Биология ва тиббиёт муаммолари, 2017, №3 (96) 133
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
УДК: 546.284-31-022.532-06:616-091.8:661.81.712]-092.9
ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ НА ПРООКСИДАНТНЫЙ И
ПРОАПОПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТЫ АЦЕТАТА СВИНЦА
И.А. БАНДАС, М.И. КУЛИЦКАЯ, И.Я. КРИНИЦКАЯ, М.М. КОРДА
Тернопольский Государственный медицинский университет им. И.Я. Горбачевского,
Украина, г. Тернополь
ҚЎРҒОШИН АЦЕТАТ ПРООКСИДАНТ ВА ПРОАПОПТИК САМАРАДОРЛИГИГА КРЕМНИЙ
ДИОКСИД НАНОҚИСМЛАРИНИНГ ТАЪСИРИ
И.А. БАНДАС, М.И. КУЛИЦКАЯ, И.Я. КРИНИЦКАЯ, М.М. КОРДА
И.Я. Горбачевский номидаги Тернополь Давлат медицина университети, Украина, Тернополь
INFLUENCE OF SILICONE DIOXIDE NANO-PARTICLES ON PROOXIDIC AND
PROAPOPTOTIC EFFECTS OF LEAD ACETATE
I.A. BANDAS, M.I. KULITSKA, I.YA. KRYNYTSKA, M.M. KORDA
I. Horbachevsky Ternopil State Medical University, Ukraine, Ternopil
Наноқисмлар учун маьлум бўлган, кимёвий моддалар ва дори-дармонларни ҳужайра ичига ташиш
ва организмнинг тўсиқлари орқали билиш қобилияти кимёвий контаминантлар наноқисмлар билан
бирга танага кирганида токсик таьсирини кучайтириш имкониятини бериши мумкин. Қоннинг
нейтрофилларида диклорофлуоресецин диацетат ёрдамида реактив кислородларнинг шаклланиши
цитофлуориметрик усули билан аниқланди, апоптоз ва некрознинг интенсивлиги аннехин В ва
пропидиум йодид билан нишонланган ҳужайралар даражасида аниқланди ва митохондриал
трансмембран салоҳияти камайган ҳужайралар сони аниқланди. Барча параметрларнинг максимал
ўзгаришлари қўрғошин ацетат билан қўшилиб, кремний наноқисмлар моддалари билан киритилган
ҳайвонлар гуруҳига киритилди. Шу билан бирга, фаол кислородли турларнинг ишлаб чиқарилиши ва
апоптотик ва некрозга учраган қон нейтрофиллари даражасини ишлаб чиқариш ва камайтирилган
митохондриял трансмембран потенциали бўлган ҳужайралар сони фақат токсикат билан даволаш
қилинган ҳайвонлар билан солиштирганда наноқисмлар билан қўрғошин ацетат билан бирга юборилган
ҳайвонларда сезиларли даражада ошди. Натижада, кремний диоксид наноқисмлар қўрғошин
ацетатининг ҳужайра ичидаги реактив кислородлар турини, апоптотик ва некротизан ўзгарган қон
нейтрофиллари даражасини ва митохондриял трансмембран салоҳияти камайган ҳужайралар сонини
кўпайтириш қобилиятини оширади.
Калит сўзлар:
кремний диоксид, қўрғошин ацетати, оксидловчи стресс, апоптоз, некроз.
The established capability of nanoparticles to enhance the transport of chemicals and drugs into cells
and through the barriers of the div makes the possibility of potentiating the toxic effects of chemical contami-
nants when introducing into the div together with nanoparticles an urgent matter. In neutrophils of blood by
means of cytophluorimetric method, the formation of active forms of oxygen was determined using dichloroflu-
orescein diacetate, the intensity of apoptosis and necrosis – by the level of cells labeled with annexin V and
propidium iodide, and also the number of cells with reduced mitochondrial transmembrane potential was eval-
uated. Maximal changes in all indices were verified in the group of animals administered with SiO
2
nanoparti-
cles and lead acetate. In this case, the active forms of oxygen output and the level of apoptotic and necrotic al-
tered blood neutrophils of animals and the number of cells with decreased mitochondrial transmembrane po-
tential increased significantly in the animals administered with nanoparticles and lead acetate compared to the
animals administered with the toxicant only. The conclusion has been drawn that silicone dioxide nanoparticles
enhance the capability of lead acetate to increase the production of intracellular active forms of oxygen, the
level of apoptotic and necrotic altered blood neutrophils, and the number of cells with decreased mitochondrial
transmembrane potential.
