close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

bd000101909

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
ТЯН АНАТОЛИЙ ГЕННАДЬЕВИЧ
1^
«Морфологическая характеристика органов
экспериментальных животных при пероральном
введении детонационных наноалмазов»
(экспериментальное исследование)
14.00.02 - анатомия человека
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата медицинских наук
Красноярск - 2005
Работа выполнена на кафедре анатомии человека Г О У В П О «Красноярская го­
сударственная медицинская академия» Министерства здравоохранения и соци­
ального развития Р Ф
Научный руководитель:
доктор медицинских наук Манашев Георгий Геннадьевич
Научный консультант:
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Бондарь Владимир
Станиславович
Официальные оппоненты:
доктор медицинских наук, профессор Горбунов Николай Станиславович
доктор медицинских наук, старший научный сотрудник Захарова Лидия Бори­
совна
Ведущая организация: Российский государственный медицинский университет
Защита состоится 3.«1 ноября 2005 г. в ij^ часов на заседании диссертацион­
ного совета Д 208.037.02 в Г О У В П О «Красноярская государственная медицин­
ская академия» (660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Г О У В П О «Красноярская
государственная медицинская академия» (660022, г. Красноярск, ул. Партизана
Железняка, 1).
Автореферат разослан « Д Х » октября 2005г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат медицинских наук, доцент
Q
.
л /Т ^
j^^^^'^'^'^^^
Л.В. Кочетова
2£об:1_
iiimj
Общая характеристика работы
Актуальность работы
Актуальной проблемой современной фундаментальной и прикладной ме­
дицинской науки является изучение вопросов адаптащ1и организма к воздейст­
виям внешней среды. При этом изменяются не только функциональные пара­
метры организма, как сложноорганизованной биологической системы, но и в
определенной мере задействована структурная перестройка его органов и сис­
тем органов в пределах морфологической изменчивости. На организм помимо
действия неблагоприятных факторов, вызывающих патологические процессы,
могут также оказывать существенное влияния целенаправленные манипуляции,
призванные восстановить внутренний гомеостаз. В связи с выраженным техно­
логическим профессом возрастает и количество различных вредных воздейст­
вий, что в свою очередь побуждает медицинское научное сообщество к поиску
новых материалов и методов борьбы с ними.
За последние годы заметно вырос интерес исследователей к поиску но­
вых материалов, пригодных для применения в медицинских целях, в частности,
в качестве энтеросорбентов для выведения из организма токсичных соединений
(например, продуктов метаболизма, тяжелых металлов, радионуклидов, ксено­
биотиков и т.д.) (Беляков Н.А., 1997; Белицкий И.А., 1990; Ставицкая Н.А.,
1993; Андрейчин М.А., Ивахив О.Л., 1994; Захарьин М.П. и др., 1995; Гайдаш
А.А., 1997; Паршин В.А., 1998; Колпакова Т.А. и др., 2001; Куклин Е.Ю., 2002).
Известны работы, в которых изучалась возможность применения для этих це­
лей природных минералов (в частности, цеолитов) (Челищев Н.Ф., 1988; Дуби­
нин М.М., 1989; Бузин Ю.И. 1988; Коридзе З.И., 1992; Гайдаш А.А., 1997), а
также полимерных соединений животного происхождения (например, хитозанов) (Куклин Е.Ю., 2002).
В связи с этим, несомненный интерес для специалистов, работающих в
данной области, могут представлять частицы наноапмаза, получаемые при де­
тонации сильных взрывчатых веществ (Ставер A.M. и др., 1984). Первичные
частицы (кристаллиты) наноалмазов детонационного синтеза имеют средний
размер 4-6 им, что обеспечивает высокоразвитую (до 300-400 м^/г) поверхность
данного материала, содержат на поверхности различные химически активные
функциональные группы (гидроксильные, карбоксильные, карбонильные,
эфирные и т.д.), углеводородные фрагменты и микропримеси металлов (Чиганова Г.А., 1994; ЧигановаГ.А., Чиганов С.А., 1999; Долматов В.Ю., 2001).
До недавнего времени наноалмазы являлись традиционными объектами
исследования у специалистов, работающих в области физики и химии твердого
тела, материаловедения, электроники, электрохимии, техники (Долматов В.Ю.,
2001).
В тоже время, физико-химические свойства данного материала и, прежде
всего, высокоактивная с химической точки зрения поверхность наночастиц оп­
ределяют их высокие сорбционные свойства по отношению к биологическим
макромолекулам, ионам металлов, различным химическим соединениям. Бла­
годаря этому наноалмазы успеш! iOfiijgnifff^fSfff^j^gifff^^Be полифункциональБИБЛНОТЕ10^
tm
I
'i.'isl^Sf:
^ А
ного адсорбента для решения задач прикладной биохимии, связанных с выде­
лением и очисткой белков (Бондарь B.C., Пузырь А.П., 2000; Бондарь B.C., Пу­
зырь А.П., 2003; Бондарь B.C. и др., 2003; Бондарь B.C. и др., 2004), а также наночастицы используются в создании индикаторных систем (биочипов), сенсор­
ным элементом которых является комплекс наночастицы-маркерный белок
(Пуртов К.В. и др., 2001; Пузырь А.П. и др., 2002; Пузырь А.П. и др., 2004.).
Тест-системы, основанные на этом принципе, могут найти практическое при­
менение для аналитических целей в различных областях биологии, биофизики,
биохимии, экологии, медицине и т.д.
Высокие сорбционные свойства наноалмазов (в частности, на 1 мг частиц
может адсорбироваться до 0,3 - 0,5 мг белка (Бондарь B.C. и др., 2003)) позво­
ляют предполагать, что весьма высока вероятность использования этого нового
материала и в медицинских целях. Например, наночастицы могли бы найти
применение:
1. как энтеросорбент для выведения из организма или как адсорбент для
удаления с поверхности, например, открытых посттравматических и ожоговых
ран нежелательных и токсичных соединений белковой и небелковой природы
(продукты метаболизма, токсины, тяжелые металлы, радионуклиды, ксенобио­
тики и т.п.);
2. в качестве носителя препаратов, применяемых в лечебных целях (напри­
мер, различные лекарства, ферменты, изотопы и т.д.);
3. для разработки и создания тест-систем, расширяющих арсенал известных
методов анализа, применяемых в биохимических и иммунологических лабора­
ториях.
Следует отметить, что сколько-нибудь целенаправленных и систематиче­
ских исследований, посвященных изучению возможностей применения нано­
алмазов, как нового материала медицинского назначения, проведено не было.
Работы, известные из доступной литературы и относящиеся к этой
тематике(Ко550У8ку N. et al., 1995, Пуртов К.В. и др., 2001; Долматов В.Ю.,
2001, Пузырь А.П. и др., 2004), немногочисленны, носят разноплановый харак­
тер, а полученные при этом результаты во многом неоднозначны и противоре­
чивы.
Исходя из анализа этих работ, совершенно очевидно, что для более обос­
нованной и объективной оценки возможности применения частиц наноалмаза в
медицинских целях необходимы предварительные (всесторонние, систематиче­
ские и детальные) исследования на лабораторных животных.
Необходимо отметить, что такие эксперименты до недавнего времени
были существенно затруднены, поскольку наноалмазы, выпускаемые в России
и за рубежом, обладают малой коллоидной стабильностью в водных растворах
(гидрозолях) и быстро образуют осадки. Это не позволяло получать гидрозоли с
точной концентрацией частиц, осуществлять их стерилизацию, хранить в замо­
роженном состоянии и применять в длительных медико-биологических экспе­
риментах. Получение модифицированных детонационных наноалмазов, обла­
дающих повышенной коллоидной стабильностью и не требующих применения
каких-либо стабилизирующих добавок для получения устойчивых гидрозолей
(Бондарь B.C., Пузырь А.П., 2003; Бондарь B.C., Пузырь А.П., 2004), открыло
возможности проведения длительных экспериментов медико-биологического
характера на лабораторных животных.
