WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Морфологические изменения в органах и тканях экспериментальных животных при воздействии наночастиц золота

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Сулейманова Лейла Вахидовна

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ОРГАНАХ И ТКАНЯХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НАНОЧАСТИЦ золота

14.00.15 – патологическая анатомия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук

САРАТОВ – 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный медицинский университет имени В.И.Разумовского Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию».

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Маслякова Галина Никифоровна.

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Федорина Татьяна Александровна;

доктор медицинских наук Мозеров Сергей Алексеевич.

Ведущая организация:

ГУ Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН.

Защита состоится « » ­­­_____________2009 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 208.094.01 при ГОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И.Разумовского Росздрава по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Большая Казачья, 112.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Саратовский ГМУ им. В.И.Разумовского Росздрава.

Автореферат разослан «_____ » _____________2009 года

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор медицинских наук, профессор Маслякова Г.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Предполагается, что применение наноматериалов приведет к революционным достижениям в медицине благодаря способности наночастиц взаимодействовать с биологическими тканями на молекулярном и клеточном уровнях. Современные исследования по применению нанотехнологий в медицине, особенно в онкологии, широко распространены, в то время как побочные эффекты, связанные с их использованием, практически не изучены. Хорошо известно, что уникальные физические и химические свойства наночастиц, которые делают их такими привлекательными, могут ассоциироваться с их потенциально вредными воздействиями на клетки и ткани живых организмов.

Быстрое развитие отрасли нанотехнологии приводит к тому, что наночастицы становятся широко распространенными в окружающей среде и попадают в организм при дыхании, с пищей, через кожу и при внутривенном введении (Oberdrster G. et al., 2005). Однако до настоящего времени отсутствует всесторонняя оценка результатов растущего использования наноматериалов в производстве и их выброса в окружающую среду. Не изучены механизмы их токсичности и потенциального риска для здоровья, связанного с контактом с ними. Исследования результатов загрязнения воздуха наночастицами подтвердили, что частицы могут иметь более токсичные эффекты на клетки на наноуровне, чем то же самое вещество на молекулярном уровне (Seaton A., 2006). Последние исследования in vitro и in vivo показали, что ингаляция и чрезкожная абсорбция некоторых наночастиц может иметь негативные эффекты на здоровье (Seaton A., Donaldson K., 2005; Shvedova A.A., Kisin E.R., 2005), и использование медицинских продуктов, содержащих наноматериалы, может привести к риску для здоровья (Peters K., Unger R.E., 2004). Существует концепция, что наноразмерные частицы заслуживают более строгой оценки их эффектов на здоровье человека и связанных с этим требований контроля, так как площадь их поверхности и токсичность значительно выше, чем у более крупных частиц. Несмотря на это, результаты, свидетельствующие о токсичности наноматериалов, используемых в медицине, часто игнорируются (Moghimi S.M. et al., 2005).

В литературе отсутствуют работы по определению токсичности наночастиц с применением морфологических методов исследования, хотя, несомненно, именно эта проблема остается одной из наиболее актуальных и наименее изученных проблем в медицине.

Таким образом, широкое распространение наноматериалов и нанотехнологий в медицине при отсутствии конкретных знаний по накоплению и воздействию наночастиц на организм человека и животных послужили поводом для проведения данного исследования.

Цель исследования: в экспериментах in vivo установить закономерности распределения наночастиц золота в организме лабораторных животных и морфологические изменения, развившиеся под влиянием данных наночастиц в их мягких тканях и внутренних органах.

Задачи исследования:

1. Изучить характер местных изменений в мягких тканях лабораторных крыс при подкожном и внутримышечном введении наночастиц золота разных размеров.



2. Изучить на крысах морфологические изменения во внутренних органах, головном мозге и подкожно имплантированном перевиваемом раке почки при внутривенном введении наночастиц золота разных размеров.

3. Изучить на крысах морфологические изменения внутренних органов, головного мозга и привитого подкожно рака почки при пероральном введении наночастиц золота диаметром 15, 50 и 160 нм.

4. Определить динамику распределения и накопления наночастиц разных размеров в органах и тканях крыс с помощью метода атомно-абсорбционной спектроскопии.

5. Сопоставить данные морфо-функционального исследования с показателями распределения и количеством золотых наночастиц в тканях и органах.

Научная новизна

Впервые в эксперименте на крысах in vivo исследованы особенности воздействия наночастиц золота на организм экспериментальных животных и дана оценка характера и направленности возникающих патологических процессов в мягких тканях, внутренних органах, веществе головного мозга и перевитой подкожно опухоли.