Key words:
silicone dioxide, lead acetate, oxidative stress, apoptosis, necrosis.
Актуальность.
Нанотехнологии, наноча-
стицы и наноматериалы, несмотря на широкое по
масштабам и значительное по объемам использо-
вание многими странами мира в различных сфе-
рах производства и быта человека, приобретают
характер нового глобального антропогенного
фактора, который может характеризоваться по-
тенциальной опасностью как для здоровья насе-
ления, так и состояния экологических систем [1].
Токсические эффекты могут реализоваться как на
тканевом уровне, после проникновения наноча-
стиц во внутреннюю среду организма и захвата
клетками, так и косвенно, за счет их влияния на
Влияние наночастиц диоксида кремния на прооксидантный и проапоптический эффекты …
134 Проблемы биологии и медицины, 2017, №3 (96)
видовой состав, численность и активность компо-
нентов кишечного микробиоценоза [2].
Одним из приоритетных видов наноматери-
алов является наноструктурный высокодисперс-
ный аморфный диоксид кремния (SiO
2
), экспози-
ция человека к которому постоянно увеличивает-
ся, поскольку нанокремний остается самым пер-
спективным материалом для современной полу-
проводниковой индустрии, медицины, косметоло-
гии и пищевой промышленности [3-6].
Данные относительно токсического влия-
ния наночастиц диоксида кремния являются про-
тиворечивыми. Так, некоторые исследования сви-
детельствуют о наличии минимальной токсично-
сти пористого кремния [8, 7] или о полном ее от-
сутствии [9, 7]. Однако, X. Yang и соавт. утвер-
ждают, что наночастицы диоксида кремния даже
в невысоких дозах способны проникать в ядро
клетки и встраивается в фосфатный остов ДНК,
подавляя реакции репликации, транскрипции и
пролиферации [10]. Наночастицы отличаются от
многих других вредных объектов еще и тем, что
имеют свойство проходить сквозь биологические
барьеры внутри организма, которые непроницае-
мы для больших частиц [11]. При этом адсорби-
рованные на их поверхности токсины могут про-
никать во внутреннюю среду клетки или влиять
на мембранные циторецепторы, инициируя им-
мунную реакцию [12], что обусловливает акту-
альность изучения токсикологических свойств
наночастиц при их поступлении в организм вме-
сте с традиционными контаминантами окружаю-
щей среды, такими как, например, ионы тяжелых
металлов (в частности, свинец).
В Украине одним из важных источников
интоксикации остается тетраэтилсвинец и окиси
свинца, которые образуются в процессе сгорания
топлива и имеющиеся в выбросах промышленных
предприятий. Кроме того, опасность вредного
воздействия свинца на здоровье населения приоб-
рела особую актуальность после аварии на Чер-
нобыльской АЭС, во время ликвидации которой
использованы сотни тысяч тонн этого металла,
который при высокой температуре на месте его
применения испарялся и поступал в окружающую
среду в виде аэрозолей конденсации [13, 14].
На сегодня вопрос о биологических эффек-
тах наночастиц при их поступлении в организм
вместе с традиционными токсикантами остается
неисследованным.
Целью
данной работы было оценить инте-
гральный эффект наночастиц диоксида кремния и
химического токсиканта ацетата свинца на сте-
пень образования активных форм кислорода и
процессы апоптоза и некроза нейтрофилов крови.
Материал и методы исследования.
Опыты
проведены на 40 беспородных белых крысах-
самцах массой 150-160 г, которых содержали на
стандартном рационе вивария. Все животные
находились в одинаковых условиях и исследова-
лись в одно и то же время (сохранялась сезон-
ность и время суток).