Получение ответов на вопросы о воздействии нзноалмазов на организм
экспериментальных животных позволило бы получить ответ на вопрос о биосо­
вместимости детонационных наноалмазов, что является одним из важнейших
критериев при оценке любого нового материала, который потенциально имеет
перспективы применения в качестве препарата биомедицинского назначения. В
ходе многочисленных экспериментов было показано, что алмазы микронных
размеров и алмазоподобные пленки, как формы углерода, обладает хорошей
биосовместимостью и, как правило, превосходят по этому параметру другие
материалы (Luhr H.G., 1958; Tse R.L., Phelps P., 1970; Spilberg I., et al., 1982;
Swan A., et al., 1990; Nordsletten L., et al., 1996; Aspenberg P., et al., 1996). В тоже
время, следует заметить, что для наноалмазов такие данные в доступной лите­
ратуре отсутствуют.
Цель исследования;
Определить особенности строения органов экспериментальных животных
при длительном пероральном введении гидрозолей детонационных наноалма­
зов с различной концентрацией частиц.
Задачи исследования:
1.
Изучить возможность длительного перорального введения наноал­
мазов в организм экспериментальных животных и исследовать динамику по­
требления животными гидрозолей, содержащих разные концентрации частиц
наноалмазов.
2.
Исследовать изменение массы тела и определить соотношение мас­
сы отдельных органов к общей массе тела экспериментальных животных в за­
висимости от концентрации частиц в применяемых гидрозолях наноалмазов.
3.
Выявить гистологические особенности строения внутренних орга­
нов экспериментальных животных в зависимости от концентрации наноалмазов
в гидрозолях.
4.
Провести сравнительный анализ исследованных морфологических
параметров экспериментальных животных контрольной и опытных групп для
оценки биологического воздействия детонационных наноалмазов.
Научная новизна исследования
Впервые было произведено морфологическое исследование воздействия
на организм экспериментальных животных нового материала - детонационных
наноалмазов, обладающих повышенной коллоидной устойчивостью в гидрозо­
лях. Впервые в рационе экспериментальных животных (белые беспородные
мыши) вода в течение 6 месяцев была заменена на гидрозоли наноалмазов, со­
держащих широкий диапазон (от 0,002 вес.% до 0,05 вес.%) концентраций час­
тиц.
Впервые установлено, что пероральное поступление наноалмазов в орга­
низм экспериментальных животных не приводит к изменениям анатомических
показателей, а также не влияет на массу тела и массу отдельных органов. Выяв­
лено, что длительное воздействие на организм экспериментальных животных
не вызывает нарушение в гистологической структуре печени, почек и легких.
Впервые выявлена и изучена динамика потребления гидрозолей наноал­
мазов в зависимости от концентрации частиц. Выявлена тенденция к снижен­
ному потреблению животными жидкости с низким содержанием наночастиц по
сравнению с деионизированной водой.
Впервые установлено, что постоянное пероральное введение наноалмазов
в течение длительного времени в организм мышей не вызывает гибели живот­
ных.
На основании полученных данных впервые установлено, что детонаци­
онные наноалмазы обладают высокой биосовместимостью с организмами экс­
периментальных животных.
Теоретическая и практическая значимость работы
Результаты проведенных исследований, показывающие отсутствие изме­
нений анатомии и гистотопографии жизненно важных внутренних органов экс­
периментальных животных под воздействием наноалмазов, могут являться экс­
периментальным обоснованием высокой биосовместимости данного нового ма­
териала со сложноорганизованными биологическими системами.
Полученные новые знания открывают возможности для проведения даль­
нейших широкомасштабных и разноплановых исследований, направленных на
изучение применимости наноалмазов для практической медицины в качестве
нового энтеросорбента и средства доставки лекарственных препаратов.
Основные положения, выносимые иа защиту
1.
Пероральное введение наноалмазов в организм экспериментальных
животных с помощью постоянного и длительного использования гидрозолей с
разной концентрацией частиц не вызывает отклонений в их сомато- и органометрических показателях.
2.
Изменений в гистоархитектонике внутренних органов (печень, лег­
кие, почки) экспериментальных животных в ответ на пероральное введение
разных концентраций наноалмазов не выявлено.
Апробация работы
Основные положения диссертации были представлены на ХП-м Между­
народном симпозиуме «Сложные системы в экстремальных условиях» (Красно­
ярск, Саяны, 2004), 4-ой Московской Международной конференции «Теория и
практика технологии производства изделий из композиционных материалов и
новых металлических сплавов. Корпоративные, нано- и CALS-технологии в
наукоемких отраслях промышленности» (Москва, 2005), V-M Сибирском фи­
зиологическом съезде (Томск, 2005); XII-м Российско-Японском медицинском
симпозиуме (Красноярск, 2005); доложены на проблемной комиссии по анато­
мии человека КрасГМА.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, из них 3 в цен­
тральной печати и 7 в местной печати.
Объем и структура диссертации.
Работа изложена на 121 страницах машинописного текста. Диссертация
состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, 3
глав собственных исследований, заключения, списка литературы. Работа иллю­
стрирована 52 рисунками и 16 таблицами.
Содержание работы
Материалы и методы исследования
При проведении исследований были использованы следующие методы:
анатомический, органометрический, гистологический, морфометрический, ста­
тистический.
Модифицированные наноалмазы: получение и свойства
В эксперименте использовали модифицированные детонационные нано­
алмазы, получены по технологии, разработанной в Институте биофизики СО
РАН (г. Красноярск) (Бондарь B.C., Пузырь А.П., 2003; 2004) и адаптированные
для медицинских и биологических исследований. Исходным сырьем для их по­
лучения являлись наноалмазы, производимые в Ф Г У П НПО «Алтай» (г. Бийск).
Принципиальным отличием модифицированных наноалмазов от известных наноалмазов детонационного синтеза является то, что они образуют высоко ус­
тойчивые коллоидные растворы при простом добавлении воды к навеске по­
рошка без каких либо дополнительных манипуляций (например, обработка рас­
творов ультразвуком). Коллоидная стабильность наночастиц в водных раство­
рах (гидрозолях) сохраняется в течение длительного (год и более) времени, что
позволяет применять их для длительных экспериментов.
В работе использовали фракцию наночастиц, имеющих наименьшие раз­
меры и образующих в гидрозолях кластеры со средним размером около 37 им
(рис. 1). Гидрозоли модифицированных наноалмазов с заданной концентрацией
частиц для перорального введения в организм животных готовили на деионизованной или дистиллированной воде, добавляемой к навеске порошка наноча­
стиц. Деионизованную воду получали с помощью системы очистки воды (мо­
дель Nanopure system), производимой фирмой Sybron-Bamstead (США). Сопро­
тивление получаемой воды на выходе из системы составляло > 16.7 MQ/cm. До
использования в эксперименте деионизованную и дистиллированную воду хра­
нили при комнатнойтемпературев закрытой пластиковой посуде.
В эксперименте использовали гидрозоли с концентрацией частиц 0,002
вес.%; 0,01 вес.% и 0,05 вес.% соответственно. Объемы гидрозолей, которые
готовили по мере расходования, как правило, составляли не более 1 литра.
Свежеприготовленные гидрозоли хранили в холодильнике при температуре
+4°С для предотвращения возможного развития микрофлоры при случайном
заражении растворов.
g ов
1
г
о.*
Рис 1 Pa3Mq3bi кластеров наночастиц модифицированных наноалмазов в гидрозолях
В экспериментах использованы наночастицы имеющие распределение
по размерам в диапазоне 4 - 200 нм.
Экспериментальные животные
Исследования, проведенные на лабораторных животных, были выполне­
ны на базе вивария Международного центра исследований экстремальных со­
стояний организма (МЦИЭСО) при Президиуме КНЦ СО РАН (г.Красноярск).
Для исследования были взяты беспородные белые мыши ICR (самцы ве­
сом около 25 г, в возрасте 2-3 месяца), поставляемые НПО «Вектор» (г. Ново­
сибирск). Перед введением в эксперимент животных выдержали на карантине в
течение двух недель. В течение этого периода осуществлялась отбраковка ос­
лабленных животных. После этого мышей случайным образом распределяли в
клетки по 6 особей.
