Повышение устойчивости организма к вредному цитотоксическому действию наночастиц аморфного диоксида кремния

Введение. Наночастицы аморфного диоксида кремния (НЧ АДК) являются одним из наиболее широко распространенных наноматериалов. Кроме того, промышленные аэрозоли конденсации, содержащие значительную долю НЧ АДК, спонтанно образуются при ряде пирометаллургических и сварочных технологий. Поэтому значительное число лиц подвергается воздействию частиц НЧ АДК в производственных условиях или через среду обитания, загрязняемую этими производствами, а также при применении этого наноматериала. Целью исследования стала разработка способа профилактики, основанного на повышении устойчивости организма к вредному цитотоксическому действию наночастиц аморфного диоксида кремния. Материалы и методы. Белые лабораторные крысы получали в течение месяца курс специально разработанного биопрофилактического комплекса (БПК) перед однократным интратрахеальным введением суспензии НЧ АДК в концентрации 0,5 мг/мл. Суспензия исследуемых НЧ АДК была получена с помощью лазерной абляции из тонких листовых мишеней соответствующего материала 99,99 % чистоты в стерильной деионизированной воде. Средний диаметр использованных НЧ АДК составил 43 ± 11 нм. Через 24 часа после введения суспензии оценивались цитологические (количество бронхоальвеолярных макрофагов и нейтрофилов и их отношение) и цитохимические показатели жидкости лаважа (БАЛЖ) (щелочная фосфатаза, аланинаминотрансфераза, гамма-глутамилтранспептидаза, амилаза, лактатдегидрогеназа). Биопрофилактический комплекс вводился животным вместе с кормом и питьём. В состав БПК были включены глютамат натрия, рыбий жир, богатый полиненасыщенными жирными кислотами класса омега-3, йод и антиоксидантный комплекс (селен, кверцетин в виде рутина и витамины А, Е, С). Заключение. Анализ полученных экспериментальных данных свидетельствует о том, что изменения как цитологических, так и биохимических показателей бронхоальвеолярного лаважа свидетельствуют о благоприятном эффекте снижения цитотоксичности под влиянием проведенного курса биологической профилактики при действии наночастиц аморфного диоксида кремния.

наночастицы аморфного диоксида кремния, цитотоксичность, биопрофилактика

1. Сутункова М.П., Соловьева С.Н., Кацнельсон Б.А. и др. Некоторые особенности реакции организма на хроническую ингаляцию ЗЮ2-содержащих субмикронных (преимущественно наноразмерных) частиц реального промышленного аэрозоля // Токсикологический вестник. 2017. № 3 (144). С. 17-26.

2. Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., Сутункова М.П. и др. Биопрофилактика в системе управления профессиональными рисками, связанными с воздействием металлсодержащих наночастиц // Гигиена и санитария. 2017. Т. 96. № 12. С. 1187-1191.

3. Кацнельсон Б.А., Алексеева О.Г., Привалова Л.И. и др. Пневмокониозы: патогенез и биологическая профилактика. Екатеринбург: Издательство УрО РАН, 1995. 326 с.

4. Кацнельсон Б.А., Дегтярева Т.Д., Привалова Л.И. Принципы биологической профилактики профессиональной и экологически обусловленной патологии от воздействия неорганических веществ. Екатеринбург: МНЦПиОЗРП, 1999. 107 с.

5. Пластилина Ю.В., Привалова Л.И., Терешин Ю.С. и др. Тормозящее действие йода на развитие экспериментального силикоза при перкутанном воздействии // Медицина труда и пром. экология. 1996. № 7. С. 16-20.

6. Капелько В.И. Активные формы кислорода, антиоксиданты и профилактика заболеваний // Российский медицинский журнал. 2003. № 21. С. 1185-1189.

7. Денисенко С.А, Леканова С.С., Домнин С.Г и др. Прогнозирование действия пылевых частиц различных форм кремнезема на организм с учетом их физико-химических свойств. Пособие для врачей. Екатеринбург, 2003. 23 с.

8. Шапиро Н.А Цитологическая диагностика заболеваний легких. М.: Ретроцентр, 2005. 245 с.

9. Добрых В.А., Мун И.Е., Ковалева О.А. и др. Диагностическое значение цитологического исследования секрета нижних дыхательных путей // Дальневосточный медицинский журнал. 2013. № 1. С. 125-129.