Подопытных животных разделили на сле-
дующие группы: 1-я – интактные крысы (кон-
троль); 2-я – крысы, которым ежедневно внутри-
желудочно вводили коллоидный раствор наноча-
стиц SiO
2
в дозе 50 мг/кг массы тела животных в
течение 3-х недель; 3-я – животные, которым
ежедневно внутрижелудочно вводили ацетат
свинца в виде водного раствора в дозе 20 мг/кг
массы тела (в расчете на свинец) в течение 3-х
недель для воспроизведения модели подострой
свинцовой интоксикации; 4-я – крысы, которым
ежедневно вводили раствор наночастиц SiO
2
сов-
местно с ацетатом свинца в течение 3-х недель в
вышеупомянутых дозах [15]. Интактным живот-
ным ежедневно внутрижелудочно вводили соот-
ветствующее количество физиологического рас-
твора. В эксперименте использовали аморфный
нанопорошок диоксида кремния (SiO
2
, 99+%, 20-
30 nm) производства «US Research Nanomaterials,
Inc.» (США). Диспергирование наночастиц в ди-
стиллированной воде проводили с помощью уль-
тразвукового диспергатора УЗДН-М750Т (20-25
кГц, 750 Вт) в течение 5 мин. Как модельный ток-
сикант использовали ацетат свинца производства
«Макрохим» (Украина).
Эвтаназию крыс осуществляли путем кро-
вопускания в условиях тиопентал-натриевого
наркоза через 21 сутки от начала опыта. Все ма-
нипуляции с экспериментальными животными
проводили с соблюдением правил «Европейской
конвенции о защите позвоночных животных, ис-
пользуемых для исследовательских и других
научных целей» [16] и «Научно-практических ре-
комендаций по содержанию лабораторных жи-
вотных и работы с ними» [17].
Популяцию нейтрофилов крови получали с
помощью центрифугирования на двойном гради-
енте плотности 1,077 и 1,093 фиколла-
верографина [18].
Уровень активных форм кисло-
рода (АФК) в популяции нейтрофилов крови
определяли с помощью красителя с заблокиро-
ванной флуоресценцией – дигидродихлорфлуо-
ресцеин диацетата (ДХФ-ДА) («Sigma Aldrich»,
USA) [19]. Анализ образцов клеток проводился на
проточном цитометре Epics XL («Beckman
Coulter», США) с помощью гистограмм и соот-
ветствующих им окон статистики, которые со-
держали показатели средней геометрической ин-
тенсивности свечения меченых клеток. Значение
исследуемого параметра выражали в процентах
(соотношение числа нейтрофилов с повышенным
внутриклеточным содержанием АФК (АФК+-
клетки) к количеству клеток с нормальным со-
держанием АФК).
И.А. Бандас, М.И. Кулицкая, И.Я. Криницкая, М.М. Корда
Биология ва тиббиёт муаммолари, 2017, №3 (96) 135
Уровень мембранного потенциала митохон-
дрий в популяции нейтрофилов крови определяли
методом проточной цитофлуориметрии с помо-
щью набора реактивов «MitoScreen» («BD
Pharmigen», США), ключевым реагентом которо-
го является флуорохром 5,5’,6,6’-тетрахлоро-
1,1’,3,3’ тетраэтилбензимидазолил карбоцианина
йодид (JC-1) [20].
Результаты выражали в процентах (соотно-
шение числа нейтрофилов со сниженным мито-
хондриальным трансмембранным потенциалом к
количеству клеток с нормальным митохондриаль-
ным трансмембранным потенциалом).
Оценку степени апоптоза и некроза в попу-
ляции нейтрофилов крови проводили с использо-
ванием FITC-меченного аннексина V («ANNEXIN
V FITC», «Beckman Coulter», США) [21].
Анализ проб проводили на проточном ци-
тометре Epics XL («Beckman Coulter», США) с
аргоновым лазером, определяя несколько пара-
метров: малое угловое светорассеяние (FSC), ха-
рактеризующее размер клетки; боковое светорас-
сеяние (SSC), характеризующее оптическую не-
однородность цитоплазмы клеток, характер кле-
точных включений и гранулярность клеток, а
также мембранные особенности клетки; показа-
тель зеленой флуоресценции (флуоресцеинизо-
тиоцианат-FITC – 530 нм). Исследуемую популя-
цию клеток гейтировали в координатах FSC (ось
абсцисс) и SSC (ось ординат), затем анализирова-
ли на наличие флуоресценции в координатах на
основе Dot Plot (двопараметрическая гистограм-
ма). Использовали автоматическое программное
обеспечение и методы сбора и анализа данных с
высоким разрешением (1024 канала). Полученные
результаты представляли в процентах.
