<<
>>

Результаты сравнительной оценки общетоксического и раздражающего действия в опытах in vivo и in vitro

При изучении общетоксического действия в экспериментах in vivo было установлено, что при остром воздействии доза 5000 мг/кг (150 мг/ на одно животное) не оказывает общетоксического эффекта и не вызывает признаков интоксикации и патоморфологических нарушений.

По показателям среднесмертельной дозы при однократном внутрижелудочном пути поступления наноразмерные частицы цинка относятся к малоопасным веществам (4 класс опасности, DL>5000 мг/кг).

Вместе с тем, в литературе имеются сведения о проявлении общетоксического действия наноразмерных частиц цинка при введении более низких доз в исследованиях субхронической токсичности.

По данным Shrivastava R., Raza S., Yadav A. et al. [144] при введении мышам дозы 500 мг/кг (15 мг/ на одно животное) отмечались признаки окислительного стресса в виде повышения уровня активных форм кислорода (АФК) и антиоксидантых ферментов, дофамина и норадреналина в мозговой коре головного мозга. Анализ результатов трансмиссионной электронной микроскопии (ПЭМ) выявил присутствие наночастиц цинка в цитоплазме и ядре клеток печени и мозга.

В работах Jo E., Seo G., Kwon J.T. et al. [88] при изучении субхронической токсичности при введении крысам за 2 недели до спаривания дозы 500 мг/кг (15 мг/ на одно животное) отмечалось снижение количества и массы тела их потомства. Наночастицы цинка были

обнаружены в молочной железе, матке, печени взрослой особи и в почках детенышей. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что наночастицы цинка могут представлять риск для здоровья беременных женщин и их плода.

В литературе имеются сведения о возможности наноразмерных частиц цинка оказывать общетоксическое действие на организм при еще более низких дозах, но уже в условиях хронических экспериментов. По данным исследований Yang Y.l., Jing X.P., Zhang S.P. et al. [172] при введении мышам в течение 90 дней дозы 15-60 мг/кг (0,45-1,8 мг/ на одно животное) наблюдались признаки токсического действия на центральную нервную систему в виде ухудшения памяти и способности к обучению.

Это было обусловлено снижением в гипокампе уровня нейтрофического фактора (brain derived neurotrophic factor -BDNF), который поддерживает выживание существующих нейронов и влияет на рост и дифференцировку новых нейронов, а также снижением уровня целого ряда синаптических белков (NMDA-NR2A, NR2B, AMPA-GluR1, PSD-93, PSD-95), участвующих в

передаче нервных импульсов.

Следует отметить, что данные исследования проводились с использованием высокотехнологичного оборудования, которое в обычной практике при проведении санитарно-эпидемиологической экспертизы не применяется, в виду отсутствия в испытательных лабораторных центрах Роспотребнадзора таких дорогостоящих приборов.

В ходе изучения общетоксического действия в опытах in vitro было выявлено, что наноразмерные частицы цинка оказывают дозозависимое действие на альтернативную модель спермы КРС и фотобактерии «Эколюм». Действующие концентрации 20 г/л, 30 г/л, 40 г/л, 50 г/л, вызывали снижение подвижности сперматозоидов и тушение свечения биосенсора по сравнению с контролем в концентрациях 2·10-3г/л, 3·10-3г/л, 4·10-3г/л и 5·10-3 г/л.

В соответствии с классификацией токсичности наноразмерные частицы цинка относятся к высокотоксичным веществам для альтернативной модели фотобактерии «Эколюм».

Для удобства сравнительной оценки общетоксического действия в экспериментах in vivo и in vitro величины доз и концентраций, оказывающих токсическое воздействие, были приведены к единообразным показателям (табл. 21).

В ходе экспериментальных исследований in vitro было выявлено токсическое действие наноразмерных частиц цинка на обе альтернативные модели в достаточно низких концентрациях: 0,005 мг/мл для фотобактерий

«Эколюм» и 20 мг/мл для спермы КРС, что показывает более высокую чувствительность используемых моделей относительно методов in vivo.

По имеющимся литературным данным, аналогичные эффективные токсические концентрации наноразмерных частиц цинка в опытах in vitro были получены и на других клеточных культурах [131].

Таблица 21

Сравнительная оценка общетоксического действия наночастиц цинка в экспериментах in vivo и in vitro

(*Результаты собственных исследований)

In vivo

Животные

In vitro

Альтернативные модели

Острая токсичность (14 дней) 150 мг/ животное (5000 мг/кг).

DL50>5000 мг/кг общетоксическое действие не выявлено*

20 мг/мл доза

на одну пробу спермы*

0,005 мг/мл доза

на одну пробу бактерий*

Субхроническая токсичность(28 дней) 15 мг/животное (500 мг/кг) [144,88]

Хроническая токсичность (3 месяца)

0,45-1,8 мг/ животное (15-60 мг/кг)[172]

0,005 мг/мл

на культуру пневмоцитов [77]

10 мг/мл

на культуру сперматозоидов [131]

Как показал сравнительный анализ данных (табл. 21), при однократном внутрижелудочном введении наноразмерных частиц цинка в дозе 150 мг/животное в остром опыте признаков общетоксического действия не было выявлено. Тем не менее, в дозе 15 мг/животное общетоксическое действие отмечалось при изучении субхронической токсичности и в дозах 0,45-1,8 мг/мл при проведении длительных экспериментов на животных.

