sredobЗдоровье населения и среда обитания – ЗНиСОPublic Health and Life Environment – PH&LE2219-52382619-0788ФБУЗ ФЦГиЭ Роспотребнадзора10.35627/2219-5238/2020-330-9-67-72sredob-261Research ArticleСтатьиЭкспериментальное изучение кардиотоксического действия наночастиц оксида свинца при разных путях поступления в организмThe experimental study of cardiotoxic effects of lead oxide nanoparticles by their various routes of exposurehttps://orcid.org/0000-0002-1871-8593МинигалиеваИльзира АмировнаMinigalievaIlzira A.ilzira-minigalieva@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1743-7642СутунковаМ. П.SutunkovaM. P.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0927-4062КлиноваС. В.KlinovaS. V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8580-403XСоловьеваС. Н.SolovyevaS. N.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1442-6737ПриваловаЛ. И.PrivalovaL. I.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6475-7753ГурвичВ. Б.GurvichV. B.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2018-5386ЧернышовИ. Н.ChernyshovI. N.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2677-0479РябоваЮ. В.RyabovaYu. V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5872-2001БушуеваТ. В.BushuevaT. V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6970-7798ШурВ. Я.ShurV. Ya.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2574-7472ШишкинаЕ. В.ShishkinaE. V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8750-9624КацнельсонБ. А.KatsnelsonB. A.noemail@neicon.ruФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» РоспотребнадзораРоссияYekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial WorkersRussian FederationУрФУРоссияUral Federal UniversityRussian Federation202014042021096772Copyright © Минигалиева И.А., Сутункова М.П., Клинова С.В., Соловьева С.Н., Привалова Л.И., Гурвич В.Б., Чернышов И.Н., Рябова Ю.В., Бушуева Т.В., Шур В.Я., Шишкина Е.В., Кацнельсон Б.А., 20212021Минигалиева И.А., Сутункова М.П., Клинова С.В., Соловьева С.Н., Привалова Л.И., Гурвич В.Б., Чернышов И.Н., Рябова Ю.В., Бушуева Т.В., Шур В.Я., Шишкина Е.В., Кацнельсон Б.А.Minigalieva I.A., Sutunkova M.P., Klinova S.V., Solovyeva S.N., Privalova L.I., Gurvich V.B., Chernyshov I.N., Ryabova Y.V., Bushueva T.V., Shur V.Y., Shishkina E.V., 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/261

Введение. В медеплавильном производстве в воздух рабочих помещений попадают металлооксидные наноразмерные частицы оксида свинца. Они являются побочным продуктом также и многих других металлургических производств. Цель исследования. Оценка вредного действия наночастиц оксида свинца (PbO-НЧ) in vivo с особым вниманием к его кардиотоксичности при различных путях поступления. Материалы и методы. Подострое ингаляционное воздействие моделировалось на аутбредных крысах-самках, которые подвергались экспозиции генерируемого аэрозоля PbO-НЧ в концентрации 1,30 ± 0,10 мг/м3 на протяжении 5 дней по 4 часа ежедневно в установке типа «только нос». При субхроническом воздействии крысы-самцы получали инъекции PbO-НЧ внутрибрюшинно 3 раза в неделю на протяжении 6 недель (всего 18 введений). Заключение. По окончании обеих экспозиций к PbO-НЧ были обнаружены сдвиги токсикологических показателей, включая специфичные для свинца: снижение гемоглобина, рост числа ретикулоцитов в крови, увеличение концентрации δ-аминолевуленовой кислоты в моче. Подострое ингаляционное воздействие на животных PbO-НЧ приводило к изменениям показателей электрокардиограммы (рост амплитуд зубцов P и T), в то время как субхроническая внутрибрюшинная экспозиция PbO-НЧ снижала артериальное давление и приводила к сдвигам биохимических показателей состояния сердечно-сосудистой системы (снижение активности ангиотензинпревращающего фермента и концентрации энтоделина-1).

