sredobЗдоровье населения и среда обитания – ЗНиСОPublic Health and Life Environment – PH&LE2219-52382619-0788ФБУЗ ФЦГиЭ Роспотребнадзораsredob-451Research ArticleСтатьиОценка токсических эффектов наночастиц оксида никеля при ингаляционных воздействияхToxic effects assessment of nickel oxide nanoparticles by inhalationКацнельсонБ. А.KatsnelsonB. A.noemail@neicon.ruСутунковаМ. П.SutunkovaM. P.sutunkova@ymrc.ruПриваловаЛ. И.PrivalovaL. I.noemail@neicon.ruСоловьеваС. Н.SolovyevaS. N.noemail@neicon.ruГурвичВ. Б.GurvichV. B.noemail@neicon.ruБушуеваТ. В.BushuevaT. V.noemail@neicon.ruСахаутдиноваР. Р.SakhautdinovaR. R.noemail@neicon.ruВаламинаИ. Е.ValaminaI. E.noemail@neicon.ruМакеевО. Г.MakeyevO. H.noemail@neicon.ruЗубаревИ. В.ZubarevI. V.noemail@neicon.ruМинигалиеваИ. А.MinigalievaI. A.noemail@neicon.ruКлиноваС. В.KlinovaS. V.noemail@neicon.ruШурВ. Я.ShurV. Ya.noemail@neicon.ruГрибоваЮ. В.GribovaYu. V.noemail@neicon.ruЦарегородцеваА. Е.TsaregorodtsevaA. E.noemail@neicon.ruКоротковА. В.KorotkovA. V.noemail@neicon.ruШуманЕ. А.ShumanE. A.noemail@neicon.ruШишкинаЕ. В.ShishkinaE. V.noemail@neicon.ruФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» РоспотребнадзораРоссияEkaterinburg Medical Research Center for Prevention and Health Promotion of Industrial Workers of RospotrebnadzorRussian FederationФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияUral State Medical University of the Russian Ministry of HealthRussian FederationФГАОУ ВО «Уральский Федеральный Университет имени первого президента России Б.Н. Ельцина»РоссияUral Federal University named after the first President of Russia B.N. YeltsinRussian Federation2018190420210122429Copyright © Кацнельсон Б.А., Сутункова М.П., Привалова Л.И., Соловьева С.Н., Гурвич В.Б., Бушуева Т.В., Сахаутдинова Р.Р., Валамина И.Е., Макеев О.Г., Зубарев И.В., Минигалиева И.А., Клинова С.В., Шур В.Я., Грибова Ю.В., Царегородцева А.Е., Коротков А.В., Шуман Е.А., Шишкина Е.В., 20212021Кацнельсон Б.А., Сутункова М.П., Привалова Л.И., Соловьева С.Н., Гурвич В.Б., Бушуева Т.В., Сахаутдинова Р.Р., Валамина И.Е., Макеев О.Г., Зубарев И.В., Минигалиева И.А., Клинова С.В., Шур В.Я., Грибова Ю.В., Царегородцева А.Е., Коротков А.В., Шуман Е.А., Шишкина Е.В.Katsnelson B.A., Sutunkova M.P., Privalova L.I., Solovyeva S.N., Gurvich V.B., Bushueva T.V., Sakhautdinova R.R., Valamina I.E., Makeyev O.H., Zubarev I.V., Minigalieva I.A., Klinova S.V., Shur V.Y., Gribova Y.V., Tsaregorodtseva A.E., Korotkov A.V., Shuman E.A., Shishkina E.V.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/451

Приведены основные результаты, полученные в эксперименте, основанном на повторных низкоуровневых ингаляционных экспозициях лабораторных животных (белые крысы, аутбредные) к наночастицам оксида никеля (НЧ NiO) диаметром (23 ± 5) нм по 4 часа в день 5 раз в неделю продолжительностью до 10 месяцев в установке типа «только нос». Показано, что неспецифические реакции организма на действие НЧ NiO включают в себя: разнообразные проявления системной токсичности с особо выраженным влиянием на функцию печени и почек, окислительновосстановительный баланс, повреждение некоторых участков мозговой ткани, связанное с доказанным транспортом самих наночастиц со слизистой носа по ольфакторному тракту; некоторые цитологические признаки вероятного развития аллергического синдрома; парадоксально низкую выраженность пульмонарной патологии по пневмокониотическому типу, объяснимую малой хронической задержкой наночастиц в легких; генотоксический эффект организменного уровня даже при тех низких уровнях хронической экспозиции, при которых системная токсичность выражена довольно слабо. Наряду с этим НЧ NiO вызывают и относительно специфичную для токсических эффектов никеля фазовую стимуляцию эритропоэза.

