V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Актуальность. В связи со стремительным развитием нанотехнологий контакты человека с наночастицами становятся неизбежными. Основные исследования сосредоточены на изучении взаимосвязанных вопросов оценки биологических и токсических эффектов наночастиц, а также возможной перспективе их использования в качестве средств доставки лекарственных веществ и в диагностических целях. Их применение пока невозможно вследствие наличия побочных эффектов и отсутствия данных об их генерализованном влиянии на организм не только человека, но и экспериментальных животных. Ограниченность применения наночастиц связана с тем, что соединения золота токсичны, накапливаются в почках, печени, селезёнке и гипоталамусе, что может привести к органическим заболеваниям и дерматитам, стоматитам и тромбоцитопении.

Исследование наиболее общих закономерностей проявления биологических и токсических эффектов наночастиц в зависимости от их формы, размера, форм-фактора, исходного материала, площади поверхности, поверхностного заряда, примесей и других физико-химических особенностей строения, а также механизмов их воздействия на клетки и ткани, считаются актуальнейшими вопросами нанотоксикологии. Не менее важны исследования, определяющие дозы, пути введения и концентрации наночастиц в области органа-мишени, продолжительность их воздействия. При этом нами отмечено практически полное отсутствие данных о реакции местных иммуноцитов на введение наночастиц. Поэтому исследования в этом направлении являются актуальными и имеют практическую значимость.

Целью данного исследования было изучение особенностей реакции иммуноцитов структур кожи и слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта крыс при введении наночастиц золота и углеродных нанотрубочек.

Материал и методы: для работы использованы 30 крыс-самцов линии СВА, которых разделили на 3 группы: 1. Контрольная интактная (чистый контроль, 5 крыс) группа, содержащаяся в одинаковых условиях температурно-влажностного режима, освещения и питания с экспериментальными; 2. Экспериментальная группа, которой подкожно вводили наночастицы золота (NPG) (5 крыс). Топография введения наночастиц золота – задняя поверхность проксимальной трети бедра задней конечности. Время введения инъекций в группе контроля и эксперимента было также одинаковым, в 10.00, для исключения влияний суточных циркадных ритмов. Размеры наночастиц в коллоидном растворе достигали 10-20 нм. Получены коллоидные наночастицы золота в институте химии ДВО РАН, Владивосток).

Также был изучен материал различных отделов желудочно-кишечного тракта 5 мышей линии СВА (виварий ТИБОХ ДВО РАН) после перорального введения нанотрубок в течение 1, 2-х, 3-х, 4, 5 дней. Кормление комбикормом с нанотрубками проводилось в одно и то же время суток, в соответствии с суточными циркадными ритмами 1 раз в сутки в виде затравки в дозировке из расчета 500 мг/кг массы тела животного.

Последовательно, через 1, 2, 3, 4, 5 дней крыс забивали в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» от 12.08.77, выделяли мягкие ткани проксимальной трети заднего бедра у крыс при введении нанозолота и разных отделов ЖКТ у крыс, получавших углеродные нанотрубки, а затем классическим способом изготавливали парафиновые блоки. Полученные срезы депарафинировали и окрашивали по стандартной методике гематоксилин-эозином. Иллюстративный материал получен на микроскопе Olympus Bx51 с цифровой фотокамерой СDх25, а затем проанализирован с помощью оригинальных морфометрических компьютерных программ фирмы Olympus.

Результаты и их обсуждение. Установлено, что в группах контроля в алгоритме забора материала через сутки в течение 5 дней морфологических изменений тканей кожи и ЖКТ не обнаружено. Типичное строение структур соединительной ткани, стенки кровеносных сосудов паховой области задней конечности и структур желудочно-кишечного тракта крыс прослеживалось во все дни забора материала.

Материал, полученный в первый день эксперимента от крыс, получавших подкожные инъекции наночастиц золота, позволил установить явления выраженной периваскулярной лейкоцитарной инфильтрации вокруг стенки кровеносных сосудов вблизи контаминации наночастиц в ткани. При этом морфологически лейкоциты соответствовали моноцитарно-макрофагальному пулу. Отмечено, что на 1-2-е сутки макрофаги идентифицируются в области введения наночастиц, а к 4-5 суткам основная масса макрофагов идентифицируется только вблизи стенки кровеносных сосудов, периваскулярно. На 5-е сутки макрофаги мигрируют через сосудистую стенку в просвет кровеносных сосудов.

В ходе эксперимента установлено, что в группе контроля без использования нанотрубок в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта мышей патологических изменений не наблюдается.

В группе контроля после 1 суток перорального введения нанотрубок идентифицируются тучные клетки, мигрирующие в собственную пластинку слизистой оболочки.

С вторых суток по 6-е нанотрубки идентифицируются в стенке желудочно-кишечного тракта опытной группы мышей в зоне мукозального барьера на поверхности слизистой оболочки желудка, 12-перстной кишки и тонкого кишечника. Идентифицируются нанотрубки и их агрегаты круглой и овальной формы, размерами до 10-20 мкм. На 6-е сутки эксперимента наблюдается увеличение лимфоидных фолликулов в собственной пластинке слизистой оболочки ЖКТ.

Идентификация тучных клеток в собственной пластинке слизистой оболочки микроворсин тонкого кишечника может являться результатом реакции на пероральное введение нанотрубок. Учитывая функциональные особенности тучных клеток, можно сделать вывод об их значении в привлечении макрофагов через выработку соответствующих цитокинов, а также индукции посредством секреции регуляторов местного гомеостаза изменения просвета сосудов микроциркуляторного русла для выведения наночастиц через систему воротной вены в печень для дезинтоксикации.

Реакция иммунной системы организма мыши на пероральное введение нанотрубок проявляется сначала увеличением количества тучных клеток в собственной пластинке ЖКТ крыс с последующей гипертрофией лимфоидных структур в собственной пластинке слизистой оболочки, а инъекционное введение наночастиц золота в соединительную ткань кожи крыс сопровождается макрофагальной инфильтрацией.

В целом нами отмечена иммуногенность как углеродных нанотрубочек, так и золотых наночастиц.

Код для цитирования: Скопировать