Background: Lead oxide nanoparticles are emitted in the workplace air of copper smelters. They are also a by-product in many other metallurgical industries. Objectives: Adverse health effects of lead oxide nanoparticles (PbO-NPs) were assessed in vivo using various routes of exposure with special attention paid to particle cardiotoxicity. Materials and methods: The subacute inhalation experiments were conducted on outbred female rats exposed to the generated aerosol of PbO-NPs in the concentration of 1.30 ± 0.10 mg/m3, 4 hours a day during five consecutive days, using the Nose-Only Inhalation Exposure System. The study of subchronic exposure to PbO-NPs was conducted on male rats using intraperitoneal injections made thrice a week during six weeks (18 injections in total). Conclusions: Following both types of exposure to PbO-NPs, we observed changes in toxicological indices including those specific for lead including a decrease in hemoglobin counts, an increase in blood reticulocyte counts and urine concentrations of δ-aminolevulenic acid. The subacute inhalation exposure to PbO-NPs affected electrocardiographic findings in animals (an increase in amplitudes of P and T waves) while the subchronic intraperitoneal injections decreased blood pressure and changed biochemical indices of the cardiovascular system (decreased activity of the angiotensin-converting enzyme and the concentration of endodelin-1).

сердечно-сосудистая системаЭКГартериальное давлениенаночастицы свинцаэкспериментальное исследованиекардиотоксичностьcardiovascular systemECGarterial pressurelead oxide nanoparticlesexperimental studycardiotoxicityReferencesСутункова М.П., Макеев О.Г., Привалова Л.И. и др. Генотоксический эффект воздействия некоторых элементных или элементнооксидных наночастиц и его ослабление комплексом биопротекторов // Медицина труда и промышленная экология. 2018. № 11. С. 10-15.Сутункова М.П., Макеев О.Г., Привалова Л.И. и др. Генотоксический эффект воздействия некоторых элементных или элементнооксидных наночастиц и его ослабление комплексом биопротекторов // Медицина труда и промышленная экология. 2018. № 11. С. 10-15.Гатагонова Т.М. Биоэлектрическая активность миокарда и насосная функция сердца у рабочих, занятых в производстве свинца // Гигиена и санитария. 1995. № 3. С. 16-19.Гатагонова Т.М. Биоэлектрическая активность миокарда и насосная функция сердца у рабочих, занятых в производстве свинца // Гигиена и санитария. 1995. № 3. С. 16-19.Соркина Н.С., Кузьмина Л.П., Артемова Л.В. и др. Некоторые вопросы воздействия свинца на заболеваемость органов кровообращения и дыхания // Медицина труда и промышленная экология. 2019. Т. 59. № 12. С. 983-988.Соркина Н.С., Кузьмина Л.П., Артемова Л.В. и др. Некоторые вопросы воздействия свинца на заболеваемость органов кровообращения и дыхания // Медицина труда и промышленная экология. 2019. Т. 59. № 12. С. 983-988.Шубина О.С., Бардин В.С., Мельникова Н.А. и др. Изменение морфологического состояния сердца крыс в условиях хронической интоксикации ацетатом свинца // Фундаментальные исследования. 2011. № 7. С. 230-232.Шубина О.С., Бардин В.С., Мельникова Н.А. и др. Изменение морфологического состояния сердца крыс в условиях хронической интоксикации ацетатом свинца // Фундаментальные исследования. 2011. № 7. С. 230-232.Сушанло Р.Ш. Влияние свинцовой интоксикации и гипоксии на сердечно-сосудистую систему (литературный обзор) // Сибирский медицинский журнал (г. Томск). 2016. Т. 31. № 3. С. 33-38.Сушанло Р.Ш. Влияние свинцовой интоксикации и гипоксии на сердечно-сосудистую систему (литературный обзор) // Сибирский медицинский журнал (г. Томск). 2016. Т. 31. № 3. С. 33-38.Довгаль Г.В., Шевченко И.