The article presents in an experiment obtained principal results based on repeated low-level inhalation exposures of laboratory animals (white rats, outbred) to nickel oxide nanoparticles with a diameter of (23 ± 5) nm, 4 hours a day, 5 times a week for up to 10 months in a «nose only» installation. It was shown that non-specific body reactions to the action of NiO NPs include: diverse manifestations of systemic toxicity with a particularly pronounced influence on liver and kidney function, redox balance, damage to some areas of brain tissue, associated with proven movement of the nanoparticles themselves from the nasal mucosa along the olfactory tract; some cytological signs of probable development for allergic syndrome; paradoxically low severity of pulmonary pathology by pneumoconiotic type explained by a small chronic delay of nanoparticles in the lungs; the genotoxic effect of the organismal level, even at those low levels of chronic exposure, at which systemic toxicity is rather poorly. Along with that, NiO NPs also induce phase-stimulation of erythropoiesis, which is relatively specific for the toxic nickel effects.

наночастицыоксид никеляцитотоксичностьтоксичностьnanoparticlesNickel oxidecytotoxicitytoxicityReferencesСанитарно-эпидемиологические требования к устройству, оборудованию и содержанию экспериментальнобиологических клиник (вивариев): СП 2.2.1.3218-14. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2015. 15 сСанитарно-эпидемиологические требования к устройству, оборудованию и содержанию экспериментальнобиологических клиник (вивариев): СП 2.2.1.3218-14. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2015. 15 сAda K., Turk M., Oguztuzun S., Kilic M., Demirel M., Tandogan N. et al. Cytotoxicity and apoptotic effects of nickel oxide nanoparticles in cultured HeLa cells. Folia histochemica et cytobiologica. 2010; 48(4):524-529.Ada K., Turk M., Oguztuzun S., Kilic M., Demirel M., Tandogan N. et al. Cytotoxicity and apoptotic effects of nickel oxide nanoparticles in cultured HeLa cells. Folia histochemica et cytobiologica. 2010; 48(4):524-529.Canbay A., Feldstein A.E., Higuchi H., Werneburg N., Grambihler A., Bronk S.F. et al. Kupffer cell engulfment of apoptotic bodies stimulates death ligand and cytokine expression. Hepatology 2003; 38: 1188-1198.Canbay A., Feldstein A.E., Higuchi H., Werneburg N., Grambihler A., Bronk S.F. et al. Kupffer cell engulfment of apoptotic bodies stimulates death ligand and cytokine expression. Hepatology 2003; 38: 1188-1198.Cao Z., Fang Y., Lu Y., Qian F., Ma Q., He M. et al. Exposure to nickel oxide nanoparticles induces pulmonary inflammation through NLRP3 inflammasome activation in rats. Int. J. Nanomedicine. 2016; 11: 3331-3346.Cao Z., Fang Y., Lu Y., Qian F., Ma Q., He M. et al. Exposure to nickel oxide nanoparticles induces pulmonary inflammation through NLRP3 inflammasome activation in rats. Int. J. Nanomedicine. 2016; 11: 3331-3346.Capasso L., Camatini M., Gualtieri M. Nickel oxide nanoparticles induce inflammation and genotoxic effect in lung epithelial cells. Toxicol. Lett. 2014; 226(1): 28-34.Capasso L., Camatini M., Gualtieri M. Nickel oxide nanoparticles induce inflammation and genotoxic effect in lung epithelial cells. Toxicol. Lett. 2014; 226(1): 28-34.Chang X.H., Zhu A., Liu F.F., Zou L.Y., Su L., Liu S.K. et al. Nickel oxide nanoparticles induced pulmonary fibrosis via TGF-1 activation in rats. Human and Experimental Toxicology. 2017; 36(8): 802-812.Chang X.H., Zhu A., Liu F.F., Zou L.Y., Su L., Liu S.K. et al. Nickel oxide nanoparticles induced pulmonary fibrosis via TGF-1 activation in rats. Human and Experimental Toxicology. 2017; 36(8): 802-812.Dumala N., Mangalampalli B., Chinde S., Kumari S., Mahoob M., Rahman M. et al. Genotoxicity study of nickel oxide nanoparticles in female Wistar rats after acute oral exposure. Mutagenesis. 2017; 32(4): 417-427.Dumala N., Mangalampalli B., Chinde S., Kumari S., Mahoob M., Rahman M. et al. Genotoxicity study of nickel oxide nanoparticles in female Wistar rats after acute oral exposure. Mutagenesis. 