Общая схема распределения животных в контрольных и опытных фуппах по срокам длительного эксперимента представлена в таблице 1.
Таблица 1
Количественное распределение животных
в контрольных и опыгных группах по срокам эксперимента
Срок исследо­
вания
Контрольная
группа
1 месяц
3 месяц
6 месяцев
6
7
6
1-я опытная
группа(концен­
трация частиц
0,002 вес % )
6
6
6
2-я опытная
группа (концен­
трация частиц
0,01 вес % )
6
6
6
3-я опытная
фуппа (концен­
трация частиц
0,05 вес % )
6
6
6
в течение всего периода исследований контрольная группа животных по­
требляла деионизованную или дистиллированную воду. Животные в трех
опытных группах потребляли гидрозоли модифицированных наноалмазов с со­
ответствующими концентрациями частиц, указанными выше.
Режим питания
Условия содержания в виварии были одинаковыми для всех групп экспе­
риментальных животных. Все животные находились на одинаковом пищевом
рационе, доступ животных к пище и питью был свободным на протяжении все­
го эксперимента. Для снижения количества факторов, которые могут оказывать
влияние на организм животных в ходе длительного эксперимента, ежедневный
рацион питания мышей включал только отваренное на воде зерно пшеницы,
заменяемое один раз в неделю проращенным зерном пшеницы. К минимуму
было сведено потребление животного белка - 1 ложка яичного белка на всю
группу животных с интервалом в 2 дня. Из рациона питания животных были
исключены витамины и микроэлементы.
Изучение динамики потребления жидкости
Количество потребляемой животными жидкости контролировали в тече­
ние первых 2-х месяцев эксперимента ежесуточно, в дальнейшем - один раз в 2
дня. Среднее количество жидкости, потребляемое одним животным в единицу
времени (за 1 сутки), оценивалось из разности между объемами налитой в по­
илку и оставшейся к следующему измерению жидкости, деленной на количест­
во мышей в клетке.
Измерение веса животных
Для оценки динамики веса животных в ходе длительного эксперимента,
еженедельно проводили взвешивание мышей. Для этих целей использовали
электронные весы (модель ВЛЭ-1) производства Г О С М Е Т Р (Россия), каждый
раз предварительно калибруя их с помощью контрольного веса. Процедура
взвешивания животных проводилась в одно и тоже время (утром) перед их
кормлением.
Забой животных и измерение внутренних органов
Через 30, 90 и 180 дней часть животных (см. табл. 1) из контрольной и
опытных групп выводили из эксперимента. Мышей забивали с соблюдением
принципов эвтаназии (применение эфирного наркоза). Для определения морфометрических характеристик, исследуемые внутренние органы (печень, лег­
кие, почки) извлекали из организма животного. Для выявления возможных па­
тологических изменений исследуемых органов, было проведено морфологиче­
ское их исследование с оценкой макроскопических показателей. Также прово­
дили оценку массы изучаемых внутренних органов. Для этого взвешивали ор­
ганы на электронных весах (модель ВЛЭ-1), предварительно калиброванных
относительно стандартного веса.
Для объективной оценки полученных результатов сравнительного изуче­
ния животных разных групп были отобраны категорийные (описательные) и
счетные, выраженные количественно (вариационные), признаки, отражающие
состояние исследуемых органов. Эти признаки взаимно дополняли друг друга;
среди счетных признаков как наиболее значимые регистрировались величины
массы печени, почек и суммарная масса органокомплекса легких и сердца. По­
мимо этого вычисляли индексы массы печени, почек и суммарной массы лег­
ких и сердца, которые представляют отношение массы органа в миллифаммах
к массе животного в фаммах (Гайдаш А.А., 1997).
После выполнения перечисленных выше исследований, органы помещали
в раствор формалина с целью приготовления препаратов для последующих гис­
тологических исследований.
Изучение микроструктуры органов
Забранные органы (табл. 2) фиксировали в 10%-м нейтральном формали­
не (соотношение объемов тканей и жидкости составляло не менее 1:20) в тече­
ние 72 часов. Для дальнейшего исследования вырезали долю печени, нижние
доли обеих легких и почки целиком. Данные образцы подвергались гистологи­
ческой обработке по стандартной методике (Автандилов Г.Г., 1994) и из них из­
готавливали гистологические срезы толщиной 5-7 мкм на санном микротоме.
Полученные срезы, для изучения общей морфологии органов, окрашивали ге­
матоксилин-эозином по стандартной методике и заключали в полистирол.
Оценку гистологических препаратов проводили с помощью светового
микроскопа Микмед-2, версия-2.
Таблица 2
Количество исследованных органов
Срок ис­
следования
1 месяц
3 месяц
б месяц
Органы
контроль
Печень
Почки
Легкие
Печень
Почки
Легкие
Печень
Почки
Легкие
6
6
6
4
4
4
4
4
4
1 группа
(0,002 вес.%)
5
5
5
3
3
3
3
3
3
2 группа
(0,01 вес % )
5
5
S
5
5
5
2
2
2
3 группа
(0,05 вес %)
6
6
6
5
5
5
3
3
3
Всего
22
22
22
17
17
17
12
12
12
Всего было просмотрено 153 гистологических препарата (табл. 2). Из
них: 51 препарат печени, 51 препарат почек и 51 препарат легких.
Приготовление гистологических препаратов осуществлялось на базе
Красноярского краевого патологоанатомического бюро. Анализ гистологиче­
ских препаратов выполнен на базе Красноярской государственной медицинской
академии и Института леса и древесины им. Сукачева СО РАН. Автор выража­
ет искреннюю признательность профессору, д.м.н., заведующей кафедрой па­
тологической анатомии Л.Д. Зыковой за помощь в интерпретации полученных
гистологических данных, полезные советы и замечания при их обсуждении.
Статистическая обработка полученного материала
Для статистического анализа полученных данных по каждому вариаци­
онному ряду, соответствующему показателям одной фуппы животных, подсчи­
тывали среднюю арифметическую и стандартную ошибку (М± т). Для сравне­
ния средних величин применялся критерий / Стьюдента, устанавливающий
10
уровень значимости различий (р), результаты считали достоверными при
р<0,05 (Автандилов Г.Г., 1990). Статистическая обработка полученных данных
осуществлялась на персональном компьютере с использованием пакета стати­
стических программ Excel 2000 приложение Microsoft Office для среды W i n ­
dows и непараметрических критериев статистики (Гланц С , 1999).
Результаты собственных исследований:
Для того чтобы оценить возможность применения наноалмазов как ново­
го материала медицинского назначения, в экспериментальных исследованиях
на животных необходимо было изучить их воздействие как на макроорганизм в
целом, так и на его отдельные органы и ткани. В ходе исследований учитыва­
лось, что организм млекопитающих (например, лабораторных мышей) не явля­
ется простой суммой отдельных частей и органов, а представляет собой единую
сложноорганизованную биологическую систему, в которой объединяющую
роль выполняет нервная и сосудистая системы. Исходя из этого, была высказа­
на версия о возможности проникновения (всасывания) крайне малых (до 30-50
нм) по размеру агрегатов частиц наноалмаза (Puzyr А.Р. et al., 2005), вводимых
перорально, через стенки желудочно-кишечного тракта животного в кровенос­
ное русло и, как следствие, последующего их перераспределения мемеду от­
дельными органами и тканями. По этой причине для исследований были вы­
браны паренхиматозные органы, выполняющие в организме крайне важные
функции: печень - основная барьерная функция, легкие - основная функция га­
зообмена, почки - основная выделительная функция.
Такое исследование стало возможным благодаря приданию наноалмазам
свойств коллоидной устойчивости. При планировании длительных (в течение 6ти месяцев) исследований в данной работе был выбран пероральный способ
введения наноалмазов в организм лабораторных мышей с помощью гидрозо­
лей. Выбор такого способа введения наночастиц основывался на результатах
предварительных экспериментов (Пузырь А.П. и др. 2004), свидетельствующих
о том, что он является наиболее безопасным.