Сравнительный анализ параметров общетоксического действия в опытах in vitro показал, что эффективная токсическая концентрация наноразмерных частиц цинка составила 0,005 мг/мл на одну пробу культуры для фотобактерий «Эколюм» и 20 мг/мл на одну пробу сперматозоидов для альтернативной модели спермы КРС (табл. 21). Полученные экспериментальные данные указывают на более высокую чувствительность альтернативной модели фотобактерий «Эколюм».

Результаты сравнительных исследований общетоксического действия в экспериментах in vivo и in vitro показали что, несмотря на то, что наноразмерные частицы цинка не вызывают гибели лабораторных животных при однократном остром внутрижелудочное воздействии дозы 5000 мг/кг (150 мг/ на одно животное), они способны оказывать токсическое действие на клеточном уровне.

При этом, как показали результаты исследований, традиционные методы in vivo не всегда позволяют выявить токсическое действие в острых опытах без использования высокотехнологичного оборудования. Для этого необходимо проведение длительных экспериментов на животных, что в условиях обычной практики проведения санитарно-эпидемиологической экспертизы представляется невозможным, в то время как чувствительность методов in vitro позволяет выявить токсический эффект при проведении острых опытов.

При проведении исследований по изучению раздражающего действия в экспериментах in vivo было выявлено, что наноразмерные частицы цинка не оказывают раздражающего действия на кожные покровы и слизистые

оболочки. Отсутствие раздражающего действия на слизистые оболочки было подтверждено исследованиями в опытах in vitro на сосудах ХАО куриного эмбриона (табл.22).

Таблица 22

Сравнительная оценка раздражающего действия на слизистые оболочки наноразмерных частиц цинка в экспериментах in vivo и in vitro

In vivo

Животные

In vitro

Сосуды ХАО куриного эмбриона

Отсутствие раздражающего действия на слизистые оболочки

(0 баллов)

Отсутствие раздражающего действия на слизистые оболочки

Х=3,4 % (P>0,05)

Таким образом, сравнительные исследования раздражающего действия

наноразмерных частиц цинка на слизистые оболочки (таблица 22) выявили совпадение результатов, полученных в экспериментах на животных и альтернативных моделях.

В заключении, следует отметить способность альтернативных моделей в остром опыте улавливать токсический эффект тех доз наночастиц цинка, которые вызывают подобный эффект на животных в условиях длительных экспериментов и использования высокотехнологичного оборудования. Установленный факт имеет очень большую научно-практическую значимость, поскольку позволяет получить скрининговую оценку токсичности исследуемых наноматериалов или наносодержащей продукции, уменьшая тем самым продолжительность исследования и использование лабораторных животных в токсикологических исследованиях, что очень актуально в условиях нарастающих объемов токсикологической экспертизы наносодержащей продукции.

Полученные результаты сравнительной оценки общетоксического и раздражающего действия наноразмерных частиц цинка в экспериментах in vivo и in vitro свидетельствуют о высокой чувствительности альтернативных методов и возможности их использования при оценке токсичности наноразмерных частиц.

<< | >>
Источник: Гуськова Оксана Альбертовна. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПРЕСС-МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОКСИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОМАТЕРИАЛОВ. ДИССЕРТАЦИЯ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА МЕДИЦИНСКИХ НАУК. Москва - 2014.

Еще по теме Результаты сравнительной оценки общетоксического и раздражающего действия в опытах in vivo и in vitro:

  1. Результаты сравнительной оценки общетоксического и раздражающего действия в опытах in vivo и in vitro
  2. Результаты сравнительной оценки общетоксического и раздражающего действия в опытах in vivo и in vitro
  3. Глава 3. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ОБЩЕТОКСИЧЕСКОГО И РАЗДРАЖАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ НЧ СЕРЕБРА IN VIVO и IN VITRO
  4. ГЛАВА 5. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ОБЩЕТОКСИЧЕСКОГО И РАЗДРАЖАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ЧАСТИЦ ТИТАНА ДИОКСИДА В ЭКСПЕРИМЕНТАХ IN VIVO И IN VITRO
  5. ГЛАВА 4. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ОБЩЕТОКСИЧЕСКОГО И РАЗДРАЖАЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ЧАСТИЦ ЦИНКА В ЭКСПЕРИМЕНТАХ IN VIVO И IN VITRO
  6. Оценка раздражающего действия в опытах in vitro
  7. Оценка раздражающего действия в опытах in vitro
  8. Оценка раздражающего действия в опытах in vitro
  9. Оценка раздражающего действия в опытах in vivo
  10. Оценка раздражающего действия в опытах in vivo
  11. Оценка общетоксического действия в опытах in vitro
  12. Оценка общетоксического действия в опытах in vitro
  13. Оценка раздражающего действия в опытах in vivo
  14. Оценка общетоксического действия в опытах in vitro
  15. 3.1 Оценка общетоксического действия в опытах in vivo
  16. Оценка общетоксического действия в опытах in vivo
  17. Оценка общетоксического действия в опытах in vivo
  18. Исследование общетоксического действия in vivo на лабораторных животных