VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Одним из актуальных вопросов современной медицины и токсикологии является исследование биологического воздействия наноматериалов на живые объекты, в частности изучение их предполагаемых токсических или протекторных свойств. Подобный интерес обусловлен все более возрастающим использованием наночастиц в различных отраслях производства (от медицины до электротехники) и, соответственно, увеличением контактов человека с ними. Существует мнение, что нанотрубки (фуллерены) могут вызывать деструктивные изменения в органах и тканях человека. В связи с этим задачей нашего исследования явилось изучение биологической совместимости и сорбционных свойств наночастиц при их внутрижелудочном введении самкам  крыс по влиянию на процессы перекисного окисления липидов на фоне токсических эффектов соли кадмия.

Наноматериал в проведенном исследовании был представлен комплексом из наноалмазов (NDS - Nano Diamond Composition), покрытых слоем графена. Наноалмазы - сложные высокопористые углеродные соединения, объем пор которых составляет от 30 до 60% от общего объема. Размер пор используемого наноматериала - 7±2 нм. Применение данного типа вещества в биологических исследованиях обусловлено возможностью варьировать содержание разного рода компонентов в нанопористом материале.

В эксперименте было использовано 58 самок беспородных белых крыс. В качестве контрольного сорбента служил активированный уголь, который, как и наноалмазный композит, был измельчен в порошкообразную массу, разведен дистиллированной водой в соотношении 1:1 и диспергирован ультразвуком. Полученные взвеси вводились немедленно после процесса диспергирования с целью сохранения однородной консистенции. Введение взвесей осуществлялось внутрижелудочно посредством зонда ежедневно в течение 12 дней за три дня до начала введения соли кадмия. Соль кадмия - 0,2М раствор кристаллогидрата  CdCl₂[CdCl₂* 2,5H₂O] - вводилась 9 дней ежедневно однократно в объеме 0,2 мл/100г массы животного. Животные были разделены на следующие группы: 1) группа контроля, т.е. интактные самки; 2) самки, получавшие внутрижелудочно активированный уголь; 3) самки, получавшие внутрижелудочно взвесь наноматериала; 4) самки, получавшие внутрижелудочно раствор хлорида кадмия; 5) самки, получавшие внутрижелудочно раствор хлорида кадмия с предварительным введением взвеси наноматериала; 6) самки, получавшие внутрижелудочно раствор хлорида кадмия с предварительным введением взвеси наноматериала.

Изучаемым параметром служил процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ). Его интенсивность определялась по концентрации вторичного продукта ПОЛ - малонового диальдегида (МДА) (Стальная И.Д., Гаришвили Т.Г., 1977). В данном случае проводились измерения исходного содержания МДА, а также скорости спонтанного и аскорбатзависимого ПОЛ в ткани печени.

Начальная концентрация малонового диальдегида (рис.1) увеличивалась в группах животных, которым вводили раствор хлорида кадмия, а также раствор хлорида кадмия с активированным углем в сравнении с контрольной группой. У самок, получающих раствор хлорида кадмия с наноматериалом, содержание МДА почти не отличалось от интактных самок, что может рассматриваться как вероятность отражения токсического влияния соли кадмия наноуглеродными структурами. Данный факт может свидетельствовать об отсутствии прооксидантного влияния наноматериала в ткани печени.

Рис. 1. Исходный уровень МДА в ткани печени. 1 - контроль; 2 - кадмий; 3 - уголь; 4 - нано; 5 - уголь + кадмий; 6 - нано + кадмий;  * - достоверность различий по сравнению с контрольной группой,° - достоверность различий между животными, получающими соль кадмия и одновременно соль кадмия и наноматериал или активированный уголь ∆- достоверность различий между животными, получающими активированный уголь (наноматериал) и одновременно соль кадмия и  активированный уголь (наноматериал); *( °, ∆) - р<0,05; ** (°°, ∆∆) - р<0,01; *** (°°°, ∆∆∆) - р<0,001.

Скорость спонтанного ПОЛ в ткани печени (рис.2) увеличивалась у самок крыс, получающих раствор хлорида кадмия относительно таковой у группы контроля (р<0,001). У самок, которым вводили активированный уголь с хлоридом кадмия, данный показатель был повышен в сравнении с контролем (р<0,05) и существенно повышался относительно группы, получающей только активированный уголь (р<0,001). Изменение скорости спонтанного ПОЛ  у животных, которым вводили раствор хлорида кадмия одновременно с нанопористым материалом, практически не наблюдалось, при этом скорость спонтанного ПОЛ у данной группы была сравнительно ниже, чем у самок, получающих раствор хлорида кадмия (р<0,05).

Рис. 2. Скорость спонтанного ПОЛ в ткани печени.

1 - контроль; 2 - кадмий; 3 - уголь; 4 - нано;

5 - уголь + кадмий; 6 - нано + кадмий;

Скорость аскорбатзависимого ПОЛ (рис.3) увеличивалась  в значительной степени у самок, которым вводили раствор хлорида кадмия, по сравнению с группой интактных самок (р<0,001). Возрастание исследуемого параметра относительно контроля наблюдалось в группах, получающих внутрижелудочно раствор хлорида кадмия с активированным углем, а также раствор соли с нанопористым материалом  (р<0,05). При этом было зарегистрировано снижение скорости аскорбатзависимого ПОЛ у самок, которым вводили хлорид кадмия с наноматериалом, в сравнении с самками, получающими только кадмий.

Рис.3. Скорость аскорбатзависимого ПОЛ в ткани печени.  1 - контроль; 2 - кадмий; 3 - уголь; 4 - нано; 5 - уголь + кадмий; 6 - нано + кадмий;

На основании полученных данных можно сделать следующие выводы. Внутрижелудочное введение наноалмазных композитов не вызывало существенного изменения исходного содержания малонового диальдегида, а также скорости спонтанного и аскорбатзависимого ПОЛ в ткани печени, т.е. не влияло на свободнорадикальные процессы. Увеличение показателей ПОЛ в печени при действии раствора хлорида кадмия подтвердило токсическое влияние данного соединения на живые ткани. Внутрижелудочное введение наноматериала совместно с раствором соли кадмия заметно снижало токсическое действие последнего, а в случае спонтанного ПОЛ было существенно эффективнее по сравнения с использованием активированного угля.