Дискриминационный анализ типа клеточ-
ной смерти включал (рис. 1): 1-й квадрант – клет-
ки, негативные по аннексину V и положительные
по РІ – некроз; 2-й квадрант — нейтрофилы, по-
ложительные по РІ и аннексину V-FITC – поздняя
стадия апоптоза или некроза; 3-й квадрант —
нейтрофилы, негативные по РІ и аннексину V-
FITC – жизнеспособные клетки; 4-й квадрант –
нейтрофилы, положительные по аннексину V-
FITC и негативные по РІ — ранняя стадия
апоптоза.
Статистическую обработку цифровых дан-
ных осуществляли с помощью программного
обеспечения
Excel
(Microsoft,
США)
и
STATISTICA 6.0 (Statsoft, США) с использовани-
ем непараметрических методов оценки получен-
ных данных. Для всех показателей рассчитывали
значение средней арифметической выборки (M),
ее дисперсии и ошибки средней (m). Достовер-
ность разницы значений между независимыми
количественными величинами определяли с по-
мощью критерия Манна–Уитни. Изменения счи-
тали статистически достоверными при р<0,05.
Результаты исследования и их обсужде-
ние.
Результаты наших исследований показали,
что трехнедельное введение крысам коллоидного
раствора наночастиц SiO
2
в дозе 50 мг/кг массы
тела животных не вызывало достоверных измене-
ний генерации АФК нейтрофилами крови, коли-
чества клеток со сниженным митохондриальным
трансмембранным потенциалом и апоптоза гра-
нулоцитов (табл. 1).
В отличие от группы крыс, получавших на-
ночастицы SiO
2
, внутрижелудочное введение аце-
тата свинца обусловило выраженные изменения
всех исследуемых показателей. Так, генерация
АФК нейтрофилами крови достоверно возрастала
в 2,2 раза по сравнению с контрольной группой
животных. Обращает на себя внимание достаточ-
но высокое значение АФК в контрольной группе
животных. Известно, что АФК обладают не толь-
ко цитотоксическим действием, но и могут вы-
ступать в качестве вторичных мессенджеров при
поддержке физико-химических свойств биологи-
ческих мембран, а также в регуляции таких кле-
точных реакций, как пролиферация, дифференци-
рование и апоптоз [22]. Исследования количества
нейтрофилов со сниженным митохондриальным
трансмембранным потенциалом в группе живот-
ных, которым вводили ацетат свинца, показали их
достоверное увеличение (в 2,1 раза) по сравнению
с контрольными крысами.
Рис. 1.
Распределение апоптотических и жизнеспособных клеток в режиме Dot Plot
Влияние наночастиц диоксида кремния на прооксидантный и проапоптический эффекты …
136 Проблемы биологии и медицины, 2017, №3 (96)
Таблица 1.
Влияние наночастиц SiO
2
и ацетата свинца на показатели апоптоза/некроза нейтрофилов, содержание в
них активных форм кислорода и количество клеток со сниженным митохондриальным трансмембран-
ным потенциалом (M
m, n=10)
Показатель
Группа животных
контроль
наночастицы
SiO
2
ацетат
свинца
наночастицы SiO
2
+ ацетат свинца
ANV
+
- клетки, %
4,55±0,28
5,02±0,26
8,26±0,67*
13,17±1,05*
#$
PI
+
- клетки, %
1,82±0,10
1,93±0,14
2,43±0,16*
4,03±0,31*
#$
АФК
+
- клетки, %
18,90±1,22
19,11±1,26
41,56±2,52*
71,89±4,15*
#$
Количество клеток со сниженным ми-
тохондриальным трансмембранным
потенциалом, %
1,50±0,18
1,64±0,20
3,13±0,29*
5,12±0,36*
#$
Примечания:
*
– изменения достоверны по сравнению с показателями контрольных животных (p<0,05);
#
– изменения достоверны по сравнению с показателями животных, которым вводили наночастицы SiO
2
(p<0,05);
$
– изменения достоверны по сравнению с показателями животных, которым вводили ацетат свинца
(p<0,05).
