Оценка цитотоксического комбинированного действия наночастиц оксидов селена и меди в остром эксперименте на крысах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. В известной нам научной литературе нет данных об экспериментальном изучении комбинированного действия наночастиц (НЧ) оксидов селена (SeO) и меди (CuO), воздействие которых на организм рабочих возможно в металлургическом производстве.

Материалы и методы. Путём однократного интратрахеального введения наночастиц оксидов селена и меди в концентрации 0,25 мг/мл аутбредным крысам-самкам моделировали цитотоксическое действие изучаемых частиц. Через 1 сут после введения суспензии оценивали цитологические и биохимические показатели жидкости бронхоальвеолярного лаважа.

Результаты. Реакция глубоких дыхательных путей на комбинированное действие НЧ SeO и НЧ CuO является более выраженной, нежели на какие-либо из этих частиц при изолированном введении, что свидетельствует о более высокой цитотоксичности комбинации изученных НЧ. Комбинированное цитотоксическое действие наночастиц оксидов селена и меди характеризуется типологическим разнообразием, однако по большинству изученных показателей выявлен аддитивный характер комбинированного действия высоких доз НЧ SeO и НЧ CuO, когда исследованные вещества усиливали токсическое действие друг друга.

Ограничения исследования. Исследование было ограничено изучением основных показателей цитотоксического действия.

Заключение. При оценке многофакторного риска для здоровья рабочих во избежание занижения реальной оценки суммарного риска в химико-металлургических и шламовых цехах медеплавильных предприятий необходимо учитывать аддитивный характер комбинированного действия изученных токсикантов.

Соблюдение этических стандартов. Исследование выполнено в соответствии с этическими нормами обращения с животными, принятыми Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для исследовательских и иных научных целей. Протокол исследования одобрен Локальным независимым этическим комитетом ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора (протокол № 2 от 20.04.2021 г.).

Участие авторов:
 Рябова Ю.В. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, статистическая обработка данных, подготовка рисунков, написание текста, редактирование;
Тажигулова А.В. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, статистическая обработка данных.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила: 27.10.2022 / Принята к печати: 08.12.2022 / Опубликована: 12.01.2023

Об авторах

Юлия Владимировна Рябова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский-научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора

Автор, ответственный за переписку.
Email: ryabovaiuvl@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2677-0479

Мл. науч. сотр. отд. токсикологии и биопрофилактики ФБУН «ЕМНЦ ПОЗРПП» Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург.

e-mail ryabovaiuvl@gmail.com

Россия

А. В. Тажигулова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский-научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-9384-8550
Россия

