sredobЗдоровье населения и среда обитания – ЗНиСОPublic Health and Life Environment – PH&LE2219-52382619-0788ФБУЗ ФЦГиЭ Роспотребнадзора10.35627/2219-5238/2022-30-9-43-48sredob-1156Research ArticleМЕДИЦИНА ТРУДАOCCUPATIONAL MEDICINEПрофилактика комбинированного цитотоксического действия наночастиц оксидов селена и меди в экспериментеPrevention of the Combined Cytotoxic Effect of Selenium and Copper Oxide Nanoparticles in the Animal Experimenthttps://orcid.org/0000-0002-1442-6737ПриваловаЛ. И.PrivalovaL. I.

Привалова Лариса Ивановна – д.м.н., профессор, заведующий лабораторией научных основ биологической профилактики

ул. Попова, д. 30, г. Екатеринбург, 620014

Larisa I. Privalova, Prof., Dr. Sci. (Med.), Head of the Laboratory of Scientific Foundations of Biological Prevention

30 Popov Street, Yekaterinburg, 620014

privalovali@yahoo.comhttps://orcid.org/0000-0003-2677-0479РябоваЮ. В.RyabovaYu. V.

Рябова Юлия Владимировна – младший научный сотрудник отдела токсикологии и биопрофилактики

ул. Попова, д. 30, г. Екатеринбург, 620014

Yuliya V. Ryabova, Junior Researcher, Department of Toxicology and Biological Prevention

30 Popov Street, Yekaterinburg, 620014

ryabovaiuvl@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1743-7642СутунковаМ. П.SutunkovaM. P.

Сутункова Марина Петровна – д.м.н., директор

ул. Попова, д. 30, г. Екатеринбург, 620014

Marina P. Sutunkova, Dr. Sci. (Med.), Director

30 Popov Street, Yekaterinburg, 620014

marinasutunkova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6475-7753ГурвичВ. Б.GurvichV. B.

Гурвич Владимир Борисович – д.м.н., научный руководитель Центра

ул. Попова, д. 30, г. Екатеринбург, 620014

Vladimir B. Gurvich, Dr. Sci. (Med.), Scientific Director

30 Popov Street, Yekaterinburg, 620014

gurvich@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0097-7845МинигалиеваИ. А.MinigalievaI. A.

Минигалиева Ильзира Амировна – д.б.н., заведующий отделом токсикологии и биопрофилактики

ул. Попова, д. 30, г. Екатеринбург, 620014

Ilzira A. Minigalieva, Dr. Sci. (Med.), Head of the Department of Toxicology and Biological Prevention

30 Popov Street, Yekaterinburg, 620014

ilzira-minigalieva@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5872-2001БушуеваТ. В.BushuevaT. V.

Бушуева Татьяна Викторовна – к.м.н., заведующий НПО лабораторно-диагностических технологий

ул. Попова, д. 30, г. Екатеринбург, 620014

Tatiana V. Bushueva, Cand. Sci. (Med.), Head of the Research and Production Association of Laboratory and Diagnostic Technologies

30 Popov Street, Yekaterinburg, 620014

bushueva@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9384-8550ТажигуловаА. В.TazhigulovaA. V.

Тажигулова Анастасия Валерьевна – младший научный сотрудник отдела токсикологии и биопрофилактики

ул. Попова, д. 30, г. Екатеринбург, 620014

Anastasia V. Tazhigulova, Junior Researcher, Department of Toxicology and Biological Prevention

30 Popov Street, Yekaterinburg, 620014

tazhigulovaav@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8580-403XСоловьеваС. Н.SolovyеvaS. N.

Соловьева Светлана Николаевна – к.б.н., заведующий клиникой экспериментальных животных

ул. Попова, д. 30, г. Екатеринбург, 620014

Svetlana N. Solovyеva, Cand. Sci. (Biol.), Head of the Clinic for Laboratory Animals

30 Popov Street, Yekaterinburg, 620014

solovyevasn@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8750-9624КацнельсонБ. А.KatsnelsonB. A.

Кацнельсон Борис Александрович – проф., д.м.н., научный консультант Центра

ул. Попова, д. 30, г. Екатеринбург, 620014

Boris A. Katsnelson, Prof., Dr. Sci. (Med.), Scientific Advisor

30 Popov Street, Yekaterinburg, 620014

bkaznelson@ymrc.ruФБУН «Екатеринбургский медицинский-научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» РоспотребнадзораРоссияYekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial WorkersRussian Federation202204102022094348Copyright © Привалова Л.И., Рябова Ю.В., Сутункова М.П., Гурвич В.Б., Минигалиева И.А., Бушуева Т.В., Тажигулова А.В., Соловьева С.Н., Кацнельсон Б.А., 20222022Привалова Л.И., Рябова Ю.В., Сутункова М.П., Гурвич В.Б., Минигалиева И.А., Бушуева Т.В., Тажигулова А.В., Соловьева С.Н., Кацнельсон Б.А.Privalova L.I., Ryabova Y.V., Sutunkova M.P., Gurvich V.B., Minigalieva I.A., Bushueva T.V., Tazhigulova A.V., Solovyеva S.N., Katsnelson B.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zniso.fcgie.ru/jour/article/view/1156

