WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Изменение биохимических показателей сыворотки крови у лабораторных животных при введении наночастиц металлов per os

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ДУДАКОВА ЮЛИЯ СЕРГЕЕВНА

ИЗМЕНЕНИЕ БИОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СЫВОРОТКИ КРОВИ У ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ ПРИ ВВЕДЕНИИ НАНОЧАСТИЦ МЕТАЛЛОВ PER OS

03.01.04 - биохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Ростов-на-Дону

2012

Работа выполнена на кафедре биохимии государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского» Минздравсоцразвития России

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Бородулин Владимир Борисович (г. Саратов).
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Колмакова Татьяна Сергеевна (г. Ростов-на-Дону); доктор биологических наук, профессор Волжина Надежда Григорьевна (г. Ростов-на-Дону).
Ведущая организация: ГБОУ ВПО «Волгоградский Государственный Медицинский Университет» Минздравсоцразвития России (г. Волгоград).

Защита состоится «21» мая 2012 г. в 13-00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.208.07 по биологическим наукам в НИИ Нейрокибернетики им. А.Б. Когана ЮФУ (344090, г. Ростов-на-Дону, пр. Стачки 194/1, акт. зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГАОУ ВПО «Южный Федеральный Университет» (344006, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148).

Автореферат разослан «___»______2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

канд. биол. наук Асланян Е.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Использование наночастиц находит широкое практическое применение в различных областях химии, биологии, экологии. Нанопорошки металлов, полученные различными методами, могут применяться в качестве источников микроэлементов в медицине, ветеринарии и сельском хозяйстве.

Особое внимание уделяется исследованию действия на организм нанопорошков биогенных металлов, в частности меди, цинка, железа, биологическая ценность которых определяется многогранностью функций в сложных биохимических процессах и активным участием в клеточном метаболизме, обеспечивающем нормальное функционирование организма. (Арсентьева И.П., 2008; Глущенко Н.Н., 2007; Давронов К.С., 2006).

Использование наночастиц несет не только несомненные преимущества, но и потенциальную опасность вредного воздействия на здоровье человека и природные экосистемы (Колесниченко А.В. и др., 2008). Взаимодействие наноструктур с такими биологическими компонентами, как молекулы нуклеиновых кислот, белков и клетками в целом, приводят к их уникальному распределению в тканях организма, возможному иммунному ответу и изменениям в метаболизме (Fischer H.C., 2007; Geze A., 2007; Hall J.B., 2007; Jain T.K., 2008; Zieziulewiez T.J., 2003).

Цель работы. Целью данной работы явилось изучение действия наночастиц железа, меди, цинка и сплава данных металлов при их введении per os на обменные процессы у лабораторных животных.

Задачи исследования:

1) Изучить дозозависимые эффекты влияния наночастиц железа, меди, цинка и сплава металлов [Fe Cu Zn] при их пероральном введении на углеводный, белковый и липидный обмены у лабораторных животных.

2) Провести сравнительный анализ действия исследуемых наночастиц железа, меди, цинка и сплава металлов [Fe Cu Zn], введенных перорально, на метаболизм у лабораторных животных.

3) Изучить безопасность перорального введения наночастиц железа, меди, цинка и сплава данных металлов путем оценки их цитогенетического эффекта и влияния на морфологию органов у лабораторных животных.

Научная новизна. Впервые исследовано влияние наночастиц железа, меди, цинка и сплава металлов [Fe Cu Zn] в концентрации 0,05-5,0 мг/кг при пероральном введении лабораторным животным для оценки безопасности применения наночастиц в качестве биологически активных добавок. Комплексное использование биохимических, цитогенетических и морфологических методов анализа позволило выявить негативное влияние наночастиц металлов при их пероральном введении на организм лабораторных животных.

Впервые проведен сравнительный анализ действия наночастиц металлов на изменение активности тканевых ферментов и на концентрацию метаболитов, характеризующих состояние белкового, липидного и углеводного обменов в сыворотке крови у лабораторных животных.

Установлено, что наночастицы железа в большей степени, чем другие исследуемые наночастицы, вовлекались в обмен углеводов и нарушали процессы утилизации глюкозы клетками. Введение наночастиц сплава металлов [Fe Cu Zn] в диапазоне концентраций 0,05-5,0 мг/кг оказывало выраженное биологическое действие на обмен белков.

В воздействии исследуемых наночастиц металлов на организм лабораторных животных отслежен дозозависимый эффект: влияние на протекание биохимических процессов максимально при введении наночастиц в концентрациях 1,25-2,5 мг/кг.



Выявлено, что введение наночастиц перорально вызывало увеличение активности тканевых ферментов в сыворотке крови, что свидетельствует о цитолитическом действии металлов. Полученные данные характеризовали действие наночастицы исследуемых металлов как токсическое в отношении органов и тканей.