В. Нарушения раннего морфогенеза сердца в условиях введения ацетата свинца // Морфология. 2018. Т. 12. № 3. С. 66-73.Довгаль Г.В., Шевченко И.В. Нарушения раннего морфогенеза сердца в условиях введения ацетата свинца // Морфология. 2018. Т. 12. № 3. С. 66-73.Sutunkova M.P., Solovyeva S.N., Katsnelson B.A., et al. A paradoxical response of the rat organism to long-term inhalation of silica-containing submicron (predominantly nanoscale) particles of a collected industrial aerosol at realistic exposure levels. Toxicology. 2017; 384:59-68. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tox.2017.04.010Sutunkova M.P., Solovyeva S.N., Katsnelson B.A., et al. A paradoxical response of the rat organism to long-term inhalation of silica-containing submicron (predominantly nanoscale) particles of a collected industrial aerosol at realistic exposure levels. Toxicology. 2017; 384:59-68. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tox.2017.04.010Sutunkova M.P., Solovyeva S.N., Minigalieva I.A., et al. Toxic effects of low-level long-term inhalation exposures of rats to nickel oxide nanoparticles. Int J Mol Sci. 2019; 20(7), 1778. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms20071778Sutunkova M.P., Solovyeva S.N., Minigalieva I.A., et al. Toxic effects of low-level long-term inhalation exposures of rats to nickel oxide nanoparticles. Int J Mol Sci. 2019; 20(7), 1778. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms20071778Sutunkova M.P., Solovyeva S.N., Katsnelson B.A., et al. Organism’s responses to a long-term inhalation of silica-containing submicron particles of an industrial aerosol. Toxicol Lett. 2017; 280(Suppl 1):S316. DOI: https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2017.08.052Sutunkova M.P., Solovyeva S.N., Katsnelson B.A., et al. Organism’s responses to a long-term inhalation of silica-containing submicron particles of an industrial aerosol. Toxicol Lett. 2017; 280(Suppl 1):S316. DOI: https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2017.08.052Glenn B.S., Stewart W.F., Schwartz B.S., et al. Relation of alleles of the sodium-potassium adenosine triphosphatase alpha 2 gene with blood pressure and lead exposure. Am J Epidemiol. 2001; 153(6):537-45. DOI: https://doi.org/10.1093/aje/153.6.537Glenn B.S., Stewart W.F., Schwartz B.S., et al. Relation of alleles of the sodium-potassium adenosine triphosphatase alpha 2 gene with blood pressure and lead exposure. Am J Epidemiol. 2001; 153(6):537-45. DOI: https://doi.org/10.1093/aje/153.6.537Glenn B.S., Stewart W.F., Links J.M., et al. The longitudinal association of lead with blood pressure. Epidemiology. 2003; 14(1):30-36. DOI: https://doi.org/10.1097/00001648-200301000-00011Glenn B.S., Stewart W.F., Links J.M., et al. The longitudinal association of lead with blood pressure. Epidemiology. 2003; 14(1):30-36. DOI: https://doi.org/10.1097/00001648-200301000-00011Glenn B.S., Bandeen-Roche K., Lee B.K., et al. Changes in systolic blood pressure associated with lead in blood and bone. Epidemiology. 2006; 17(5):538-544. DOI: https://doi.org/10.1097/01.ede.0000231284.19078.4bGlenn B.S., Bandeen-Roche K., Lee B.K., et al. Changes in systolic blood pressure associated with lead in blood and bone. Epidemiology. 2006; 17(5):538-544. DOI: https://doi.org/10.1097/01.ede.0000231284.19078.4bNavas-Acien A., Guallar E., Silbergeld E.K., et al. Lead exposure and cardiovascular disease - A systematic review. Environ Health Perspect. 2007; 115(3):472-482. DOI: https://doi.org/10.1289/ehp.9785Navas-Acien A., Guallar E., Silbergeld E.K., et al. Lead exposure and cardiovascular disease - A systematic review. Environ Health Perspect. 