X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Основные исследования физиологического влияния наночастиц на организм в настоящее время 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.

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.

Целью нашего исследования было изучение особенностей реакции структур слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта мышей линии СВАпри пероральном введении многослойных углеродных нанотрубок, а также рассмотрены вопросы особенностей преодоления ими эпителиального барьера при всасывании в кишечнике.

Материалы и методы

Изучен материал различных отделов желудочно-кишечного тракта 7 мышей – самцов линии СВА (виварий ТИБОХ ДВО РАН) после перорального введения нанотрубок в течение 1, 2-х, 3-х, 4, 5, 6 дней.

Проводилось стандартное питание при определённом световом и температурно-влажностном режиме. Многослойные углеродные нанотрубки (SC3-2-FCC 3-E3p) диаметром 18-20 нм и удельной поверхностью (S_БЭТ)=130 м²/г, были получены в Институте катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. Для удаления катализатора нанотрубки кипятили в 15% HCl с последующей промывкой до нейтральной реакции дистиллированной водой. Использованные в эксперименте нанотрубки имеют технологические примеси в %: Fe 0,21; Co 0,12; Ca 0,004; Al 0,005; Cl 0,08.

Введение нанотрубок проводилось путём их подмешивания к пище, при этом для избежания недостоверных результатов, 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.

После опытных мероприятий ежедневно в одно и то же время, (в 12 часов дня) забирался материал для исследования в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» от 12.08.77. Биоптаты желудка забирали в соответствии с золотым стандартом ВОЗ из кардиального, фундального и антрального отделов. Из собранного материала делались полутонкие срезы тканей всех отделов желудочно-кишечного тракта и почек, которые окрашивались гематоксилин-эозином. Анализ материалапроводился на микроскопе Zeiss Axio Observer A1 (Zeiss, Германия) и Olympus Bx51 (Япония) с цифровой камерой СD 25 и фирменным программным обеспечением для морфометрических исследований.

Результаты и обсуждение

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

После 1 суток перорального введения нанотрубок у мышей идентифицируются тучные клетки, мигрирующие в собственную пластинку слизистой оболочки.

На вторые сутки нанотрубки идентифицируются в стенке желудочно-кишечного тракта мыши в зоне мукозального барьера на поверхности слизистой оболочки желудка, 12-перстной кишки и тонкого кишечника. Нами отмечено, что нанотрубки ко второму дню эксперимента образуют слой, имеющий чёткую границу, прилежащую к апикальной поверхности эпителиоцитов. Идентифицируются нанотрубки и их агрегаты круглой и овальной формы, размерами до 10-20 мкм. С третьего дня и по 6-й день эксперимента установлено, что эпителиальные клетки слизистых оболочек желудочно-кишечного тракта мышей содержат нанотрубки, диффузно распределённые в цитоплазме.

Кроме изменений в барьерных структурах слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта на 6-е сутки эксперимента наблюдалось увеличение лимфоидных фолликулов в собственной пластинке слизистой оболочки ЖКТ.

В течение эксперимента наблюдается миграция нанотрубок через мукозальный барьер, эпителий и его базальную мембрану. Нанотрубки в первые сутки эксперимента идентифицируются на уровне мукозального барьера слизистой оболочки стенки пищевода, кардиальном, фундальном и антральном отделах желудка. На вторые и третьи сутки в стенке слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки, тонкого и толстого кишечника наночастицы преодолевают мукозальный, эпителиальный барьеры, где они становятся идентифицируемыми с помощью световой микроскопии.

Вторым этапом прохождения нанотрубок через эпителиальный барьер является непосредственно цитоплазма эпителия. Сначала нанотрубки занимают пограничное положение в апикальной части эпителия, затем они достигают базальной мембраны эпителия, где выстраиваются в одну линию параллельно базальной мембране. При пероральном введении нанотрубок реакция и проницаемость эпителия слизистой оболочки кишечника наиболее выражена по сравнению с эпителиоцитами слизистой оболочки желудка, двенадцатиперстной кишки, тонкого и толстого кишечника.При этом нами отмечена в качестве защитной реакции слизистой оболочки повышенная секреторная активность железистого эпителия.

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.

Код для цитирования: Скопировать