Увеличение количества клеток со снижен-
ным трансмембранным потенциалом митохон-
дрий может быть следствием накопления в них
АФК. В свою очередь причиной окислительного
стресса при действии на клетки химических ток-
сикантов может быть активизация внутриклеточ-
ных каскадных механизмов с привлечением про-
воспалительных цитокинов [22, 23]. В частности,
известно, что TNF-α, который усиленно образует-
ся в нейтрофилах при действии любых стрессо-
вых факторов через активацию фосфолипазы А
2,
стимулирует образование эйкозаноидов, которые
способны ингибировать фермент, метаболизиру-
ющий супероксид-анион – митохондриальную
MnSOD, что обусловливает накопление суперок-
сид-анионов и повреждение митохондриальной
мембраны. Кроме того, при взаимодействии TNF-
RI со своим лигандом TNF-α активируется каспа-
за-8, что способствует образованию пор во внеш-
ней мембране митохондрий и неселективных пор
пермеабилизационного перехода между наружной
и внутренней мембранами митохондрий, что в
свою очередь обусловливает
нарушение функци-
онирования дыхательных комплексов.
При внутрижелудочном
введении ацетата
свинца возрастало общее количество клеток, ко-
торые погибли в основном за счет апоптоза, что
превышало контрольные значения в 1,8 раза
(р<0,05).
Следствием появления неселективных пор в
митохондриальной мембране является установле-
ние равновесия ионов в матриксе и межмембран-
ном пространстве митохондрий, что разрывает
респираторную цепь, следствием чего является
набухание митохондриального матрикса, наруше-
ние целостности наружной митохондриальной
мембраны и выход цитохрома С и других проап-
оптозных белков из межмембранного простран-
ства в цитозоль. В дальнейшем это приводит к
активации эффекторных каспаз (в т. ч. каспазы-3)
и нуклеаз и к необратимым внутриклеточным из-
менениям, связанным с массовым протеолизом
белков, межнуклеосомной фрагментацией ДНК и,
следовательно, к гибели клетки [24].
Наиболее существенно исследуемые пока-
затели изменялись в крови животных, которым
вводили наночастицы диоксида кремния вместе с
ацетатом свинца. В этом случае генерация АФК
нейтрофилами возрастала в 3,8 раза (р<0,05), а
количество клеток со сниженным митохондри-
альным трансмембранным потенциалом увеличи-
валась в 3,4 раза по сравнению с контрольными
животными. При сравнении данных показателей с
результатами, полученными в третьей экспери-
ментальной группе, выявлено их достоверное
преобладание – на 73,0 и 63,6 % соответственно.
Интенсивность раннего апоптоза (АNV
+
-
нейтрофилы) достоверно превышала аналогичные
значения у контрольных животных в 2,9 раза и у
крыс, которым вводили ацетат свинца, на 59,4 %
(р<0,05). При изучении уровня РІ
+
-клеток, харак-
теризующих интенсивность некротических про-
цессов, наблюдалось его повышение в 2,2 раза по
сравнению с контрольными животными и на 65,8
% по сравнению с крысами, которым вводили
ацетат свинца (р<0,05).
Таким образом, полученные данные свиде-
тельствуют о том, что наночастицы диоксида
кремния усиливают прооксидный эффект химиче-
ского токсиканта ацетата свинца на нейтрофилы
крови, а также проапоптотический и пронекроти-
ческий эффекты последнего. Очевидно, что имен-
но окислительный стресс, который проявлялся
зафиксированным нами увеличением в нейтрофи-
И.А. Бандас, М.И. Кулицкая, И.Я. Криницкая, М.М. Корда
Биология ва тиббиёт муаммолари, 2017, №3 (96) 137
лах крови содержания АФК, которым свойствен-
но поражающее действие на клеточные структу-
ры, ускоряет процессы апоптоза и некроза.