Введение. Предприятия, занятые переработкой медьсодержащего сырья, являются источниками поступления во внешнюю среду аэрозолей сложного состава. В число компонентов, загрязняющих воздух рабочей зоны и атмосферный воздух прилегающих населенных мест, входят селен и медь, в том числе в форме элементооксидных наночастиц.Цель работы: оценка комбинированного цитотоксического действия наночастиц оксидов селена и меди при применении биопрофилактического комплекса.Материалы и методы. Цитотоксическое действие моделировалось на белых беспородных крысах-самках путем однократного интратрахеального введения наночастиц оксидов селена и меди в концентрации 0,25 г/л, полученных методом лазерной абляции. Через 24 часа после введения суспензии оценивались цитологические и биохимические показатели бронхоальвеолярной лаважной жидкости. В течение месяца перед интратрахеальным введением суспензий наночастиц часть экспонированных животных получала диету, включающую специально разработанный биопрофилактический комплекс (введение комплекса осуществлялось вместе с питьем и кормом).Результаты. Однократное интратрахеальное введение суспензий наночастиц оксидов селена и меди вызвало изменение цитологических и биохимических характеристик бронхоальвеолярной лаважной жидкости, свидетельствующих о выраженном цитотоксическом действии наночастиц. В группе экспонированных животных после проведения предварительного курса биологической профилактики было отмечено снижение абсолютного числа нейтрофильных лейкоцитов и соотношения нейтрофильных лейкоцитов и альвеолярных макрофагов, являющегося косвенным показателем цитотоксического действия, а также активности аспартатаминотрансферазы в бронхоальвеолярной лаважной жидкости.Заключение. Научно обоснованный и экспериментально апробированный биопрофилактический комплекс способен ослабить комбинированное цитотоксическое действие наночастиц оксидов селена и меди.

Background: Copper ore processing plants are the emission sources of aerosols having a complex chemical composition. The aerosol components polluting both the workplace air and the ambient air of the adjacent populated areas include selenium, copper, and nanoparticles of these metal oxides.Objective: To evaluate the combined cytotoxic effect of selenium and copper oxide nanoparticles following the administration of a bioprophylactic complex.Materials and methods: The exposure to cytotoxic chemicals was modeled on outbred female rats by a single intratracheal injection of a suspension of selenium and copper oxide nanoparticles at a concentration of 0.25 g/L, obtained by laser ablation. Cytological and biochemical parameters of the bronchoalveolar lavage fluid (BALF) were measured 24 hours after the exposure. A specially developed bioprophylactic complex was administered to a part of the experimental animals with feed and drink during a month prior to the injection.Results: A single intratracheal instillation of the suspension of SeO and CuO nanoparticles altered BALF cytological and biochemical parameters, thus indicating their pronounced cytotoxic effect. In the group of the exposed rats administered a preliminary course of biological prophylaxis, we observed a decrease in the absolute number of neutrophils and the neutrophil to alveolar macrophage ratio, which is an indirect indicator of the cytotoxic effect, and the activity of aspartate aminotransferase in the bronchoalveolar lavage fluid.Conclusion: The science-based and experimentally tested complex of bioprotectors can attenuate a combined cytotoxic health effect of the exposure to selenium and copper oxide nanoparticles.