Установленные с помощью биохимических методов изменения активности тканевых ферментов под влиянием наночастиц железа, меди, цинка и сплава металлов [Fe Cu Zn] подтверждены изменениями морфологии органов белых мышей. Впервые показано, что основными органами-мишенями для токсического действия наночастиц железа, меди, цинка и сплава металлов [Fe Cu Zn] при их попадании в организм перорально являлись печень и почки, что обусловлено участием данных органов в процессе детоксикации и выведении ксенобиотиков. Выявлен цитогенетический эффект воздействия данных наночастиц металлов на организм лабораторных животных.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Влияние наночастиц железа, меди, цинка и сплава металлов [Fe Cu Zn] на клеточный метаболизм у лабораторных животных определяется видом наночастиц и имеет дозозависимый эффект.
  2. Введение наночастиц железа, меди, цинка и сплава [Fe Cu Zn] в концентрации 0,05-5,0 мг/кг лабораторным животным перорально оказывает влияние на обменные процессы, характеризующееся нарушением метаболизма глюкозы по аэробному пути и накоплению в крови животных пировиноградной кислоты (ПВК) и лактата и усилением процессов распада белков.
  3. Наночастицы железа, меди, цинка и сплава [Fe Cu Zn] оказывают цитолитическое действие на органы лабораторных животных, проявляющееся в увеличении активности клеточных ферментов в сыворотке крови: креатинфосфокиназы (КФК), аспартатаминотрансферазы (АсАТ), аланинаминотрансферазы (АлАТ), гаммаглутамилтрансферазы (ГГТ).
  4. Введение наночастиц железа, меди, цинка и сплава [Fe Cu Zn] лабораторным животным способствует развитию патологических процессов в печени и почках и появлению клеток с микроядрами.

Научно-практическая значимость. Проведенные биохимические исследования позволяют существенно расширить представления о влиянии наночастиц металлов: железа, меди, цинка и сплава [Fe Cu Zn], введенных per os, на обменные процессы (углеводный, липидный и белковый), протекающие в организме лабораторных животных и создают предпосылки для дальнейшего изучения их механизма действия на организм человека. Установлено, что действие наночастиц на организм определяется их качественным составом: наночастицы железа оказывали влияние на углеводный обмен, наночастицы сплава металлов [Fe Cu Zn] – на обмен белков.

Полученные данные могут быть использованы для оценки адекватности лечения при отравлении данными металлами и дальнейшего создания антидотов.

Выявлены дозозависимые эффекты воздействия наночастиц исследуемых металлов, которые дают возможность определять меры предосторожности при работе с данными частицами. Комплексными исследованиями активности клеточных ферментов, являющихся индикаторами цитолиза, и морфологии органов лабораторных животных установлены токсические аспекты действия наночастиц железа, меди, цинка и сплава данных металлов в отношении печени и почек. Полученные данные представляют интерес для оценки развития возможных патологий при применении наночастиц металлов, в частности, железа, меди, цинка, в качестве пищевых добавок и лекарственных средств, а также позволят разработать методы профилактики при отравлении данными наночастицами.

Результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе на кафедре биохимии ГОУ ВПО «Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского» Миндравсоцразвития России.

Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международной научно-практической конференции «Новые технологии в экспериментальной биологии и медицине» (Ростов-на-Дону, 2007 г.); научно-практической конференции студентов и молодых ученых Саратовского Государственного Медицинского Университета с международным участием: «Молодые ученые - здравоохранению региона» (Саратов, 2008, 2009, 2010, 2011 гг.); VII межвузовской конференции с международным участием «Обмен веществ при адаптации и повреждении» (Ростов-на-Дону, 2008 г.); VII Съезде аллергологов и иммунологов СНГ и II Всемирном форуме по астме и респираторной аллергии (Санкт-Петербург, 2009 г.); всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы теоретической и прикладной биохимии» (Челябинск, 2009 г); всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Нанотехнологии в онкологии 2009» (Москва, 2009 г.); межрегиональной научно-практической конференции «Инновации в медицинском образовании и науке» (Саратов, 2010 г.); всероссийском молодежном форуме «Инновационное творчество» (Селигер, 2010 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 33 работы, 4 из которых изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Общий объем публикаций составил 2,96 п.л., личный вклад в работу - 75 %.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 175 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов и списка использованной литературы, включающего 101 отечественный источник и 59 иностранных. Результаты исследования представлены в 8 таблицах. Работа иллюстрирована 74 рисунками.