Список литературы

  1. Набойченко C.С., ред. Производство селена и теллура на ОАО «Уралэлектромедь». Екатеринбург; 2015.
  2. Ляпищев Ю.Б. Современное состояние переработки электролитных шламов медного производства. Записки Горного института. 2006; (2): 245-7.
  3. Мадарь И.И. Гидрометаллургическое извлечение селена из продуктов экстракционной переработки промывной кислоты медного производства: Автореф. дисс. … канд. тех. наук. СПб.; 2015.
  4. Гурвич В.Б., Кацнельсон Б.А., Рузаков В.О., Привалова Л.И., Бушуева Т.В. Биохимические эффекты у рабочих, подвергающихся влиянию аэрозолей металлургического производства меди, содержащих наночастицы. В кн.: Материалы международной конференции «Актуальные гигиенические аспекты нанотоксикологии: теоретические основы, идентификация опасности для здоровья и пути ее снижения». Екатеринбург; 2016: 21-3.
  5. Привалова Л.И., Кацнельсон Б.А., Логинова Н.В., Гурвич В.Б., Шур В.Я., Бейкин Я.Б. и др. Цитологические и биохимические особенности жидкости, получаемой при бронхо-альвеолярном лаваже у крыс после интратрахеального введения наноразмерных меднооксидных частиц. Токсикологический вестник. 2014; (5): 8-15.
  6. Wu Y., Wang M., Luo S., Gu Y., Nie D., Xu Z., et al.Comparative toxic effects of manufactured nanoparticles and atmospheric particulate matter in human lung epithelial cells.Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020; 18(1): 22. https://doi.org/10.3390/ijerph18010022
  7. Lin W., Huang Y.W., Zhou X.D., Ma Y. In vitro toxicity of silica nanoparticles in human lung cancer cells. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2006; 217(3): 252-9. https://doi.org/10.1016/j.taap.2006.10.004
  8. Liu N., Guan Y., Zhou C., Wang Y., Ma Z., Yao S. Pulmonary and systemic toxicity in a rat model of pulmonary alveolar proteinosis induced by indium-tin oxide nanoparticles.Int. J. Nanomedicine. 2022; 17: 713-31. https://doi.org/10.2147/IJN.S338955
  9. Guo C., Robertson S., Weber R.J.M., Buckley A., Warren J., Hodgson A., et al. Pulmonary toxicity of inhaled nano-sized cerium oxide aerosols in Sprague-Dawley rats. Nanotoxicol. 2019; 13(6): 733-50. https://doi.org/10.1080/17435390.2018.1554751
  10. He H., Zou Z., Wang B., Xu G., Chen C., Qin X., et al. Copper oxide nanoparticles induce oxidative DNA damage and cell death via copper ion-mediated P38 MAPK activation in vascular endothelial cells.Int. J. Nanomedicine. 2020; 15: 3291-302. https://doi.org/10.2147/IJN.S241157
  11. Alizadeh S.R., Ebrahimzadeh M.A. Characterization and anticancer activities of green synthesized CuO nanoparticles, a review. Anticancer Agents Med. Chem. 2021; 21(12): 1529-43. https://doi.org/10.2174/1871520620666201029111532
  12. Zou L., Cheng G., Xu C., Liu H., Wang Y., Li N., et al. Copper nanoparticles induce oxidative stress via the heme oxygenase 1 signaling pathway in vitro studies.Int. J. Nanomedicine. 2021; 16: 1565-73. https://doi.org/10.2147/IJN.S292319
  13. Zheng Z., Liu L., Zhou K., Ding L., Zeng J., Zhang W. Anti-oxidant and anti-endothelial dysfunctional properties of nano-selenium in vitro and in vivo of hyperhomocysteinemic rats.Int. J. Nanomedicine. 2020; 15: 4501-21. https://doi.org/10.2147/IJN.S255392
  14. Pi J., Yang F., Jin H., Huang X., Liu R., Yang P., et al. Selenium nanoparticles induced membrane bio-mechanical property changes in MCF-7 cells by disturbing membrane molecules and F-actin. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2013; 23(23): 6296-303. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2013.09.078
  15. Huang G., Liu Z., He L., Luk K.H., Cheung S.T., Wong K.H., et al. Autophagy is an important action mode for functionalized selenium nanoparticles to exhibit anti-colorectal cancer activity. Biomater. Sci. 2018; 6(9): 2508-17. https://doi.org/10.1039/c8bm00670a
  16. Martínez-Esquivias F., Gutiérrez-Angulo M., Pérez-Larios A., Sánchez-Burgos J., Becerra-Ruiz J., Guzmán-Flores J.M. Anticancer activity of selenium nanoparticles in vitro studies. Anticancer Agents. Med. Chem. 2021; 22(9): 1658-73. https://doi.org/10.2174/1871520621666210910084216
  17. Kondaparthi P., Flora S.J.S., Naqvi S. Selenium nanoparticles: An insight on its pro-oxidant and antioxidant properties. Front. Nanosci. Nanotechnol. 2019; 6: 1-5. https://doi.org/10.15761/FNN.1000189
  18. Zhuang Y., Li L., Feng L., Wang S., Su H., Liu H., et al. Mitochondrion-targeted selenium nanoparticles enhance reactive oxygen species-mediated cell death. Nanoscale. 2020; 12(3): 1389-96. https://doi.org/10.1039/c9nr09039h
  19. Minigalieva I.A., Katsnelson B.A., Panov V.G., Privalova L.I., Varaksin A.N., Gurvich V.B., 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. Toxicol. 2017; 380: 72-93. https://doi.org/10.1016/j.tox.2017.02.007
  20. Сутункова М.П., Привалова Л.И., Рябова Ю.В., Минигалиева И.А., Тажигулова А.В., Лабзова А.К. и др. Сравнительная оценка реакции глубоких дыхательных путей крысы на однократное интратрахеальное введение наночастиц оксидов селена или меди. Токсикологический вестник. 2021; 29(6): 39-46. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2021-29-6-39-46
  21. Лебедев К.А., Понякина И.Д. Иммунограмма в клинической практике: Введение в прикладную иммунологию. М.: Наука; 1990.
  22. Privalova L.I., Katsnelson B.A., Osipenko A.B., Yushkov B.N., Babushkina L.G. Response of a phagocyte cell system to products of macrophage breakdown as a probable mechanism of alveolar phagocytosis adaptation to deposition of particles of different cytotoxicity. Environ. Health Perspect. 1980; 35: 205-18. https://doi.org/10.1289/ehp.8035205
  23. Katsnelson B.A., Privalova L.I. Recruitment of phagocytizing cells into the respiratory tract as a response to the cytotoxic action of deposited particles. Environ. Health Perspect. 1984; 55: 313-25. https://doi.org/10.1289/ehp.8455313
  24. Privalova L.I., Katsnelson B.A., Yelnichnykh L.N. Some peculiarities of the pulmonary phagocytotic response: dust retention kinetics and silicosis development during long term exposure of rats to high quartz levels. Br. J. Ind. Med. 1987; 44(4): 228-35. https://doi.org/10.1136/oem.44.4.228
  25. Privalova L.I., Katsnelson B.A., Sharapova N.Y., Kislitsina N.S. On the relationship between activation and breakdown of macrophages in the pathogenesis of silicosis (an overview). Med. Lav. 1995; 86(6): 511-21.
  26. Ruenraroengsak P., Novak P., Berhanu D., Thorley A.J., Valsami-Jones E., Gorelik J., et al. Respiratory epithelial cytotoxicity and membrane damage (holes) caused by amine-modified nanoparticles. Nanotoxicol. 2012; 6(1): 94-108. https://doi.org/10.3109/17435390.2011.558643
  27. Cho W.S., Duffin R., Poland C.A., Duschl A., Oostingh G.J., Macnee W., 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. Nanotoxicol. 2012; 6(1): 22-35. https://doi.org/10.3109/17435390.2011.552810
  28. Privalova L.I., Katsnelson B.A., Loginova N.V., Gurvich V.B., Shur V.Y., Valamina I.E., 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): 12379-406. https://doi.org/10.3390/ijms150712379

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Рябова Ю.В., Тажигулова А.В., 2023


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.