10. Napierska D, Thomassen L, Lison D, et al. The nanosilica hazard: another variable entity. Part Fibre Toxicol. 2010; 7, 39. DOI: https://doi.org/10.1186/1743-8977-7-39

11. Vance ME, Kuiken T, Vejerano EP, et al. Nanotechnology in the real world: Redeveloping the nanomaterial consumer products inventory. Beilstein J Nanotechnol. 2015; 6:1769-1780. DOI: https://doi.org/10.3762/ bjnano.6.181

12. Thakkar A, Raval A, Chandra S, et al. A comprehensive review of the application of nano-silica in oil well cementing. Petroleum. 2019; 6(2):123-129. DOI: https:// doi.org/10.1016/j.petlm.2019.06.005

13. Shin-Woo Ha, Weiss D, Weitzmann M, et al. Applications of silica-based nanomaterials in dental and skeletal biology. In: Nanobiomaterials in Clinical Dentistry (Second Edition). Subramani K, Ahmed W, editors. Elsevier; 2019. P. 77-112. DOI: https://doi.org/10.1016/C2017-0-03524-3

14. Du Z, Zhao D, Jing L, et al. Cardiovascular toxicity of different sizes amorphous silica nanoparticles in rats after intratracheal instillation. Cardiovasc Toxicol. 2013; 13(3):194-207. DOI: https://doi.org/10.1007/s12012-013-9198-y

15. Guo C, Yang M, Jing L, et al. Amorphous silica nanoparticles trigger vascular endothelial cell injury through apoptosis and autophagy via reactive oxygen species-mediated MAPK/Bcl-2 and PI3K/Akt/mTOR signaling. Int J Nanomedicine. 2016; 11:5257-5276. DOI: https://doi.org/10.2147/IJN.S112030

16. Park EJ, Park K. Oxidative stress and pro-inflammatory responses induced by silica nanoparticles in vivo and in vitro. Toxicol Lett. 2009; 184(1):18-25. DOI: https:// doi.org/10.1016/j.toxlet.2008.10.012

17. Petrick L, Rosenblat M, Paland N, et al. Silicon dioxide nanoparticles increase macrophage atherogenicity: Stimulation of cellular cytotoxicity, oxidative stress, and triglycerides accumulation. Environ Toxicol. 2016; 31(6):713-723. DOI: https://doi.org/10.1002/tox.22084

18. Sergent JA, Paget V, Chevillard S. Toxicity and genotoxicity of nano-SiO2 on human epithelial intestinal HT-29 cell line. Ann Occup Hyg. 2012; 56(5):622-630. DOI: https://doi.org/10.1093/annhyg/mes005

19. Privalova LI, Katsnelson BA, Sutunkova MP, et al. Looking for biological protectors against adverse health effects of some nanoparticles that can pollute workplace and ambient air (a summary of authors’ experimental results). J Environ Prot. 2017; 8(8):844-866. DOI: https:// doi.org/10.4236/jep.2017.88053

20. Katsnelson BA, Privalova LI, Sutunkova MP, et al. Experimental research into metallic and metal oxide nanoparticle toxicity in vivo. In: Bioactivity of engineered nanoparticles. Yan B, Zhou H, Gardea-Torresdey J, editors. Springer, 2017. Ch. 11. P. 259-319. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-10-5864-6

21. Katsnelson BA, Morosova KI, Velichkovski BT, et al. Anti-silikotische Wirkung von Glutamat. Arbeitsmed. Sozialmed. Praventivmed. 1984; 19(7):153-156. (In German).

22. Morosova KI, Katsnelson BA, Rotenberg YuS, et al. A further experimental study of the antisilicotic effect of glutamate. Br J Ind Med. 1984; 41(4):518-525.

23. Katsnelson BA, Polzik EV, Privalova LI. Some aspects of the problem of individual predisposition to silicosis. Environ Health Perspect. 1986; 68:175-185.

24. Katsnelson BA, Polzik EV, Morosova KI, et al. Trends and perspectives of the biological prophylaxis of silicosis. Environ Health Pespect. 1989; 82:311-321.

25. Li 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: https://doi. org/10.3389/fphar.2018.00072