2017; 32(4): 417-427.Elder A., Gelein R., Silva V., Feikert T., Opanashuk L., Carter J. et al. Translocation of Inhaled Ultrafine Manganese Oxide Particles to the Central Nervous System. Environ. Health Perspect. 2006; 114(8): 1172-1178.Elder A., Gelein R., Silva V., Feikert T., Opanashuk L., Carter J. et al. Translocation of Inhaled Ultrafine Manganese Oxide Particles to the Central Nervous System. Environ. Health Perspect. 2006; 114(8): 1172-1178.Gonga N., Shaoc K., Lia G., Sun Y. Acute and chronic toxicity of nickel oxide nanoparticles to Daphnia magna: The influence of algal enrichment. NanoImpact. 2016; 34: 104-109.Gonga N., Shaoc K., Lia G., Sun Y. Acute and chronic toxicity of nickel oxide nanoparticles to Daphnia magna: The influence of algal enrichment. NanoImpact. 2016; 34: 104-109.Kao Y.-Y., Cheng T.-J., Yang D.-M., Liu P.-Sh. Demonstration of an olfactory bulb-brain translocation pathway for ZnO nanoparticles in rodent ells in vitro and in vivo. J. Molecular Neurosci. 2012; 48(2): 464-71.Kao Y.-Y., Cheng T.-J., Yang D.-M., Liu P.-Sh. Demonstration of an olfactory bulb-brain translocation pathway for ZnO nanoparticles in rodent ells in vitro and in vivo. J. Molecular Neurosci. 2012; 48(2): 464-71.Katsnelson B.A., Privalova L.I., Sutunkova M.P., Minigalieva I.A., Gurvich V.B., Shur V.Ya. et al. Experimental research into metallic and metal oxide nanoparticle toxicity in vivo. In: Bioactivity of Engineered Nanoparticles. Springer, 2017; Ch. 11: 259-319.Katsnelson B.A., Privalova L.I., Sutunkova M.P., Minigalieva I.A., Gurvich V.B., Shur V.Ya. et al. Experimental research into metallic and metal oxide nanoparticle toxicity in vivo. In: Bioactivity of Engineered Nanoparticles. Springer, 2017; Ch. 11: 259-319.Lee S., Hwang S-H., Jeong J., Han Y., Kim S.-H., Lee D-K. et al. Nickel oxide nanoparticles can recruit eosinophils in the lungs of rats by the direct release of intracellular eotaxin. Part Fibre Toxicol. 2016; 13: 30. DOI: 10.1186/s12989-016-0142-8Lee S., Hwang S-H., Jeong J., Han Y., Kim S.-H., Lee D-K. et al. Nickel oxide nanoparticles can recruit eosinophils in the lungs of rats by the direct release of intracellular eotaxin. Part Fibre Toxicol. 2016; 13: 30. DOI: 10.1186/s12989-016-0142-8Ogami A., Morimoto Y., Murakami M., Myojo T., Oyabu T., Tanaka I. Biological effects of nano-nickel in rat lungs after administration by inhalation and by intratracheal instillation. Journal of Physics, 2009; 151(1).Ogami A., Morimoto Y., Murakami M., Myojo T., Oyabu T., Tanaka I. Biological effects of nano-nickel in rat lungs after administration by inhalation and by intratracheal instillation. Journal of Physics, 2009; 151(1).Oyabu T., Myojo T. , Lee B-W., Okada T., Izumi H., Yoshiura Y. et al. Biopersistence of NiO and TiO2 Nanoparticles Following Intratracheal Instillation and Inhalation. Int. J. Mol. Sci. 2017; 18(12): 2757.Oyabu T., Myojo T. , Lee B-W., Okada T., Izumi H., Yoshiura Y. et al. Biopersistence of NiO and TiO2 Nanoparticles Following Intratracheal Instillation and Inhalation. Int. J. Mol. Sci. 2017; 18(12): 2757.Radauer-Preiml I., Andosch A., Hawranek T., Luetz-Meindl U., Wiederstein M., Horejs-Hoeck. J. Nanoparticle-allergen interactions mediate human allergic responses: protein corona characterization and cellular responses. Part Fibre Toxicol. 2016; 13: 3.Radauer-Preiml I., Andosch A., Hawranek T., Luetz-Meindl U., Wiederstein M., Horejs-Hoeck. J. Nanoparticle-allergen interactions mediate human allergic responses: protein corona characterization and cellular responses. Part Fibre Toxicol. 2016; 13: 3.Tkeshelashvili L., Tsakadze K., Khulusauri O. Effect of some nickel compounds on erythrocyte characteristics. Biol. Trace Elem. Res. 1989; 21 (1): 337-342.Tkeshelashvili L., Tsakadze K., Khulusauri O. Effect of some nickel compounds on erythrocyte characteristics. Biol. Trace Elem. Res. 1989; 21 (1): 337-342.

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