2007; 115(3):472-482. DOI: https://doi.org/10.1289/ehp.9785Fiorim J., Ribeiro Junior R.F., Silveira E.A., et al. Low-level lead exposure increases systolic arterial pressure and endothelium-derived vasodilator factors in rat aortas. PLoS One. 2011; 6(2):e17117. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0017117Fiorim J., Ribeiro Junior R.F., Silveira E.A., et al. Low-level lead exposure increases systolic arterial pressure and endothelium-derived vasodilator factors in rat aortas. PLoS One. 2011; 6(2):e17117. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0017117Carmignani M., Boscolo P., Poma A., et al. Kininergic system and arterial hypertension following chronic exposure to inorganic lead. Immunopharmacol. 1999; 44(1-2):105-110. DOI: https://doi.org/10.1016/s0162-3109(99)00115-0Carmignani M., Boscolo P., Poma A., et al. Kininergic system and arterial hypertension following chronic exposure to inorganic lead. Immunopharmacol. 1999; 44(1-2):105-110. DOI: https://doi.org/10.1016/s0162-3109(99)00115-0Carmignani M., Volpe A.R., Boscolo P., et al. Catcholamine and nitric oxide systems as targets of chronic lead exposure in inducing selective functional impairment. Life Sci. 2000; 68(4):401-415. DOI: https://doi.org/10.1016/s0024-3205(00)00954-1Carmignani M., Volpe A.R., Boscolo P., et al. Catcholamine and nitric oxide systems as targets of chronic lead exposure in inducing selective functional impairment. Life Sci. 2000; 68(4):401-415. DOI: https://doi.org/10.1016/s0024-3205(00)00954-1Simхes M.R., Ribeiro Jünior R.F., Vescovi M.V., et al. Acute lead exposure increases arterial pressure: role of the renin-angiotensin system. PLoS One. 2011; 6(4):e18730. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0018730Simхes M.R., Ribeiro Jünior R.F., Vescovi M.V., et al. Acute lead exposure increases arterial pressure: role of the renin-angiotensin system. PLoS One. 2011; 6(4):e18730. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0018730Vaziri N.D., Norris K. Lipid disorders and their relevance to outcomes in chronic kidney disease. Blood Purif. 2011; 31(1-3):189-196. DOI: https://doi.org/10.1159/000321845Vaziri N.D., Norris K. Lipid disorders and their relevance to outcomes in chronic kidney disease. Blood Purif. 2011; 31(1-3):189-196. DOI: https://doi.org/10.1159/000321845Silveira E.A., Siman F.D., de Oliveira F.T., et al. Low-dose chronic lead exposure increases systolic arterial pressure and vascular reactivity of rat aortas. Free Radic Biol Med. 2014; 67:366-376. DOI: https://doi.org/10.1016/freeradbiomed.2013.11.021Silveira E.A., Siman F.D., de Oliveira F.T., et al. Low-dose chronic lead exposure increases systolic arterial pressure and vascular reactivity of rat aortas. Free Radic Biol Med. 2014; 67:366-376. DOI: https://doi.org/10.1016/freeradbiomed.2013.11.021Gidlow D.A. Lead toxicity. Occup Med. 2015; 65(5):348-356. DOI: https://doi.org/10.1093/occmed/kqv018Gidlow D.A. Lead toxicity. Occup Med. 2015; 65(5):348-356. DOI: https://doi.org/10.1093/occmed/kqv018Klinova S.V., Minigalieva I.A., Privalova L.I., et al. Further verification of some postulates of the combined toxicity theory: New animal experimental data on separate and joint adverse effects of lead and cadmium. Food Chem Toxicol. 2020; 136:110971. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fct.2019.110971Klinova S.V., Minigalieva I.A., Privalova L.I., et al. Further verification of some postulates of the combined toxicity theory: New animal experimental data on separate and joint adverse effects of lead and cadmium. Food Chem Toxicol. 2020; 136:110971. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fct.2019.110971

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