Для оценки количества введенных наноалмазов изучали динамику по­
требления гидрозолей с различной концентрацией частицами.
Результаты проведенного статистического анализа полученных данных
позволяют выделить следующие моменты.
В опытной группе мышей, принимавших гидрозоли наноалмазов в кон­
центрации 0,002 вес.% в течение всего эксперимента наблюдалось низкое сред­
несуточное потребление жидкости по сравнению с контрольной группой мы­
шей (при р<0,05), за исключением первого и шестого месяца эксперимента
(табл. 3).
В опытной группе мышей, принимавших гидрозоли наноалмазов в кон­
центрации 0,01 вес.% отмечаются наименьшие отличия в количестве выпитой
жидкости от количества выпитой воды в контрольной группе. В первый месяц
эксперимента отмечалось некоторое повышение количества потребления гид­
розоля по отношению к потреблению воды контрольными животными. В даль­
нейшем отмечались незначительные колебания относительно контроля, но дос11
товерное уменьшение употребления жидкости отмечалось только на четвертый
месяц эксперимента, что также наблюдалось и во всех опытных фуппах (при
р<0,05). В последующем значимых различий в среднесуточном потреблении
жидкости между этой опытной группой и контрольной группой мышей не ре­
гистрировалось.
Таблица 3
Среднее количество жидкости (мл),
принимаемой одной мышью в сутки в течении месяца
Контроль ( М ± т )
1 месяц
2 месяц
3 месяц
4 месяц
5 месяц
6 месяц
В среднем за
6 месяцев
5,18±0,31
5,27±0,13
6,03±0,35
6,99±0,34
3,89±0,47
4,61±0,28
5,33±0,17
Концентрация
0,002% ( М ± т )
4,74±0,33
4,45±0,15
5,45±0,33
4,35±0,33
2,71±0,24
4,65±0,31
4,39±0,14
Концентрация
0,01% ( М ± т )
6,41*0,52
5,69±0,29
6,13±0,35
4,11±0,15
3,28±0,31
4,33±0,29
4,99±0,18
Концентрация
0,05% ( М ± т )
6,96±0,60
4,67±0,27
4,79±0,20
5,57±0,23
4,04±0,35
3,45±0,27
4,91±0,18
В опытной группе, принимавшей гидрозоль наноалмазов концен­
трации 0,05 вес.% отмечается, что в первый месяц мыши среднесуточно пили
жидкости больше, чем в контрольной группе, пившей дистиллированную воду
(при р<0,05). Затем отмечается тенденция к уменьшению среднесуточного по­
требления жидкости по отношению к контролю (при р<0,05).
При сравнении среднесуточного потребления гидрозолей наноалмазов
между опытными группами также отмечаются некоторые различия в объеме
выпитой жидкости.
Так, в группе употреблявшей гидрозоль наноалмазов в концентрации
0,002 вес.% отмечается, что мыши пили жидкости меньше, чем в группе при­
нимавшей гидрозоль наноалмазов 0,01 вес.% только в первые два месяца экспе­
римента (при р<0,05), а затем различий не наблюдалось. При сравнении с груп­
пой, принимавшей гидрозоль наноалмазов в концентрации 0,05 вес.% также
отмечается низкое потребление жидкости (при р<0,05), за исключением второго
и третьего месяцев эксперимента (табл. 3).
Между группами, принимавшими гидрозоли наноалмазов в концентраци­
ях 0,01 вес.% и 0,05 вес.% также отмечаются неравномерные различия (при
р<0,05) за исключением первого и пятого месяца эксперимента (табл. 3).
Статистический анализ позволяет интерпретировать полученные данные
следующим образом. В контрольной группе животных наблюдается тенденция
к увеличению количества потребляемой жидкости в течение первых 4-х меся­
цев. В течение последующего периода этот показатель заметно снижается (осо­
бенно, в течение 5-го месяца). Вполне вероятно, что это может быть связано с
физиологическими изменениями в организме животных, зависящими от сезон­
ного фактора, и, как следствие, сопровождающимися снижением потребления
ими жидкости в зимний (декабрь-январь) период. В пользу такого предположе12
ния могут свидетельствовать аналогичные изменения, наблюдаемые также и во
всех опытных группах животных.
Динамики среднесуточного потребления гидрозолей с низкой (0,002
вес.%) и высокой (0,05 вес.%) концентрациями частиц имеют разнонаправлен­
ный характер. В первый месяц опытные мыши в среднем за сутки потребляют
больше высококонцентрированного гидрозоля, по сравнению с потреблением
воды животными контрольной группы. В течение последующего периода на­
блюдений (начиная со 2-го месяца и заканчивая 6-м) отмечается динамика сни­
жения этого показателя. Гидрозоль с низкой концентрацией наноалмазов по­
требляется опытными мышами хуже, чем вода контрольными животными на
протяжении всего периода исследований и только к 6-му месяцу эти показатели
выравниваются. Потребление гидрозоля со средней концентрацией частиц (0,01
вес.%) за исключением 1-го месяца наблюдений практически не меняется во
все исследованные сроки и этот показатель близок показателю потребления во­
ды контрольными животными.
Тенденцию к увеличению количества потребляемой жидкости контроль­
ной группой животных (табл. 3) в течение первых 4-х месяцев можно объяс­
нить влиянием возрастного фактора. Такая версия представляется вполне пра­
вомочной, поскольку в нашем случае в эксперимент были взяты молодые ж и ­
вотные (возраст не более 2-3 месяцев), которые, естественно, в ходе длительно­
го эксперимента растут, развиваются, увеличивают массу тела. Возможно так­
же, что наблюдаемые изменения опосредованы влиянием сезонного фактора (о
чем уже говорилось выше). Отметим, что первые месяцы эксперимента прихо­
дились на летний (июль-август) и осенний (сентябрь-октябрь) периоды.
В тоже время различия, наблюдаемые в потреблении гидрозолей с разной
концентрацией наночастиц, объяснить с аналогичных позиций весьма затруд­
нительно, поскольку в течение всего периода исследований сколько-нибудь
существенных различий в динамиках веса контрольных и опытных животных
не было выявлено (см. ниже). Исходя из этого, относительно наблюдаемых раз­
личий мы вынуждены ограничиться пока следующим предположением. Нельзя
исключить, что от концентрации наноалмазов могут, вероятно, зависеть органолептические свойства гидрозоля и, как следствие, количество его потребле­
ния животными.
За 6 месяцев эксперимента в желудочно-кишечный тракт канадого опыт­
ного животного с гидрозолями, имеющими концентрацию наноалмазов от 0,002
вес.%, до 0,05% вес.%, суммарно поступило от 16,2 мг до 454 мг наночастиц (в
пересчете на сухой вес материала), что составляет от 0,04% до 1,16% от сред­
ней массы тела животного. С одной стороны, полученные экспериментальные
данные хорошо согласуются с теоретическими расчетами количества наноалма­
зов, которое планировалось перорально ввести в организм опытных мышей, с
другой - это весьма важный результат, свидетельствующий в пользу того, что
частицы наноалмаза не обладают явно выраженным токсическим действием на
организм животных.
Важными с анатомической точки зрения параметрами, подлежащими
изучению, представлялись: динамика общей массы тела мышей, а также со13
стояние и динамика масс выбранных для исследования паренхиматозных орга­
нов под влиянием длительного перорального введения в организм животных
частиц наноалмазов. Выбранные показатели являются важными интегральными
характеристиками, отражающими в целом состояние организма животного в
процессе его роста и развития, воздействия многопараметровых факторов
внешней среды, рациона питания, а также действия применяемого вещества
(препарата, соединения и т.д.) при проведении длительных экспериментов.
За весь исследуемый период каких-либо отклонений в поведении и со­
стоянии внешних покровов у животных всех изучаемых групп выявлено не бы­
ло. Результаты изменения общего веса контрольных и опытных животных, по­
лученные в ходе длительного исследования, суммированы на рисунке 2.