экспериментнаночастицыцитотоксичностьбиопрофилактикаоксид медиоксид селенаexperimentnanoparticlescytotoxicitybiological preventioncopper oxideselenium oxideReferencesCho WS, Duffin R, Poland CA, et al. Differential pro-inflammatory effects of metal oxide nanoparticles and their soluble ions in vitro and in vivo; zinc and copper nanoparticles, but not their ions, recruit eosinophils to the lungs. Nanotoxicology. 2012;6(1):22-35. doi: 10.3109/17435390.2011.552810Cho WS, Duffin R, Poland CA, et al. Differential pro-inflammatory effects of metal oxide nanoparticles and their soluble ions in vitro and in vivo; zinc and copper nanoparticles, but not their ions, recruit eosinophils to the lungs. Nanotoxicology. 2012;6(1):22-35. doi: 10.3109/17435390.2011.552810Cronholm P, Karlsson HL, Hedberg J, et al. Intracellular uptake and toxicity of Ag and CuO nanoparticles: a comparison between nanoparticles and their corresponding metal ions. Small. 2013;9(7):970-982. doi: 10.1002/smll.201201069Cronholm P, Karlsson HL, Hedberg J, et al. Intracellular uptake and toxicity of Ag and CuO nanoparticles: a comparison between nanoparticles and their corresponding metal ions. Small. 2013;9(7):970-982. doi: 10.1002/smll.201201069Сутункова М.П. Экспериментальное изучение токсического действия металлосодержащих наночастиц на предприятиях черной и цветной металлургии и оценка риска для здоровья работающих // Гигиена и санитария. 2017. Т. 96. № 12. С. 1182–1187. doi: 10.47470/0016-9900-2017-96-12-1182-1187Sutunkova MP. Experimental studies of toxic effects’ of metallic nanoparticles at iron and nonferrous industries and risk assessment for workers’ health. Gigiena i Sanitariya. 2017;96(12):1182-1187. (In Russ.) doi: 10.47470/0016-9900-2017-96-12-1182-1187Privalova LI, Sutunkova MP, Minigalieva IA, et al. Main results obtained in a series of animal experiments for the assessment of the organism's responses to metallic nanoparticles exposure. IOP Conf Ser: Mater Sci Eng. 2018;443:012025. Accessed July 13, 2022. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/443/1/012025/metaPrivalova LI, Sutunkova MP, Minigalieva IA, et al. Main results obtained in a series of animal experiments for the assessment of the organism's responses to metallic nanoparticles exposure. IOP Conf Ser: Mater Sci Eng. 2018;443:012025. Accessed July 13, 2022. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/443/1/012025/metaMinigalieva IA, Katsnelson BA, Panov VG, et al. In vivo toxicity of copper oxide, lead oxide and zinc oxide nanoparticles acting in different combinations and its attenuation with a complex of innocuous bio-protectors. Toxicology. 2017;380:72-93. doi: 10.1016/j.tox.2017.02.007Minigalieva IA, Katsnelson BA, Panov VG, et al. In vivo toxicity of copper oxide, lead oxide and zinc oxide nanoparticles acting in different combinations and its attenuation with a complex of innocuous bio-protectors. Toxicology. 2017;380:72-93. doi: 10.1016/j.tox.2017.02.007Кульчицкий Н.А., Наумов А.В. Современное состояние рынков селена и соединений на его основе // Известия вузов. Цветная металлургия. 2015. № 3. С. 40–48. doi: 10.17073/0021-3438-2015-3-40-48Kul’chitskii NA, Naumov AV. Modern state of markets of selenium and selenium-based compounds. Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya. 2015;(3):40-48. (In Russ.) doi: 10.17073/0021-3438-2015-3-40-48Загородняя А.Н. Шлам сернокислотного цеха балхашского медеплавильного завода - альтернативный источник получения селена на предприятии // Комплексное использование минерального сырья. 2018. № 4 (307). С. 46–55. doi: 10.31643/2018/6445.29Zagorodnyaya AN. Slime of sulfuric acid workshop’s of Balkhash Copper Plant – alternative source of production of selenium at organization. Review. Kompleksnoe Ispol'zovanie Mineral'nogo Syr'ya. 2018;(4(307)):46-55 (In Russ.) doi: 10.31643/2018/6445.29Privalova LI, Katsnelson BA, Loginova NV, et al. Subchronic toxicity of copper oxide nanoparticles and its attenuation with the help of a combination of bioprotectors. Int J Mol Sci. 2014;15(7):12379–12406. doi: 10.3390/ijms150712379Privalova LI, Katsnelson BA, Loginova NV, et al. Subchronic toxicity of copper oxide nanoparticles and its attenuation with the help of a combination of bioprotectors. Int J Mol Sci. 2014;15(7):12379–12406. doi: 10.3390/ijms150712379Privalova LI, Katsnelson BA, Varaksin AN, Panov VG, Balesin SL. The pulmonary phagocytosis response to separate and combined impacts of manganese (IV) and chromium (VI) containing particulates. Toxicology. 