790.x.
Ellman GL. Tissue sulfhydryl groups. Arch Biochem Biophys. 1959;82(1):70-77. https://doi.org/10.1016/0003-9861(59)90090-6.
Kolosnjaj-Tabi J, Hartman KB, Boudjemaa S, Ananta JS, Morgant G, Szwarc H, Wilson LJ, Moussa F. In vivo behavior of large doses of ultrashort and full-length single-walled carbon nanotubes after oral and intraperitoneal administration to Swiss mice. ACS Nano. 2010;4(3):1481-1492. https://doi.org/10.1021/nn901573w.
Hripach LV, Rahmanin JuA, Mihajlova RI, Knjazeva TD, Koganova ZI, Zheleznjak EV, Savostikova ON, Alekseeva AV, Ryzhova IN, Kruglova EV, Revazova TL. Vlijanie uglerodnyh nanotrubok i aktivirovannogo uglja na biohimicheskie pokazateli sostojanija organizma pri hronicheskom vvedenii preparatov krysam s pitevoj vodoj [Chronic peroral administration of carbon nanotubes and activated charcoal in drinking water in rats]. Gigiena i sanitarija [Hygiene and Sanitation]. 2014;93(5):36-42. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2018-97-11-1122-6. (Russian).
Lewinski N, Colvin V, Drezek R. Cytotoxicity of nanoparticles. Small. 2008;4(1):26-49. https://doi.org/10.1002/smll.200700595.
Zhou X, Jin W, Sun H, Li C, Jia J. Perturbation of autophagy: An intrinsic toxicity mechanism of nanoparticles. Sci Total Environ. 2022;823:153629. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.153629.
2.png)