Как видно из представленных данных, изменение общей массы тела ж и ­
вотных во всех испытуемых группах происходит синхронно. При этом не на­
блюдается сколько-нибудь существенных различий этого показателя во всех
опьггных группах мышей по отношению к контрольным животным. Из приве­
денного графика следует также, что в ходе эксперимента наблюдается времен­
ное снижение общей массы тела животных. Вероятной причиной этого могут
являться изменения физиологии животных под воздействием сезонного факто­
ра. Понижение общего веса мышей отмечается в период с середины октября до
середины декабря и может быть связано с перестройкой их метаболизма, когда
катаболические процессы (расщепление энергетически емких соединений, пре­
жде всего, запасов жира), направленные на поддержание постоянной темпера­
туры тела и жизненно важных функций организма, превалируют. С позиций
общей физиологии и биохимии такое объяснение вполне правомочно, посколь­
ку общеизвестно, что в условиях понижения температуры внешней среды, про­
цессы катаболизма в организме млекопитающих ускоряются.
Динамика изменения веса животных
Дата
-0,000%
-0,002%
0,01%
-0,05%
Рис 2. Среднеарифметические значения изменения веса экспериментальных животных
в течение 6-ти месячного эксперимента.
14
Важно заметить, что снижение общей массы тела животных отмечается в
указанный выше временной интервал как в контрольной, так и в опьггных
группах (рис. 2). Полученные данные свидетельствуют в пользу того, что на­
блюдаемое временное уменьшение общего веса животных не связано с введе­
нием в их желудочно-кишечный тракт частиц наноалмаза. Исходя из этого,
можно говорить также, что пероральное поступление в организм животных
частиц модифицированных наноалмазов с гидрозолями в течение полугода (в
среднем суммарно от 0,0162 до 0,454 грамм вещества на одно животное) не ска­
зывается на их росте.
В результате морфологического исследования внутренних органов было
выяснено, что у животных из опытных и контрольных групп через 30, 90 и 180
дней эксперимента различий в строении и расположении исследуемых органов
не обнаруживается. При вскрытии брюшной полости предлежат петли кишеч­
ника. Синтопия органов брюшной полости не нарушена. Печень плотноэласти­
ческой консистенции, поверхность гладкая, на разрезе красно-коричневого цве­
та. Почки бобовидной формы, плотноэластической консистенции, поверхность
гладкая, на разрезе корковый и мозговой слои дифференцируются. Легкие
обычной формы, выполняют обе плевральные полости, мягко-эластической
консистенции, на разрезе серо-розового цвета.
Таблица 4
Средняя масса тела и органов животных через 1 месяц эксперимента (г)
Масса
Масса
Масса левой
Масса
Масса органоГруппа
печени
животного
почки
правой
комплекса
(М±т)
(М±т)
(М±т)
почки
сердце-легкие
(М±т)
(М±т)
Контроль
29,48±2,54
1,50±0,11 0,20±0,02
0,45±0,02
0,21±0,01
0,002 вес.% 30,03±2,15 1,42±0,09
0,18±0,02
0,18±0,02
0,44±0,01
0,01 вес.% 26,18±1,78
1,25±0,13
0,15±0,02
0,15±0,02
0,40±0,03
0,05 вес.% 28,66±1,71 1,34±0,09
0,17±0,02
0,18±0,01
0,45±0,01
Таблица 5
на 3 месяце эксперимента (г)
Масса
Масса
Масса органолевой
правой
комплекса
почки
почки
сердце-легкие
(М±т)
(М±т)
(М±т)
0,20±0,02
0,21±0,03
0,45±0,07
0,22±0,02
0,50±0,01
0,21±0,02
0,46±0,04
0,20±0,01
0,20±0,01
0,24±0,03
0,25±0,03
0,48±0,03
Масса тела и органов животных
Масса
Масса
Группа
печени
животного
(М±т)
(М±т)
Контроль
0,002 вес.%
0,01 вес.%
0,05 вес.%
34,18±3,34
35,41±2,86
36,77±1,77
36,98±1,44
1,71±0,24
1,57±0,13
1,52±0,13
1,78±0,18
15
Таблица 6
на 6 месяце эксперимента (г)
Масса
Масса органоМасса
левой
правой
комплекса серд­
почки
почки
це-легкие
(М±т)
(М±т)
(М±т)
0,21±0,01 0,23±0,01
0,54±0,03
0,21±0,02
0,22±0,02
0,48±0,04
0,29±0,02
0,29±0,02
0,61±0,01
0,15±0,02
0,23±0,03
0,53±0,06
Масса тела и органов животных
Масса
Масса
Группа
печени
животного
(М±т)
(М±т)
Контроль
0,002 вес.%
0,01 вес.%
0,05 вес.%
38,48±2,74
33,78±1,30
44,96±0,77
38,88±2,56
1,84±0,38
1,74±0,22
1,91±0,16
1,82±0,18
Наряду с изучением макроанатомических характеристик в ходе исследо­
ваний проводилась регистрация общей массы тела выводимых из эксперимента
животных, а также масс выделяемых при вскрытии внутренних органов. Полу­
ченные данные позволили произвести расчеты среднестатистических масс ж и ­
вотных и изучаемых паренхиматозных органов во все исследованные сроки
(табл. 4-6), а также определить индексы массы отдельных органов (табл. 7-9).
При проведении сравнительного статистического анализа показателей
общей массы тела и отдельных органов, рассчитанных для животных, прини­
мавших гидрозоли наноалмазов в различных концентрациях, и животных кон­
трольной группы, не было выявлено их достоверно значимых различий (при
р<0,05).
Таблица 7
Индекс массы органов экспериментальных животных на 1 месяце
эксперимента (масса органа в мг/ масса животного в граммах)
Индекс
Индекс
Индекс массы
Индекс массы
Группа
массы
массы левой правой почки
органокомплекса
печени
почки
сердце-легкие
Контроль
51,00
6,73
7,07
15,38
47,42
0,002 вес.%
5,86
5,83
14,59
0,01 вес.%
47,67
5,58
5,73
15,28
0,05 вес.%
46,76
5,99
6,34
15,76
Таблица 8
Индекс массы органов экспериментальных животных на 3 месяце
эксперимента (вес органа в мг/ вес животного в граммах)
Индекс
Индекс
Индекс массы
Индекс массы
Группа
массы
массы
правой почки
органокомплекса
печени
левой почки
сердце-легкие
Контроль
6,22
13,16
50,03
5,85
44,24
0,002 вес.%
5,84
14,12
6,31
0,01 вес.%
41,34
5,38
12,40
5,49
12,93
0,05 вес.%
48,03
6,76
6,49
16
Таблица 9
Индекс веса органов экспериментальных животных на 6 месяце
эксперимента (вес органа в мг/ вес животного в граммах)
Индекс массы Индекс массы Индекс массы
Индекс массы
Группа
печени
левой почки
органокомплекса
правой почки
сердце-легкие
Контроль
47,75
5,52
14,03
5,98
0,002 вес.%
51,42
6,32
14,21
6,41
0,01 вес.%
42,49
6,45
13,46
6,45
0,05 вес.%
46,90
3,94
13,72
5,83
Для рассмотрения взаимосвязи массы отдельных органов по отношению к
массе организма животных и влияния на этот показатель перорального введе­
ния наноалмазов с гидрозолями, содержащими разные концентрации наночастиц, был применен расчет индекса массы органов. Данный показатель опреде­
ляется из отношения массы органа в миллифаммах к массе тела животного в
граммах. Результаты произведенных расчетов индекса массы органов для трех
сроков ( 1 , 3 и 6 месяцев) исследования представлены в таблицах 7-9. При про­
ведении сравнительного анализа данных индекса массы органов, полученных
соответственно для животных контрольной и опьггных групп через 1, 3 и 6 ме­
сяцев эксперимента, не бьшо выявлено значимых различий этого показателя в
указанные сроки (при р<0,05).