Механизмы свинец-индуцированного окис-
лительного стресса в первую очередь включают
повреждение клеточной мембраны и ДНК, а так-
же влияние на ферментативные (каталаза, супе-
роксиддисмутаза, глутатион-пероксидаза и глю-
козо-6-фосфатдегидрогеназа) и неферментатив-
ные антиоксидные звенья, такие как тиолы. Из-
вестно, что полиненасыщенные жирные кислоты,
входящие в состав клеточных мембран, очень
склонны к взаимодействию с АФК и пероксида-
ции, что нарушает ключевые функции клеточной
мембраны. Некоторые исследования in vitro и in
vivo показали, что окислительное повреждение,
вызванное свинцом, в значительной степени спо-
собствует усилению хрупкости мембран эритро-
цитов при свинцовой интоксикации [25].
Наночастицы кремния за счет своих малых
размеров могут проникать через биологические
мембраны в клетки, тем самым транспортировать
адсорбированные на их поверхности токсиканты,
в том числе свинец, и усиливать его биодоступ-
ность. Кроме того, возможна совместное проок-
сидантное действие свинца и наночастиц. Изуче-
ние поведения наночастиц in vitro показало, что
они способны повреждать структуры клеточной
мембраны, клеточные органеллы и ДНК через
свойство стимулировать образование активных
форм кислорода [26].
По данным C. Guo и соавт. наночастицы не
только обуславливают спонтанную генерацию
АФК на поверхности клетки благодаря своим хи-
мическим и поверхностным характеристикам, но
также вызывают генерацию свободных радикалов
после взаимодействия с клеточными компонента-
ми [27]. Результаты цитофлуориметрических ис-
следований Y. Yang и соавт. свидетельствуют о
том, что наночастицы кремния являются цитоток-
сическими и вызывают повреждение клеточной
мембраны, увеличение внутриклеточной концен-
трации ионов кальция и апоптоз в дозозависимой
форме в клетках SH-SY5Y. Как потеря потенциа-
ла митохондриальной мембраны, так и потенци-
альное повреждение митохондрий приводит к вы-
ходу цитохрома С в цитоплазму. Повышенные
уровни цитохрома С и активизирующего фактора
апоптозної пептидазы-1 (Apaf1) дополнительно
вызывают внутренний апоптоз через каскад реак-
ций каспазы-9 и каспазы-3 [28].
Выводы.
Наночастицы диоксида кремния
усиливают способность химического токсиканта
ацетата свинца повышать продукцию внутрикле-
точных АФК и существенно увеличивают уровень
апоптотически и некротически измененных
нейтрофилов крови.
Литература:
1.
Чекман І.С. Наночастинки: властивості та пер-
спективи застосування / І.С. Чекман // Укр.
біохім. журнал. – 2009. – Т. 81, № 1. – С. 122–129.
2.
Mesoporous silica nanoparticles enhance MTT
formazan exocytosis in HeLa cells and astrocytes /
Fisichella M., Dabboue H., Bhattacharyya S. et al. //
Toxicol. In Vitro. – 2009. – Vol. 23, N 4. – P. 697–
703.
3.
Нові можливості застосування наночастинок
кремнію у медицині та фармації [І.С. Чекман, Л.І.
Казак, О.В. Ніцак, Є.Ф. Воронін] // Вісник фарма-
кології та фармації. – 2010. – № 4. – С. 8–14.
4.
Presence of nano-sized silica during in vitro diges-
tion of foods containing silica as a food additive / R.
Peters, E. Kramer, A.G. Oomen [et al.] // ACS Nano
2012, 6, 2441–2451.
5.
Морфологічні
особливості
нанокремнію,
отриманого методом хімічного неелектролітично-
го травлення / І.Р. Яцунський, В.А. Сминтина,
М.М. Павленко, О.В. Свірідова, О.А. Рімашевсь-
кий // Фізика і хімія твердого тіла 2013 Т. 14, № 4
С. 794-799.
6.
Silicon nanocrystals: Fundamentals, synthesis and
applications / Ed. by L. Pavesi, R. Turan. — WILEY-
VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2010.
7.