Описаны патоморфологические изменения в мягких тканях, возникающие в месте введения золотых наночастиц. Проведен сравнительный анализ морфологических изменений во внутренних органах при разных методах введения наночастиц разного размера, и проведена оценка их взаимосвязи с функциональными изменениями и содержанием наночастиц золота.

Теоретическое и практическое значение работы

Результаты проведенной работы дополняют современные представления о характере и динамике развития изменений во внутренних органах и перевитой подкожно опухоли при воздействии наночастиц золота. Практические рекомендации для изучения морфологических изменений во внутренних органах при воздействии наночастиц золота в эксперименте могут использоваться в работе лабораторий научно-исследовательских институтов и учебных заведений.

Положения, выносимые на защиту

  1. Наночастицы золота накапливаются в организме лабораторных животных при внутривенном и пероральном способах введения и вызывают определенные патоморфологические изменения.
  2. Характер и выраженность патоморфологических изменений обусловлены способом и продолжительностью введения наночастиц золота, а также их размерами.
  3. Морфо-функциональное состояние органов в большей степени обусловлено размером наночастиц золота и в меньшей степени - их количественным содержанием.

Апробация работы

Результаты диссертации доложены на международной конференции Saratov Fall Meeting, 2007: Optical Technologies in Biophysics and Medicine IX (Саратов, 2007); Seventh International Conference on Photonics and Imaging in Biology and Medicine (China, Wu-Hun, 2008); VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Отечественные противоопухолевые препараты» (Москва, 2008); V съезде Российского фотобиологического общества (Пущино, 2008); Всероссийской конференции «Нанотехнологии в онкологии - 2008» (Москва, 2008); Саратовском областном обществе патологоанатомов (Саратов, 2008,2009); региональной конференции «Нанотехнологии в медицине» (Саратов, 2009).

Внедрение результатов исследования

Результаты исследования внедрены в учебный процесс кафедр патологической анатомии и гистологии ГОУ ВПО «Саратовский ГМУ им. В.И.Разумовского Росздрава», департамента по медико-биологическим исследованиям образовательного научного института наноструктур и биосистем при ГОУ ВПО «Саратовский ГУ им Н.Г.Чернышевского МО РФ», Ветеринарной клиники №1 г. Саратова.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 13 работ, три из которых в журналах, включенных в перечень периодических научных и научно-практических изданий, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов диссертационного исследования на соискание ученой степени кандидата медицинских работ, получен 1 патент.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 153 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, главы материалов и методов исследования, 4 глав собственных исследований, заключения, выводов и указателя литературы, содержащего 234 источника, из которых 13 отечественных и 221 зарубежных. Работа иллюстрирована 59 рисунками и 14 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования

Исследование проведено на 145 белых половозрелых лабораторных крысах-самцах массой тела 270-320 г.

Учитывая, что биологические эффекты наночастиц зависят не только от их химического состава, но и от размера, в нашем исследовании использовались три типа наночастиц золота:

1. Коллоидное золото диаметром 15 нм с концентрацией частиц 1,2*1012 шт/мл (или 57 мкг/мл в пересчете на концентрацию золота).

2. Коллоидное золото диаметром 50 нм с концентрацией частиц
4*1010 шт/мл (или 57 мкг/мл в пересчете на концентрацию золота).

3. Золотые нанооболочки диаметром 160 нм, состоящие из ядра диоксида кремния диаметром 120-140 нм и золотой оболочки толщиной 20 нм (концентрация частиц
2*109 шт/мл (или 150 мкг/мл в пересчете на концентрацию золота).

Использовались наночастицы, синтезированые в лаборатории наноразмерных биосенсоров ИБФРМ РАН (зав. лабораторией д-р физ-мат. наук. Н.Г.Хлебцов). Для увеличения биодоступности и биосовместимости все типы наночастиц были конъюгированы с полиэтиленгликолем.





Учитывая возможные перспективы применения наночастиц золота в онкологии, изучали их влияние как на организм здоровых животных, так и на животных с трансплантированными опухолями (модель перевиваемого рака почки крыс (РА)). Изучение морфологических изменений проводилось как во внутренних органах, так и в опухолевой ткани. Штамм опухоли получен из Банка опухолевых штаммов Российского онкологического научного центра им. Н.Н. Блохина РАМН. Данный штамм опухоли перевивался беспородным крысам-самцам подкожно в область лопатки. Животные содержались в обычных условиях до тех пор, пока опухоли не достигали размера 1 см и затем вводились в эксперимент.