Как было сказано выше, неизвестна фармакодинамика и фармакокинетика наноалмазов при пероральном введении их в виде гидрозолей. Общеизвест­
но, что при пероральном введении каких-либо веществ, как правило, происхо­
дит их всасывание в пищеварительном тракте, затем они поступают в систему
портальной вены, которая собирает кровь из непарных органов пищеварения
брюшной полости и несет ее в печень, выполняющую множество жизненноважных функций, в том числе и защитную.
На 30-е сутки эксперимента у животных в контрольной и опьггных груп­
пах, при обзорной микроскопии гистологических препаратов печени отмечает­
ся, что дольково-балочная структура органа сохранена.
Печеночные дольки имеют обычное строение у всех групп животных.
Синусоидные капилляры, сосуды, желчные протоки имеют обычное строение,
без особых отклонений. У некоторых животных отмечается расширение синусоидных капилляров. В этих участках дольки отмечается, что печеночные бал­
ки сжаты. Помимо этого, иногда определяется наличие инфильтратов разной
величины, состоящих из звездчатых клеток, соединительнотканных клеток и
клеток лимфоидного ряда. Инфильтраты располагаются в портальных трактах,
паренхиме дольки и области центральной вены. Известно, что инфильтраты в
печени грызунов часто встречаются и являются результатом спонтанной ин­
фекции (Торопцев И.В., 1971).
Отмечается умеренный полиморфизм гепатоцитов и их ядер. Встречают­
ся клетки с крупными гиперхромными ядрами, крупными и мелкими пузырько­
видными ядрами, реже с пикнотичными ядрами. Ядра содержат 1-2 мелких яд-
17
рышка. Встречаются единичные клетки с 2-3 ядрами. Цитоплазма у некоторых
животных окрашена неравномерно, отмечаются проявления паренхиматозной
дистрофии гепатоцитов. Купферовские и эндотелиальные клетки, выстилаю­
щие синусоиды, хорощо выражены, их гиперхромные ядра хорошо выделяются
среди ядер гепатощ1тов. Описанные изменения встречаются у животных из
контрольной и опытных групп.
Таким образом, при обзорной микроскопии на первом месяце экспери­
мента не выявлено различий в гистоархитектонике печени между группами ж и ­
вотных, употреблявших гидрозоли с различными концентрациями частиц и
деионизованную воду.
При гистологическом исследовании печени мышей, употреблявших гид­
розоли наноалмазов в течение трех месяцев, на светооптическом уровне выяви­
ли изменения характерные дая предыдущего срока. Однако инфильтраты
встречаются значительно реже, что может свидетельствовать об адаптации ж и ­
вотных к условиям содержания. Ядра стали более гиперхромными, уменьши­
лось количество клеток с пузырьковидными ядрами. Стали чаще встречаться
дву- и трехядерные гепатоциты, что говорит о функциональном напряжении
печени.
Рис. 3 а) Срез печени животного через 3 месяца эксперимента из контрольной группы Окр.
гематоксилин-эозин. Ув. х220.
б) Срез печени животного из опытной группы, принимавшей гидрозоль наноалмаза 0,05
вес % в течении 3 месяцев Окр гематоксилин-эозин У в х220
Это, вероятно, связано с особенностями содержания и кормления живот­
ных, а не токсическим действием детонационных наноалмазов, так как эти из­
менения наблюдались как в контрольной, так и в опытных группах. Ядра Купферовских и эндотелиальных клеток стали более гиперхромными и они более
заметно выделяются на общем фоне, по сравнению с предыдущим сроком ис­
следования. В желчных капиллярах, как у опьггных, так и у контрольных ж и ­
вотных отмечается накопление желчного пигмента, что редко встречалось у
подопытных мышей после первого месяца эксперимента.
У животных после трехмесячного эксперимента различий в морфологи­
ческом строении печени между контрольной и опытными фуппами не отмеча­
ется (рис. 3).
18
После шести месяцев потребления подопытными мышами гидрозолей
наноалмазов, изменения наблюдаемые на третьем месяце эксперимента остают­
ся. Отмечается, что цитоплазма гепатоцитов у большинства животных, как экс­
периментальных, так и опытных групп, вакуолизирована, что является прояв­
лением паренхиматозной дистрофии. Ядра гепатоцитов гиперхромные, сохра­
няется их полиморфизм в пределах одной печеночной дольки. Количество кле­
ток с вакуолизированными ядрами значительно уменьшилось. У дистрофически
измененных клеток ядра меньше по размеру и более округлые. Аналогичные
изменения регистрировались и контрольной фуппы животных.
Таким образом, после шести месяцев эксперимента при обзорной микро­
скопии различий в строении печени у животных опытных и контрольной групп
не выявлено.
При расчете количества ядер гепатоцитов (табл. 10) на площадь среза пе­
чени, равной 134 400 мкм^ отмечается, что в контрольной и опыгаой группах
нет достоверных различий. Этот факт позволяет закономерно предположить,
что количество гепатоцитов в единице объема печени остается одинаковым, как
у мышей опыгных групп, так и у мышей в контрольной группе. Это свидетель­
ствует о том, что пероральное введение гидрозолей наноалмазов не вызывает
гипер- или гипоплазию клеток печени.
Таблица 10
Количество ядер гепатоцитов в печени на плошадь среза
Время экспе­
Группа животных
римента
Контроль
0,002 вес.%
0,01 вес.%
0,05 вес.%
(М±т)
(М±т)
(М±т)
(М±т)
1 месяц
205,00±18,00
214,80±8,07
195,80±15,39
188,60±8,69
3 месяца
222,30±14,21
191,40±7,55
186,90±4,29
189,00±12,11
6 месяцев
218,60±14,26
195,40±5,41
205,00±4,76
187,60±8,90
При анализе полученных данных по строению печени животных потреб­
лявших вместо воды гидрозоли наноалмазов в концентрации 0,002 вес.%, 0,01
вес.% и 0,05 вес%, а также животных из контрольных групп, потреблявших
деионизованную и дистиллированную воду, показало, что каких-либо сущест­
венных изменений в гистоархитектонике органа не определяется. Имевшие ме­
сто особенности морфологии ядер (гиперхромность, пузырьковидные ядра, двуи трехядерные клетки) и гепатоцитов (дистрофические изменения) отмечались
как в опытных группах, так и в контрольных, что, по нашему мнению, является
лишь отражением условий содержания и кормления животных. Поэтому можно
сделать вывод о том, что патологического воздействия пероральное введенияегидрозолей наноалмазов на гистоархитектонику печени в ходе шестимесячного
эксперимента не оказывает.
Гистологическому исследованию также подверглись почки эксперимен­
тальных животных. Почки выполняют множество разнообразных функций,
среди которых одной из важнейших является элиминация веществ из организ­
ма.
19
При микроскопическом исследовании почек, взятых у животных трех
экспериментальных и одной контрольных фупп на 30-е сутки эксперимента,
отмечается их низкое кровенаполнение. Почечные клубочки имеют обычное
строение, мономорфные. Капсула клубочков не утолщена. Капиллярные петли
некоторых клубочков спавшиеся, ядра клеток вытянутые.
Эпителий почечных канальцев имеет обычное строение. У проксималь­
ных канальцев четко выражена щеточная каемка. Просвет канальцев имеет
обычную ширину. Собирательные трубочки также хорошо выражены, содержат
темные и светлые эпителиоциты. В корковое вещество внедряются хорошо вы­
раженные мозговые лучи, представленные собирательными трубочками и междольковыми сосудами. Как первые, так и вторые имеют обычное строение и не
отличаются у контрольных и опытных групп животных. У исследуемых мышей
в некоторых почках отмечались дистрофические изменения в эпителии про­
ксимальных канальцев, вакуолизация цитоплазмы, кариопикноз.
Поскольку гистоархитектоника почек у опытных и контрольной групп
животных не отличается - это свидетельствует об отсутствии токсического
влияния детонационных наноалмазов.