Пористый кремний и его применение в биоло-
гии и медицине / О.И. Ксенофонтова, А.В. Васин,
В.В. Егоров, А.В. Бобыль, Ф.Ю. Солдатенков,
Е.И. Теруков, В.П. Улин, Н.В. Улин, О.И. Киселев
// Журнал технической физики. – 2014. – Т. 84. –
Вып. 1. – С. 67-78.
8.
In vivo delivery of a peptide, ghrelin antagonist,
with mesoporous silicon microparticles / Kilpelainen
M., Riikonen J., Vlasova M.A., Huotari A., Lehto
V.P., Salonen J., Herzig K.H., Jarvinen K. // J. Con-
trol. Release. 2009. Vol. 137. P. 166–170.
9.
Evaluation of mammalian cell adhesion on
surface-modified porous silicon / Low S.P., Williams
K.A., Canham L.T., Voelcker N.H. // Biomaterials.
2006. Vol. 27. P. 4538–4546.
10.
Yang X, Liu J, He H, Zhou L, Gong C, Wang X,
Yang L, Yuan J, Huang H, He L, Zhang B, Zhuang Z.
SiO
2
nanoparticles induce cytotoxicity and protein
expression alteration in HaCaT cells. Part Fibre
Toxicol. 2010 19;7:1. P.1-10.
11.
Ryman-Rasmussen J. P. Penetration of intact skin
by quantum dots with diverse physicochemical
properties / J. P. Ryman-Rasmussen, J. E. Riviere, N.
A. MonteiroRiviere // Toxicol. Sci. – 2006. – Vol. 91.
– P. 159–165.
12.
The importance of an endotoxin-free environment
during the production of nanoparticles used in medi-
cal applications / Vallhov H., Qin J., Johansson S. M.
[et al.] // Nano Lett. – 2006. – Vol. 6. – P. 1682–
1686.
13.
В.В. Гордієнко, Р.Б. Косуба Вікові особливості
екологічно обумовленого накопичення важких
Влияние наночастиц диоксида кремния на прооксидантный и проапоптический эффекты …
138 Проблемы биологии и медицины, 2017, №3 (96)
металів в органах інтактних лабораторних щурів
// Клінічна та експериментальна патологія 2016 Т.
XV, №3 (57), C. 26-29.
14.
Свинцева небезпека в Україні: сучасні реалії,
проблеми та шляхи вирішення / І.М. Трахтенберг,
С.П. Луговський, Н.М. Дмитруха, І.П. Лубянова,
Ю.М. Талакін, Т.Д, Марченко Науковий журнал
МОЗ України №3 (4) 2013 С. 50-60.
15.
Порядок и методы оценки воздействия искус-
ственных наночастиц и наноматериалов на токси-
ческое действие химических веществ: методиче-
ские рекомендации. МР 1.2.0054–11 / Г. Г. Они-
щенко, В. А. Тутельян, И. В. Гмошинский и др.
М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии
Роспотребнадзора, 2011. – 39 с.
16.
European convention for the protection of
vertebrate animals used for experimental and other
scientific purposes. – Council of Europe. Strasbourg.
– 1986. – № 123. – 52 p.
17.
Науково-практичні рекомендації з утри-
мання лабораторних тварин та роботи з ними /
Ю.М. Кожем’якін, О.С. Хромов, М.А. Філо-
ненко, Г.А. Сайфетдінова – Київ: Авіцена,
2002. – 156 с.
18.
Нейко Є.М. Кисеньзалежні функції фагоцитів
у хворих на хронічне обструктивне захворювання
легень / Є.М. Нейко, П.Р. Герич, М.М. Островсь-
кий, Л.М. Томащук // Здобутки клінічної і експе-
риментальної медицини. – 2010. №1. С. 100 – 104.
19.
Flow cytometric studies of oxidative product
formation by neutrophils: a graded response to
membrane stimulation / D.A. Bass, J.W. Parce, L.R.
Dechatelet [et al.] // J. Immunol. – 1983. – Vol. 130.
– P. 1910–1917.
20.