Материалы и методы исследования

В работе использовались высокодисперсные нанопорошки металлов: железа, меди, цинка и сплава этих металлов [Fe Zn Cu], синтезированные на плазмохимическом комплексе филиала Федерального Государственного Управления РФ «Государственный научно- исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений» (ФГУП РФ ГНЦ ГНИИХТЭОС г. Москва, лаборатория №33). Средний размер наночастиц колебался в пределах 50-80 нм. Процентное содержание элементов в сплаве [Fe Zn Cu]: Fe - 25%, Zn - 15%, Cu - 60%.

Исследования были выполнены на 170 белых беспородных мышах. Контрольные и экспериментальные группы формировались из 2-х месячных самцов весом 20±3 г. Мыши находились в стандартных условиях с естественной сменой освещения с соблюдением стандартного рациона питания. У всех животных был свободный доступ к пище и воде.

Экспериментальных животных распределили на 4 группы. Первая экспериментальная группа получала нанопорошок железа; вторая группа – меди; третья группа – цинка; четвертая группа – сплава [Fe Zn Cu].

В зависимости от суточной концентрации вводимого нанопорошка, каждая экспериментальная группа состояла из четырех подгрупп по 10 мышей в каждой. Первой подгруппе вводили 0,05 мг/кг, второй – 1,25 мг/кг; третьей – 2,5 мг/кг, четвертой – 5,0 мг/кг нанопорошка соответствующего металла.

Контрольной группе животных (10 мышей) вводили растительное масло в количестве 10 мкл без нанопорошков металлов.

Выбранные концентрации наночастиц не превышали максимальных переносимых доз для данных металлов (Venugopal B., 1978). Все нанопорошки вводились в течение 6 дней в виде масляных суспензий в количестве 10 мкл однократно в сутки перорально с использованием зонда.

Предварительно суспензии наночастиц размешивались на магнитной мешалке для предотвращения оседания частиц и образований конгломератов. По окончании эксперимента производили забор крови и органов. Экспериментальная часть работы была выполнена в соответствии с протоколами Женевской конвенции и принципами надлежащей лабораторной практики (Национальный стандарт Российский Федерации ГОСТ Р 53434-2009; Карпищенко Н.Н., 2010).

Определение биохимических показателей крови проводилось с помощью полуавтоматического биохимического анализатора «HOSPITEX» Screen master, оборудованного термостатом, фотометром и микропроцессором. Для работы на анализаторе использовались стандартные наборы реактивов производства ЗАО «Диакон-ДС». В сыворотке крови определяли концентрации метаболитов, характеризующих:

- обмен углеводов: глюкозу (глюкозооксидазным методом), лактат (лактатоксидазным методом), ПВК (методом Умбрайта);

- обмен белков: общий белок (биуретовым методом), альбумин (по реакции с бромкрезоловым зеленым), мочевину (уреазным глутаматдегидрогеназным методом), креатинин (по реакции Яффе);

-обмен липидов: общий холестерин (холестеролоксидазным методом);

-пигментный обмен: общий билирубин (по реакции с дихлоранилином), прямой билирубин (по реакции с диазотированной сульфаниловой кислотой);

- активность индикаторных ферментов: АсАТ, АлАТ, лактатдегидрогеназы (ЛДГ), КФК. Методы являются унифицированными (Карпищенко А.И., 1999).

Обработка материала для исследования морфологии органов проводилась путем фиксации фрагментов органов, обезвоживания и заливки в парафин по схеме Волковой – Елецкого. Окрашивание производилось по методу Романовского (Микроскопическая техника, 1996).

Оценка цитогенетического воздействия нанопорошков металлов проводилась с использованием микроядерного теста в два этапа: приготовление клеточных суспензий и анализ полученного материала с подсчетом микроядер. Получение клеточных суспензий проводилось по «прямому» методу (Карпищенко А.И., 1999). Далее проводилась окраска препаратов по методу Романовского-Гимзе (Саркисов Д.С., 1996). Пригодными для анализа считались препараты с хорошо расправленными клетками (Буторина А.К., 2002).

Статистическая обработка данных проводилась согласно общепринятым методам (Реброва, 2002) с использованием пакета программ Statistica v7.0.61.0. О достоверности отличий учитываемых показателей контрольной и опытной групп судили по величине t – критерия Стъюдента и p – уровню значимости. При р0,05 различия считались статистически значимыми.

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты биохимических исследований представлены в таблицах 1-2.

Таблица 1.

Изменение биохимических показателей сыворотки крови у мышей под влиянием наночастиц металлов

Биохимический показатели сыворотки крови

Исследуемые концентрации наночастиц

металлов

Глюкоза,

ммоль/л

Лактат,

ммоль/л

ПВК,

ммоль/л

Общий белок, г/л

Альбумин,

г/л

Мочевина,

ммоль/л

Креатинин,

мкмоль/л

Холестерин,

ммоль/л

Общий билирубин,

мг/дл



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 


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.