Следующее исследование почек мышей, которым перорально вводили
гидрозоли наноалмазов концентраций 0,002вес.%, 0,01 вес.% и 0,05 вес.%, было
предпринято через 3 месяца эксперимента. Изменения в гистологическом
строении почек соответствовали таковым в предыдущем исследовании.
Почечные клубочки, имеют округлые формы, капиллярные петли спав­
шиеся, малокровны. Канальцы обычного строения, без четких различий, как в
контрольной, так и в опытной группах. Эпителий некоторых канальцев в со­
стоянии дистрофии, местами десквамирован. Такие изменения встречаются во
всех исследуемых группах мышей.
Рис 4 а) Почка животного через 3 месяца эксперимента из контрольной фуппы Окр гема­
токсилин-эозин Ув х440, б) Почка животного через 3 месяца эксперимента из опытной
группы принимавшей гидрозоль наноалмазов 0,05 вес % Окр. гематоксилин-эозин Ув х440
20
Обзорная микроскопия почек лабораторных мышей, принимавших гидро­
золи наноалмазов в течение шести месяцев, позволила сделать вывод, что раз­
личий в гистологическом строение органов с контрольной группы мышей,
употреблявших дистиллированную воду не выявлено.
Почечные клубочки мономорфны, обычного строения, капсула не утол­
щена, капиллярные петли также спавшиеся, малокровные, местами неравно­
мерного кровенаполнения.
Корковый и мозговой слои разфаничены, в корковое вещество проника­
ют мозговые лучи, состоящие из собирательных трубочек. Эпителий прокси­
мальных и дистальных канальцев обычного строения, местами с дистрофиче­
скими изменениями, которые встречаются в экспериментальных и контрольной
группах.
При расчете ядер эпителиоцитов проксимальных канальцев в корковом
веществе почек установлено, что достоверно значимых различий между кон­
трольной и опытными группами нет (табл. 11). Следовательно при длительном
пероральном приеме гидрозолей наноалмазов в концентрации 0,002 вес.%, 0,01
вес.% и 0,05 вес.% не происходит поражения проксимальных канальцев почек,
осуществляющих реабсорбцию веществ из первичной мочи.
Таблица 11
Количество ядер эпителиоцитов проксимальных канальцев
в корковом веществе почки на площадь среза
Время
Группа животных
эксперимента
Контроль
0,002 вес.%
0,01 вес.%
0,05 вес.%
(М±т)
(М±т)
(М±т)
(М±т)
1 месяц
92,00±2,54
84,60±2,77
86,60±4,57
93,80±4,15
3 месяца
105,40±1,67
99,60±2,32
96,80±4,11
100,60±6,57
6 месяцев
111,40±1,18
100,60±2,74
103,00±2,68
106,00±4,50
При проведении микроскопического исследования почек, выявлено, что
пероральное введение гидрозолей наноалмазов не оказывает влияния на строе­
ние почек лабораторных мышей и не вызывает патологических изменений. Это
подтверждается обзорной микроскопией органа у мышей, которым вода была
заменена на гидрозоли наноалмазов с концентрацией 0,002 вес.%, 0,01 вес.% и
0,05 вес.%. При исследовании почек животных через 1, 3 и 6 месяцев экспери­
мента каких-либо специфических отличий между экспериментальными груп­
пами не выявлено. При сравнении с контрольной группой также отмечается
сходство гистологических картин строения органа.
При гистологическом исследовании легких животных на 30-е сутки экс­
перимента отмечается, что гистоархигектоника органа, как у опытных, так и
контрольных животных, сохранена. Бронхи выстланы реснитчатым эпителием.
Перибронхиально отмечаются скопления лимфоидных клеток с формировани­
ем солитарных лимфоидных фолликулов. Кровеносное русло легких малокров­
но. Альвеолы расправлены, встречаются небольшие очаги ателектазов и дистелектазов. В цитоплазме альвеолярных макрофагов почти у всех животных про­
исходит накопление гранул черного пигмента. Эти изменения встречаются в
21
легких животных, которым давали деионизованную воду, и у животных, упот­
реблявших гидрозоли наноалмазов различной концентрацией частиц.
Полученные данные свидетельствуют, что пероральное введение гидро­
золей наноалмазов в концентрации 0,002 вес.%, 0,01 вес.%, 0,05 вес.% в течение
месяца не вызывает морфологических изменений в структуре легких и гистоло­
гическая картина соответствует таковой у животных контрольной группы,
употреблявших деионизованную воду.
У лабораторных мышей, которым гидрозоли наноалмазов вводились перорально в течение 3 месяцев, картина гистологического строения легких соот­
ветствует предыдущему сроку. В структуре стенок бронхов преобладают эла­
стические волокна, просвет бронхов свободен. Вокруг крупных и средних брон­
хов отмечается формирование лимфоидных фолликулов. Стенки альвеол не
утолщены, местами инфильтрированы альвеолярными макрофагами, содер­
жащими гранулы черного пигмента. В ткани легкого наблюдаются участки, где
группы альвеол находятся в спавшемся состоянии. Подобная картина наблюда­
ется неравномерно в различных отделах легких, у мышей, как из эксперимен­
тальных, так и из контрольной групп.
( Л .*»
■\
J'p-y^
f^«.^^
«^"^.^l^ir^ir г "К^'-<rHL -^^ h"r
|^-^l%fc ^%.У ^^Wx
jf^-^i"\-*4гЛ. j C J I i s ' f c ,
t'^'.'u.'-^X v-i. -?,й*. - -Л
Рис 5 а) Срез ткани легкого животного из контрольной группы через 3 месяца Окр Гема­
токсилин-эозин У в х110 б)Срез ткани легкого животного из опытной группы, принимавшей
гидрозоль наноалмазов 0,05 вес % в течении 6 месяцев Окр Гематоксилин-эозин. Ув. х110
После шести месяцев перорального введения гидрозолей наноалмазов
при обзорной микроскопии различий в строении легких у опытных и контроль­
ных групп животных не выявлено.
Отмечается, что ткань легких малокровна, в крупных кровеносных сосу­
дах наблюдается небольшое количество форменных элементов крови. Бронхи
обычного строения, выстланы реснитчатым эпителием, в стенках бронхов на­
блюдаются лимфоидные фолликулы, без реактивных центров. Мелкие бронхи
неравномерно спазмированы. В некоторых бронхах реснитчатый эпителий метаплазирован в кубический. У некоторых мышей, как опытных, так и контроль­
ных, стенки альвеол неравномерно утолщены. Эти изменения встречались у
мышей во всех фуппах.
22
Таким образом, проведенная обзорная микроскопия легочной ткани лабо­
раторных мыщей, принимавших гидрозоли наноалмазов в различных концен­
трациях, в течение длительного эксперимента (6 месяцев) и на промежуточных
его этапах (1 и 3 месяца), позволила сделать вывод, что пероральное ведение
наноалмазов в водных растворах не приводит к патологическим изменениям в
структуре легких.
Из проведенного комплекса гистологических исследований печени, почек
и легких следует, что длительное введение гидрозолей наноалмазов в желудоч­
но-кишечный тракт опытных животных не вызывает патологических измене­
ний в исследуемых органах. При обзорной микроскопии отмечались различные
дистрофические изменения в паренхиме печени и почек. По нашему мнению,
это является следствием условий содержания подопытных мышей в виварии,
потому что подобные изменения встречаются, как в экспериментальных, так и в
контрольной группах. Неравномерное спадение и расширение альвеол в легоч­
ной ткани вероятнее всего связано с тем, что легкие фиксировались не разду­
тыми.
В целом анализ полученных результатов позволяет сделать несколько
общих заключений.
Длительное (на протяжении 6-ти месяцев) пероральное поступление на­
ноалмазов в желудочно-кишечный тракт экспериментальных животных в виде
гидрозолей, содержащих разные концентрации частиц, не вызывает существен­
ных отклонений их общих анатомических показателей, что подтверждается от­
сутствием изменений в общем состоянии животных и динамике прироста об­
щей массы тела мышей опытных групп, по отношению к контрольным.