Механизмы апоптоза лимфоцитов при клеще-
вом энцефалите / О.Е. Чечина, Н.В. Рязанцева,
Е.В. Сазонова [и др.] // Бюллетень сибирской ме-
дицины. – 2011. – № 6. – С. 61–66.
21.
Apoptosis of neutrophils / N.A. Maianski, A.N.
Maianski, T.W. Kuijpers, D. Roos // Acta Haematol.
– 2004. – Vol. 111, N 1–2. – P. 56–66.
22.
Криницька І.Я. Роль активних форм кисню у
розвитку гепатопульмонального синдрому в
експерименті / І.Я. Криницька // Здобутки клініч-
ної і експериментальної медицини. – 2012. – № 1
(16). – С. 72–76.
23.
Brookes P.S. Mitochondria: regulators of signal
transduction by reactive oxygen and nitrogen species
/ P.S. Brookes, A.L. Levonen, S. Shiva // Free
Radical Biol. Med. – 2002. – Vol. 33. – P. 755 – 764.
24.
Тодоров И.Н. Митохондрии: окислительный
стресс и мутации митохондриальной ДНК в раз-
витии патологий, процессе старения и апоптозе /
И.Н. Тодоров // Рос. хим. журнал. – 2007. – №1. –
С. 97 – 103.
25.
Biomedical Implications of Heavy Metals Induced
Imbalances in Redox Systems / B. Sharma, S. Singh,
N. J. Siddiqi // BioMed Research International 2014.
Comparison of the abilities of ambient and
manufactured nanoparticles to induce cellular toxicity
according to an oxidative stress paradigm / Xia T.,
Kovochich M., Brant J. [et al.] // Nano Lett. – 2006. –
Vol. 6. – P. 1794–1807.
26.
Caixia Guo et al. Silica nanoparticles induce
oxidative stress, inflammation, and endothelial
dysfunction in vitro via activation of the MAPK/Nrf2
pathway and nuclear factor-κB signaling / C. Guo [et
al.] // International Journal of Nanomedicine 2015:10
1463–1477.
27.
Silica nanoparticles induced intrinsic apoptosis in
neuroblastoma SH-SY5Y cells via CytC/Apaf-1
pathway / Y. Yang [et al.] // Environmental
Toxicology and Pharmacology 2017 Vol. 52, P. 161-
169.
ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ ДИОКСИДА
КРЕМНИЯ НА ПРООКСИДАНТНЫЙ И
ПРОАПОПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТЫ
АЦЕТАТА СВИНЦА
И.А. БАНДАС, М.И. КУЛИЦКАЯ,
И.Я. КРИНИЦКАЯ, М.М. КОРДА
Известная для наночастиц способность уси-
ливать транспорт химических веществ и лекар-
ственных средств в клетки и через барьеры орга-
низма делает актуальным вопрос о возможности
потенциирования токсического действия химиче-
ских контаминантов при их поступлении в орга-
низм вместе с наночастицами. В нейтрофилах
крови цитофлуориметрическим методом опреде-
ляли образование активных форм кислорода с
помощью дихлорфлуоресцеина диацетата, интен-
сивность апоптоза и некроза – по уровню клеток,
меченных аннексином V и пропидия йодидом, а
также определяли количество клеток с понижен-
ным митохондриальным
трансмембранным по-
тенциалом. Максимальные изменения всех пока-
зателей зарегистрированы в группе животных,
которым вводили наночастицы диоксида кремния
сочетанно с ацетатом свинца. При этом продук-
ция активных форм кислорода и уровень апопто-
тически и некротически измененных нейтрофилов
крови животных и количество клеток с понижен-
ным митохондриальным трансмембранным по-
тенциалом достоверно возрастали у животных,
которым вводили наночастицы вместе с ацетатом
свинца, по сравнению с животными, которым
вводили только токсикант. Сделан вывод, что на-
ночастицы диоксида кремния усиливают способ-
ность ацетата свинца повышать продукцию внут-
риклеточных активных форм кислорода, уровень
апоптотически и некротически измененных
нейтрофилов крови и количество клеток с пони-
женным митохондриальным трансмембранным
потенциалом.
Ключевые слова:
диоксид кремния, ацетат
свинца, окислительний стресс, апоптоз, некроз.