Учитывая возможность различных путей введения наночастиц в организм, были проведены следующие серии эксперимента:

1-я серия – изучение патоморфологических изменений в мягких тканях крыс при однократном подкожном и внутримышечном введении наночастиц золота разного размера.

2-я серия – изучение патоморфологических изменений во внутренних органах и тканях крыс при однократном внутривенном введении наночастиц золота разного размера.

3-я серия - изучение патоморфологических изменений во внутренних органах крыс при пероральном многократном введении наночастиц золота разного размера.

4-я серия - изучение патоморфологических изменений во внутренних органах крыс и динамики накопления наночастиц золота в опухоли при однократном внутривенном введении через 30 мин, 60 мин, 1,5 часа, 4 часа, 8 часов, 16 и 24 часа.

Все животные проходили необходимый карантин в виварии, где они содержались в индивидуальных клетках в закрытом отапливаемом помещении при температуре 20-25°С. Пищевой режим обычный. Длительность наблюдения за крысами зависела от целей конкретного эксперимента и колебалась от 30 минут до 8 суток.

Содержание и использование животных осуществлялось в соответствие с «Правилами проведения научных исследований с использованием экспериментальных животных» (распоряжение Президиума АН СССР № 120002496 от 02.04.80г). Экспериментальные работы выполнены на базе Ветеринарной клиники №1 г. Саратова (главный врач – кандидат ветеринарных наук, Г.С. Терентюк).

В первой серии экспериментов наночастицы золота разных размеров вводили подкожно и внутримышечно для изучения местного влияния на мягкие ткани. В этой серии экспериментов использовалась 21 здоровая крыса. Каждой крысе из опытных групп делали 1 подкожную инъекцию в область спины и 1 внутримышечную инъекцию в бедренную мышцу. Таким образом каждая крыса получала одноразово по две инъекции (суммарная доза – 33,4 мкг/кг). Перед проведением подкожных инъекций с области спины выбривался волосяной покров, и место введения предварительно маркировали цветным фломастером. С каждой инъекцией вводили 0,1 мл раствора наночастиц золота. Для того чтобы выявить динамику патоморфологических изменений, образцы кожи и мышц забирали через 2 часа и через 1 сутки после введения.

Вторая серия экспериментов была посвящена изучению влияния размеров наночастиц на вызываемые ими морфологические изменения во внутренних органах при внутривенном их введении. Для этого использовались наночастицы коллоидного золота разных размеров (золотые наносферы 15 и 50 нм в диаметре и нанооболочки
160 нм). Беспородным здоровым крысам-самцам внутривенно однократно вводили наночастицы золота в дозе 167 мкг/кг. Все животные были разделены на 2 группы: контрольная (5 животных) и опытная (18 животных). Опытная группа крыс, в свою очередь, была разделена на три подгруппы по 6 животных в каждой.

Через 1 сутки после введения животные умерщвлялись путем декапитации с помощью специального устройства – «гильотины» (Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ/под общей ред. член-корр. РАМН проф. Р.У.Хабриева.-2 изд.-М.: «Медицина», 2005). После декапитации у животных забирали образцы всех внутренних органов. Взятый у животных материал подвергался морфологическому и морфометрическому исследованиям. Кроме этих методов, осуществлялось количественное определение золота во внутренних органах методом атомно-абсорбционной спектроскопии для выявления зависимости между размером наночастиц и их кинетикой в организме.

В третьей серии экспериментов 1 мл наночастицы разных размеров вводили крысам перорально через желудочный зонд в течение 7 дней для изучения результатов хронического воздействия на внутренние органы. В опыте использовались как здоровые животные, так и животные с трансплантированными опухолями. Опытные животные были распределены на группы, каждая из которых получала перорально частицы одного размера. На 8-е сутки после начала кормления животные выводились из эксперимента путем декапитации. Животные взвешивались на электронных весах (Ohaus Adventurer AR 5120), и после вскрытия определялась абсолютная масса внутренних органов (печень, селезенка и почки). Относительная масса внутренних органов (К) рассчитывалась как отношение массы тела к абсолютной массе органа. При этом отмечалось наличие макроскопических изменений. После взвешивания образцы всех внутренних органов забирали для морфологического исследования и для количественного определения содержания золота методом атомно-абсорбционной спектроскопии. Кроме этого, немедленно после декапитации осуществлялся забор крови в количестве 1,5 мл для биохимических исследований.

В четвертой серии экспериментов крысам с трансплантированным раком почки внутривенно вводили 1 мл нанооболочек, и животные выводились из эксперимента через определенные промежутки времени для изучения временной динамики морфологических изменений во внутренних органах и динамики накопления золота. В те же промежутки времени забирались образцы крови для биохимического исследования.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.