2016;370:78-85. doi:10.1016/j.tox.2016.09.016Privalova LI, Katsnelson BA, Varaksin AN, Panov VG, Balesin SL. The pulmonary phagocytosis response to separate and combined impacts of manganese (IV) and chromium (VI) containing particulates. Toxicology. 2016;370:78-85. doi:10.1016/j.tox.2016.09.016Yücel UM, Başbuğan Y, Uyar A, Kömüroğlu AU, Keleş ÖF. Use of an antiarrhythmic drug against acute selenium toxicity. J Trace Elem Med Biol. 2020;59:126471. doi: 10.1016/j.jtemb.2020.126471Yücel UM, Başbuğan Y, Uyar A, Kömüroğlu AU, Keleş ÖF. Use of an antiarrhythmic drug against acute selenium toxicity. J Trace Elem Med Biol. 2020;59:126471. doi: 10.1016/j.jtemb.2020.126471Gad MA, Abd El-Twab SM. Selenium toxicosis assessment (in vivo and in vitro) and the protective role of vitamin B12 in male quail (Coturnix Coturnix). Environ Toxicol Pharmacol. 2009;27(1):7-16. doi: 10.1016/j.etap.2008.07.001Gad MA, Abd El-Twab SM. Selenium toxicosis assessment (in vivo and in vitro) and the protective role of vitamin B12 in male quail (Coturnix Coturnix). Environ Toxicol Pharmacol. 2009;27(1):7-16. doi: 10.1016/j.etap.2008.07.001Koekkoek WA, van Zanten AR. Antioxidant vitamins and trace elements in critical illness. Nutr Clin Pract. 2016;31(4):457-474. doi: 10.1177/0884533616653832Koekkoek WA, van Zanten AR. Antioxidant vitamins and trace elements in critical illness. Nutr Clin Pract. 2016;31(4):457-474. doi: 10.1177/0884533616653832Pereira TC, Campos MM, Bogo MR. Copper toxicology, oxidative stress and inflammation using zebrafish as experimental model. J Appl Toxicol. 2016;36(7):876-885. doi: 10.1002/jat.3303Pereira TC, Campos MM, Bogo MR. Copper toxicology, oxidative stress and inflammation using zebrafish as experimental model. J Appl Toxicol. 2016;36(7):876-885. doi: 10.1002/jat.3303Fahmy B, Cormier SA. Copper oxide nanoparticles induce oxidative stress and cytotoxicity in airway epithelial cells. Toxicol In Vitro. 2009;23(7):1365-1371. doi: 10.1016/j.tiv.2009.08.005Fahmy B, Cormier SA. Copper oxide nanoparticles induce oxidative stress and cytotoxicity in airway epithelial cells. Toxicol In Vitro. 2009;23(7):1365-1371. doi: 10.1016/j.tiv.2009.08.005Calder PC. Omega-3 polyunsaturated fatty acids and inflammatory processes: nutrition or pharmacology? Br J Clin Pharmacol. 2013;75(3):645-662. doi: 10.1111/j.1365-2125.2012.04374.xCalder PC. Omega-3 polyunsaturated fatty acids and inflammatory processes: nutrition or pharmacology? Br J Clin Pharmacol. 2013;75(3):645-662. doi: 10.1111/j.1365-2125.2012.04374.xMousa A, Misso M, Teede H, Scragg R, de Courten B. Effect of vitamin D supplementation on inflammation: protocol for a systematic review. BMJ Open. 2016;6(4):e010804. doi: 10.1136/bmjopen-2015-010804Mousa A, Misso M, Teede H, Scragg R, de Courten B. Effect of vitamin D supplementation on inflammation: protocol for a systematic review. BMJ Open. 2016;6(4):e010804. doi: 10.1136/bmjopen-2015-010804Тараховский Ю.С., Ким Ю.А., Абдрасилов Б.С., Музафаров Е.Н. Флавоноиды: биохимия, биофизика, медицина. Пущино: Synchrobook, 2013. 310 с.Tarakhovsky YuS, Kim YuA, Abdrasilov BS, Muzapharov EN. [Flavonoids: Biochemistry, Biophysics, Medicine.] Pushchino: Synchrobook; 2013. (In Russ.) Accessed July 13, 2022. http://biophenols.ru/wp/wp-content/uploads/2013/11/Tarahovsky.pdfLi X, Jin Q, Yao Q, et al. The flavonoid quercetin ameliorates liver inflammation and fibrosis by regulating hepatic macrophages activation and polarization in mice. Front Pharmacol. 2018;9:72. doi: 10.3389/fphar.2018.00072Li X, Jin Q, Yao Q, et al. The flavonoid quercetin ameliorates liver inflammation and fibrosis by regulating hepatic macrophages activation and polarization in mice. Front Pharmacol. 2018;9:72. doi: 10.3389/fphar.2018.00072Carr AC, Maggini S. Vitamin C and immune function. Nutrients. 2017;9(11):1211. doi: 10.3390/nu9111211Carr AC, Maggini S. Vitamin C and immune function. Nutrients. 2017;9(11):1211. doi: 10.3390/nu9111211Spoelstra-de Man AME, Elbers PWG, Oudemans-Van Straaten HM. Vitamin C: should we supplement? Curr Opin Crit Care. 2018;24(4):248-255. doi: 10.1097/MCC.0000000000000510Spoelstra-de Man AME, Elbers PWG, Oudemans-Van Straaten HM. Vitamin C: should we supplement? Curr Opin Crit Care. 2018;24(4):248-255. doi: 10.1097/MCC.0000000000000510

The authors declare that there are no conflicts of interest present.