Беляева Н.Н., Николаева Н.И., Вострикова М.В.
Федеральное бюджетное учреждения науки «Федеральный научный центр им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, Московская область, Мытищи,
Первый московский государственный университет им. И.М. Сеченова, г. Москва.
ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПЕЧЕНЬ, ПОЧКУ И СЕМЕННИК ТЕПЛОКРОВНЫХ ЖИВОТНЫХ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА И СУЛЬФАТА СЕРЕБРА
Аннотация
Представлены результаты гистологического обследования печени, почки и семенника крыс и мышей при разных вариантах воздействия наночастиц серебра и сульфата серебра. Определено, что разные виды теплокровных животных (крысы, мыши) в ответ на воздействие наносеребра или сульфата серебра обладают разной степенью чувствительности. Так, при их сравнении на печень крыс более токсичным оказывается воздействие сульфата серебра, а на печень мышей- наносеребра.
Abstract
The results of histological examination of the liver, kidney and testis of rats and mice with different variants of exposure to silver nanoparticles and silver sulfate are presented. It was determined that different types of warm-blooded animals (rats, mice) in response to the effects of nanosilver or silver sulfate have different degrees of sensitivity. So, when the comparison is made on the liver of rats is more toxic impact of sulphate of silver, and on the liver of mice of nanosilver.
Ключевые слова: печень, почка, семенник, наночастицы серебра, наночастицы сульфата серебра, теплокровные животные.
Сегодня, по данным промышленных аналитиков, на рынке представлено >1000 продуктов, при изготовлении которых использовались нанотехнологии, и в будущем эта тенденция, вероятно, не только сохранится, но и усилится. Чтобы избежать потенциальных опасностей со стороны «нанолекарств» и наноматериалов, необходимо иметь полные сведения о наночастицах, оказавшихся внутри живого организма. Еще в 2005 г. [Oberdцrster G , Oberdцrster E, Oberdцrster J.] ученые понимали, что при дальнейшем развитии нанотехнологии необходим баланс между ее развитием и исследованиями, направленными на определение потенциальной опасности.
В то время как нанотехнология активно развивается, токсикологическая, в том числе морфологическая, оценка наночастиц и наноматериалов ведется крайне недостаточно, что не позволяет в должной мере оценить риски их воздействия на здоровье человека.
Влияние наночастиц разной природы и размеров на биологический объект неразрывно связано с изучением фундаментальных закономерностей проявления их биологических и токсических эффектов. Это направление требует выполнения соответствующих экспериментальных работ и, что особенно важно, — выполнение их на теплокровных животных in vivo, что и представлено в данной работе.
Исследования проводились:
1) при 1, 3-х и 6- месячном воздействии наносеребра и сульфата серебра на печень самцов белых крыс. Исследовались 4 группы с воздействием наносеребра и 4 группы с воздействием сульфата серебра. Концентрации исследуемых веществ брались из расчета того, что ПДК серебра в питьевой воде = 0,05мг/л. Подопытные группы получали вещества в концентрациях 0,01, 0,05, 0,5 и 5 мг/л с пересчетом на водопотребление — в дозах: 0,0006, 0,0028, 0,03 и 0,28мг/кг. 2 группы были контрольными: крысы 1-й группы получали доочищенную московскую водопроводную воду, которая служила основой для приготовления растворов наносеребра и сульфата серебра, а крысы 2-й группы- получали эту воду с камедью.
2) при 2-х недельном воздействии наносеребра с покрытием из аравийской камеди (14,3±3 нм по данным исследования методом динамического светорассеивания) и сульфата серебра на печень, почки и семенник самцов мышей СВАхС57Вl/6 весом 18- 25г.. Изучались 8 подопытных групп, из них 4 группы с воздействием наносеребра в концентрациях: 0,1; 5; 50 и 500мг/л и 4 группы с воздействием сульфата серебра , где использовались те же концентрации, что и для наносеребра. При пересчете с учетом водопотребления мыши получали вещества в дозах 0,01, 0,5, 5 и 50мг/кг. Как и для крыс, контрольными были такие же группы.
При воздействии сульфата серебра в концентрациях 0,5 и 5мг/л уже через месяц воздействия наблюдаются более выраженные эффекты повреждения печени, чем при воздействии наносеребра. При пролонгировании воздействия до 3-х месяцев и 6 месяцев повреждения возникают как для нано, так и для сульфата серебра, однако для сульфата серебра они более выражены. Для сульфата серебра число высокоплоидных гепатоцитов (ВПГ) увеличивается уже начиная с 3-х месячного воздействия в концентрации 5мг/л, а при 6- месячном — при концентрациях 5 и 0,5мг/л, тогда как для наносеребра этот эффект возникает только через 6 месяцев воздействия в концентрации 5мг/л.
Повышение числа ВПГ, числа микронекрозов (М) и балочной дискомплексации при уменьшении числа клеток рэтикулоэндотелиальной системы в печени позволяют расценивать эффект 6- месячного воздействия наносеребра на печень крыс в концентрации 5мг/л как выраженное вредное воздействие (Fel) , в концентрации 0,5мг/л — как LOАEL, а концентрациях 0,05 и0,01 как NOEL. Воздействие сульфата серебра в концентрациях 0,5 и 5 мг/л расценивается как выраженное вредное воздействие (Fel) , тогда как в концентрации 0,05мг/л – как LАOEL, а в концентрации 0,01мг/л – как NOEL. Таким образом, более раннее выявление токсичности сульфата серебра и в меньших концентрациях позволяет говорить о его большей токсичности на печень крыс, чем наносеребра.
Вместе с тем,эффект воздействия наносеребра на печень мышей начинается уже при его концентрации в 50мг/л и выражается в повышении индекса альтерации цитоплазмы гепатоцитов с увеличением степени выраженности жировой дистрофии и увеличении числа М, сохраняясь на том же уровне при концентрации в 500мг/л, тогда как при воздействии сульфата серебра аналогичный эффект развивается только в концентрации 500мг/л. В отличии от исследованиях на крысах, печень мышей оказалась более чувствительна к воздействию наносеребра, чем сульфата серебра.
В экспериментах на семенниках мышей показано, что воздействие как наночастиц серебра, так и сульфата серебра в концентрации 500мг/л приводит к достоверному увеличению деструктурированных семенных канальцев, представленных канальцами с малодифференцированным и разряженным семенным эпителием, снижению числа клеток Лейдига и тенденцией к снижению частоты встречаемости семенных канальцев со зрелыми и незрелыми сперматидами, сперматозоидами, а также числа клеток Сертоли, что указывает на угнетение сперматогенеза. Следовательно, в равной мере как для наночастиц серебра, так и сульфата серебра определено их гонадотоксическое действие.
При воздействии наносеребра на почки мышей, начиная с дозы 5 мг/л, сначала повреждения отмечаются в почечных канальцах, а при увеличении дозы до 50мг/л и, особенно 500мг/л, повреждения захватывают и почечные клубочки; при этом по ряду показателей выявлена зависимость «доза-эффект». При воздействии сульфата серебра отмечаются те же самые повреждения, но они регистрируются, начиная с большей дозы — 50мг/л, что свидетельствует о том, что воздействие наночастиц серебра на почки мышей более токсично, чем сульфата серебра. Воздействие наносеребра и сульфата серебра в дозах 500мг/л приводит к нарастанию отмеченных изменений, однако при этой дозе воздействие наносеребра и сульфата серебра вызывают аналогичные повреждения.
Таким образом: 1) разные виды теплокровных животных (крысы, мыши) в ответ на воздействие наносеребра или сульфата серебра обладают разной степенью чувствительности. Так, при их сравнении на печень крыс более токсичным оказывается воздействие сульфата серебра, а на печень мышей- наносеребра; 2) на примере 2-х недельного воздействия наносеребра или сульфата серебра на организм мышей показана органная специфичность: наносеребро оказывает более выраженное воздействие на печень и почки, тогда как на семенник наносеребро и сульфат серебра реагируют однозначно. Кроме того, для печени и почки отмечено токсическое воздействие в наименьшей концентрации наносеребра (5 и 50мг/л), тогда как для семенника, как для наночастиц серебра, так и для AgS04– только в концентрации 500мг/л.