В ходе исследований не выявлено изменений в макроанатомии изучаемых
паренхиматозных органов (печень, легкие, почки) у опытных групп животных
по сравнению с контрольными. В пользу этого свидетельствует отсутствие раз­
личий в основных соматоскопических, сомато- и органометрических показате­
лях изучаемых паренхиматозных органов (анатомическое расположение, цвет,
размер, вес и консистенция) в контрольной и опыгной группах животных во все
исследуемые сроки ( 1 , 3 и 6 месяцев).
Отсутствие выраженных морфологических изменений хорошо согласует­
ся с расчетами показателей (прирост общей массы тела, масса отдельных орга­
нов, индексы отношения массы отдельного органа к массе тела) для опытных и
контрольных животных, и подтверждается сравнительным и статистическим
анализом полученных результатов.
Таким образом, изложенные выше факты дают основание полагать, что
вводимые в желудочно-кишечный тракт животных детонационные наноалмазы
обладают малой токсичностью и высокой биосовместимостью, что является
важным критерием оценки нового вещества, претендующего на использование
в биомедицинских целях.
23
Выводы
1.
Динамика объема потребляемых гидрозолей наноалмазов зависит
от концентрации частиц. Гидрозоль с концентрацией частиц 0,002 вес.% по­
требляется опытными животными в меньших количествах по сравнению с по­
треблением воды контрольными мышами (при р<0,05) в течение всего периода
исследования. Гидрозоли с концентрацией частиц 0,01 вес.% и 0,05 вес.% в на­
чальный период (1-2 месяца) потребляются в больших количествах по сравне­
нию с потреблением воды контрольными животными (при р<0,05), после чего
наблюдается тенденция к снижению потребления жидкости.
2.
Установлено, что динамика веса опьггных животных, принимавших
гидрозоли наноалмазов, в течение всего периода исследований не имела досто­
верных различий по сравнению с динамикой веса контрольных. Масса тела че­
рез 6 месяцев составила 38,88±2,56 г и 38,48±2,74 г для опьггных (употребляв­
ших гидрозоль 0,05 вес.% наноалмазов) и контрольных групп мышей соответ­
ственно.
3.
При сравнении органометрических показателей внутренних орга­
нов (печень, почки, легкие) животных контрольной и экспериментальных групп
различий не зарегистрировано. При сравнении массы паренхиматозных органов
животных контрольных и опьггных групп соответственно: печени (1,84±0,38 г и
1,82±0,18 г), почек (0,23±0,01 г и 0,23±0,03 г), органокомплекса сердце+легкие
(0,54±0,03 г и 0,53±О,06 г) не выявлено достоверных отличий при р<0,05 через 6
месяцев введения детонационных наноалмазов.
4.
При анализе гистологической структуры внутренних органов экс­
периментальных животных контрольной и опьггных групп установлено, что в
печени, почках и легких на протяжении всего эксперимента не наблюдается яв­
лений токсического действия гидрозолей наноалмазов. Наблюдаемые колеба­
ния в особенностях гистологического строения органов в опытных группах на­
ходятся в пределах нормы и не отличаются от таковых в контрольной группе.
5.
Сравнительный анализ морфометрических показателей у экспери­
ментальных животных контрольной и опытных групп говорит о том, что дли­
тельное пероральное применение гидрозолей наноалмазов не вызывает морфо­
логических изменений исследованных внутренних органов (печень почки, лег­
кие) и позволяет предположить высокую биосовместимость детонационных на­
ноалмазов с организмами экспериментальных животных.
24
Список работ, опубликованных по теме диссертации:
1. Бондарь, B.C. Биохимические показатели плазмы крови лабораторных
мышей при длительном пероральном введении наноалмазов / B.C. Бондарь,
А.В. Барон, А.П. Пузырь, Е.В. Бортников, И.И. Барон, А.Г. Тян, З.Ю. Селимха­
нова // Актуальные проблемы морфологии. Сб. науч. тр. - Красноярск. - 2005. С.27-28.
2. Бондарь, B.C. Изменения биохимических показателей плазмы крови при
введении наноалмазов в организм лабораторных животных / B.C. Бондарь, А.В.
Барон, А.П. Пузырь, Е.В. Бортников, И.И. Барон, А.Г. Тян, З.Ю. Селимханова //
Тезисы докладов V Сибирского физиологического съезда. Бюллетень сибир­
ской медицины. - 2005. - т.4. - С.182.
3. Пузырь, А.П. Воздействие детонационных наноалмазов in vitro и in vivo
на биологические объекты / А.П. Пузырь, B.C. Бондарь, З.Ю. Селимханова,
А.Г. Тян, Е.В. Инжеваткин, Е.В. Бортников // Сложные системы в экстремаль­
ных условиях. - Красноярск, Изд-во КНЦ СО РАН. - 2005. - С.229-240.
4. Пузырь, А.П. Динамика некоторых физиологических показателей лабора­
торных мышей при длительном пероральном введении суспензий наноалмазов /
А.П. Пузырь, B.C. Бондарь, З.Ю. Селимханова, А.Г. Тян, Е.В. Бортников, Е.В.
Инжеваткин // Сибирское медицинское обозрение. - 2004. - Х°33. - С.19-23.
5. Пузырь, А.П. Изучение воздействия наноалмазов на организм экспери­
ментальных животных / А.П.Пузырь, B.C. Бондарь, А.Г. Тян, Е.В. Бортников,
Е.В. Инжеваткин, А.Г. Дегерменджи // Сб. материалов 4-й Московской между­
народной конференции «Теория и практика технологии производства изделий
из композитных материалов и новых металлических сплавов. Корпоративные
нано- и cals-технологии в наукоемких отраслях промышленности». - Принято к
публикации ХоЗб от 29.04.2005.
6. Пузырь, А.П. О возможности внутривенного введения стерильных золей
модифицированных наноалмазов / А.П. Пузырь, Е.В. Бортников, Н.Н. Скобе­
лев, А.Г. Тян, З.Ю. Селимханова, Г.Г. Манашев, B.C. Бондарь // Сибирское ме­
дицинское обозрение. - 2005. - №34. - С.20-24.
7. Пузырь, А.П. Состояние печени мышей при длительном пероральном
приеме золей наноалмазов / А.П. Пузырь, B.C. Бондарь, Е.Л. Жуков, А.Г. Тян,
З.Ю. Селимханова, В.Г. Николаев // Актуальные проблемы морфологии. Сб.
науч. тр. - Красноярск. - 2005. - С.181-182.
8. Пузырь, А.П. Физиологические показатели лабораторных животных при
пероральном введении гидрозолей наноалмазов / А.П. Пузырь, B.C. Бондарь,
Е.В. Бортников, З.Ю. Селимханова, А.Г. Тян, Г.Г. Манашев // Тезисы докладов
V Сибирского физиологического съезда. Бюллетень сибирской медицины. 2005.-т.4.-С. 185.
9. Bondar, V.S. Biological effects of detonation nanodiamonds in vivo / V.S.
Bondar, A.V. Baron, A.P. Puzyr, E.V. Bortnikov, I.J. Baron, A.G. Tyan, Z.Yu.
Selimkhanova // The XII Symposium of the Russia-Japan Medical Exchange, Pro­
gram & Abstracts. - Krasnoyarsk, Russia. - 2005. - P.459-460.
25
10.Puzyr, A.P. Investigation of effect of detonation nanodiamonds on moфhology
of laboratory animals and their internals structure / A.P. Puzyr, A.G. Tyan, Z.Yu.
Selimkhanova, G.G. Manashev, E.V. Bortnikov, V.S. Bondar // The X I I Symposium
of the Russia-Japan Medical Exchange, Program & Abstracts. - Krasnoyarsk, Russia.
- 2005. - P.599-560.
26
Бумага офсет 80г/м2 формат 148»219мм тираж 100 экт Чаказ№305
Отпечатано в ИПЦ«ВЕРСОп Издат Лицензия X» 06237 по1играф лицензия Х>16-0059
»1977l
РНБ Русский фонд
2006-4
21436
и
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
1 510 Кб
Теги
bd000101909
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа