ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ И МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В ЛЕГКИХ МОРСКИХ СВИНОК ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НАНОЧАСТИЦ МАГНЕТИТА

В. В. Перфильева, А. М. Табаева, Т. А. Кироненко

Научные руководители: др мед. наук, доц. А. В. Носарев, канд. биол. наук, доц. И. В. Мильто

Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск

Введение. Нанотехнологии в медицине появились 15–20 лет назад и стали применяться для визуализации патологических изменений в ор ганах и тканях, адресной доставки лекарственных средств и аналитиче ской биохимии. Резко возросший интерес к наноматериалам вызван их фундаментальным значением в качестве нового научного направления, возникшего на стыке физики, материаловедения, химии, биологии и ме дицины [1].

Однако новые научные достижения не только способствуют разви тию экономики, повышения качества жизни человека и т. д., но и ставят

ряд задач, которые относятся, прежде всего, к проблеме воздействия наноматериалов и наночастиц на качество среды обитания человека, на животный и растительный мир, на качество сельскохозяйственной про дукции и воды, на здоровье человека. Следовательно, необходимо с

особым вниманием относиться к связанным с ними рискам [3; 5].

Наночастицы в тысячи раз меньше клетки, не нарушают кровооб ращения и легко входят в капилляры. Но, в современной литературе, до

сих пор нет однозначных данных о том, могут ли наночастицы покидать кровеносное русло и накапливаться в тканях и органах или нет. По од ним данным они не могут выйти через стенки капилляров в ткани, а по другим длительное внутривенное введение суспензии нанопорошка магнетита сопровождалось его накоплением в клетках системы моно нуклеарных фагоцитов печени, легкого и почек [4].

Действие нанопорошков на организм проявляется, прежде всего, в их присутствии как инородных тел, на клеточном и макромолекулярном

уровнях, а так же в токсическом действии продуктов их взаимодействия

с биологическими жидкостями (ионы металлов, комплексные соедине ния) [3].

Несмотря на высокую биологическую активность наночастицы, ни в коем случае не следует преувеличивать их потенциальную опасность. В связи с тем, что огромная удельная поверхность наночастиц обусловли вает их практически мгновенную коагуляцию в воздухе рабочей зоны (на производствах, при ингаляции) и достаточно быстрое оседание в виде

хлопьев, возникновение опасных концентраций нанопорошков пред ставляется маловероятным [1]. Поэтому, перед тем как рекомендовать применение наноматериалов, в каких – либо конкретных областях меди цины или на предприятиях, необходимо детальное исследование различных аспектов их влияния на живой организм [2].

Цель работы. Изучить влияние наноразмерного магнетита на морфологическую структуру легких и трахеи морских свинок при

ингаляторном действии.

Материал и методы. В работе использовались экспериментальные животные – половозрелые морские свинки – 10 особей, на 7 из которых проводилась ингаляция аэрозолем нанодисперстных частиц магнетита,

3 служили контролем. Ингаляция НП проводилась ежедневно в течение

60 минут курсом от 12 до 20 дней с помощью ультразвукового небулайзера «Муссон 1М». Из легких морских свинок обеих групп, а так

же трахеи морских свинок контрольной группы, после парафиновой заливки, готовили гистологические срезы, которые окрашивали гематоксилинэозином с докраской по методу Перлса. У животных контрольной группы исследовалась морфологическая картина трахеи после инкубации сегментов с нанопорошком магнетита с начальной

концентрацией 0,03%. При этом, многорядный мерцательный эпителий удалялся из просвета трахеи механически, вращением деревянного шпателя в течение одной минуты. Далее изучались морфологические реакции в легких опытной группы и сравнивались с изменениями в легких у контрольной группы. Микроскопия гистологических срезов

легких в опытной группе проводилась у животных, ингалированных 12 раз и более.

Результаты и обсуждение. В результате исследования микроско пии легких морских свинок контрольной группы наблюдалась следующая картина:

 инфильтрация стромы мононуклеарными клетками;

 полнокровие микроциркуляторного русла;

 венозное полнокровие;

 периваскулярная инфильтрация вплоть до умеренного интер стициального отека;

 спазм бронхов среднего калибра. В просвете бронхов – моно нуклеарные клетки, эпителиоциты и оксифильная бесструктурная масса.

При микроскопии опытной группы были выявлены все признаки ха рактерные для животных контрольной группы с постепенным нарастани ем картины неспецифического воспаления при увеличении количества ингаляций. А именно:

 спазм артерий, периартериальная инфильтрация, вплоть до вы раженного отека;

 перибронхиальная инфильтрация вплоть до отека, отторжение эпителия бронхов;

 расширение межальвеолярных перегородок;

 выраженный интерстициальный отек*;

 инфильтрация мононуклеарными клетками подслизистой обо лочки крупного бронха, в просвете бронха – слизь и эритроциты; наличие плазмоцитов в инфильтрате**

 инфильтрация стромы сегментоядерными клетками;

 эритроциты в просвете альвеол**;

 макрофаги в просвете альвеол**;

 Перлс позитивные альвеолярные макрофаги**.

* наблюдается с 14 ингаляций;

** характерно только для большого количества ингаляций: 1720

раз.

Таким образом, для обеих групп характерна картина неспецифиче

ского интерстициального воспаления. Но в опытной группе воспаление было выражено наиболее сильно. При этом в опытной группе с увеличе нием количества ингаляций наноразмерного магнетита увеличивалось повреждение ткани легкого и бронхов: в строме легкого увеличивалось количество экссудата, количество моноцитов и макрофагов, в инфиль трате появились сегментоядерные клетки и плазмоциты; в просвете альвеол – эритроциты и макрофаги; а так же Перлс позитивные аль веолярные макрофаги, когда количество ингаляций достигло 17 раз; усилились перибронхиальные и периартериальные отеки, отторжение эпителия в просвете бронхов.

При микроскопии трахеи наблюдалось:

 отслоение слизистой оболочки от фибрознохрящевой;

 инфильтрация собственной пластинки мононуклеарными клет ками;

 отсутствие однослойного многорядного эпителия;

 на поверхности слизистой оболочки выявляется большое коли чество Перлспозитивного материала, вероятно, представляющего

собой сорбировавшиеся при инкубации наноразмерные частицы магнетита;

 отечность адвентициальной оболочки;

 фибрознохрящевая оболочка без особенностей;

 перлспозитивная реакция неспецифична.

Выводы.1) При ингаляторном воздействии наноразмерного магнетита в морфологической структуре легких морских свинок наблюдается картина неспецифических воспалительных изменений. При этом с увеличением количества ингаляций наночастиц магнетита увеличивается повреждение ткани легкого и бронхов.

2) При воздействии наноразмерного магнетита in vitro на морфологическую структуру трахеи морских свинок выявлено большое

количество Перлспозитивного материала, вероятно, представляющего собой сорбировавшиеся при инкубации наноразмерные частицы магнетита.

Список литературы:

1. Антипов, С. А. Наноразмерные пироуглеродные порошки железа как биоферромагнетики / С. А. Антипов, Г. Ц. Дамбаев, А. Е. Ермаков и др. // Вестник новых медицинских технологий. – 2009. – Т. ХVI, № 2. – С. 139.

2. Вайсман, Я. И. Оценка потенциальных рисков нанотехнологий методом оценки жизненного цикла продукции / Я. И. Вайсман, В. В Крманов, В. Н Коротаев, И. В. Анциферова // Научные исследования и инновации. – 2010. – Т. 4, № 3. – С.

100109.

3. Величковский, Б. Т. Об экспрессметоде прогнозирования возможного патологического влияния наночастиц на организм / Б. Т. Величковский // Бюллетень ВСнЦ СО РАМН. – 2009. – № 4 (68). – С. 7276.

4. Мильто, И. В. Морфологические эффекты взаимодействия организма c наноматериалами в эксперименте / И. В. Мильто // Материалы докладов x конгресса международной ассоциации морфологов г. Ярославль, 2930

СЕНТЯБРЯ 2010 Г. – Морфология. – 2010. – Т. 137, № 4. – С. 12229.

5. Jones, C. In vitro assessments of nanomaterial toxicity / C. Jones, D. W. Grainger // Adv Drug Deliv Rev. – 2009. – V. 61, № 6. – Р. 438456.

Материал взят из: Медикобиологические науки: достижения и перспективы (г. Томск, 10-11 ноября 2011 г.): сборник материалов I Всероссийской научной студенческой конференции