ВПЛИВ НАНОЧАСТИНОК ЗАЛІЗА НА ЗМІНУ МАСИ ТІЛА ТА ВІДНОСНУ МАСУ ВНУТРІШНІХ ОРГАНІВ У МИШЕЙ
Ключові слова:
нанофармакологія, безпечність, наночастинки заліза, органи-мішені, морфометричні показники, маса тіла, відносна маса внутрішніх органів
Анотація
Резюме. Залізодефіцитна анемія є одним з найбільш поширених патологічних станів, а також соціальною проблемою, яка поширена як в розвинених країнах, так і в країнах, що розвиваються, і призводить до несприятливих медичних наслідків, наприклад, зниження працездатності у дорослих, сповільненого когнітивному розвитку у дітей, а також збільшення материнської смертності. Наночастки нуль-валентного заліза (НЧЖ) мають високий потенціал в області розробки нових про- тівоанеміческіх препаратів у зв'язку з підвищеною біологічною активністю наночастинок металів. Однак, проблема токсичності наноматеріалів є ключовим параметром для оцінки співвідношення "ризик-користь". В якості одного з етапів дослідження безпеки в даній роботі оцінені зміни основних морфометричних показників, таких як маса тіла і вагові коефіцієнти внутрішніх органів, після однократного внутрішньошлункового або внутрішньовенного введень НЧЖ мишам. Поточний стан вивчення впливу наножелеза на внутрішні органи також про-суждать в статті.
Посилання
1. Кун С. М. Морфологические изменения в тканях и орга-нах лабораторных крыс с перевиваемым раком печени РС-1 при внутрибрюшинном введении цитрат-стабилизированных нано-частиц железа / С. М. Кун // Фундаментальные исследования. — 2013. - Т. 9, №3. - С. 380—384.
2. Наволокин Н. А. Морфологические изменения внутренних органов и головного мозга при пролонгированном пероральном введении наночастиц железа / Н. А. Наволокин, С. М. Кун // Саратовский научно-медицинский журнал. — 2011. — Т. 7, № 4. — С. 760—762.
3. Нанонаука, нанофармакологія, нанофармація: перспек-тиви, досліджень, впровадження у медичну практику / В.Ф. Мос-каленко, І. С. Чекман, В. П. Черних [та ін.] // Клінічна фармація. — 2010. -Т. 14, №1. - С. 1—5.
4. Наукові основи наномедицини, нанофармакології та нано- фармації / Москаленко В.Ф., В. М. Лісовий, І. С. Чекман [та ін.] // Вісник НМУ ім. О. О. Богомольця. — 2009. — №2. — С. 17—31.
5. Чекман І. С. Нанофармакологія / І. С. Чекман // Моногра-фія. — К: Задруга, 2011. — 424 с.
6. A morphological and microanalytical investigation into the uptake of particulate iron across the gastrointestinal tract of rats / J. S. McCullough, G. M. Hodges, G. R. Dickson [et al.] // J. Submicrosc. Cytol. Pathol. - 1995. - Vol. 27, N 1. - P. 119-124.
7. A single exposure to iron oxide nanoparticles attenuates antigen-specific antibody production and T-cell reactivity in ovalbumin-sensitized BALB/c mice / C.-C. Shen, C.-C. Wang, M.-H. Liao [et al.] // Int. J. Nanomedicine. — 2011. — Vol. 6. — P. 1229-1235.
8. Acute toxicity of ferric oxide and zinc oxide nanoparticles in rats / L. Wang, L. Wang, W. Ding [et al.] // J. Nanosci. Nanotechnol. — 2010. - Vol. 10, N 12. -P. 8617—8624.
9. Anaemia in low-income and middle-income countries /
Y. Balarajan, U. Ramakrishnan, E. Ozaltin [et al.] // Lancet. — 2011. — Vol. 378, N 9809. - P. 2123-2135.
10. Biodegradation of magnetite dextran nanoparticles in the rat. A histologic and biophysical study / E. Okon, D. Pouliquen, P. Okon [et al.] //Lab. Invest. - 1994. - Vol. 71, N 6. - P. 895-903.
11. Biodistribution of newly synthesized PHEA-based polymer- coated SPION in Sprague Dawley rats as magnetic resonance contrast agent / J. Park, W. Cho, H. J. Park [et al.] // Int. J. Nanomedicine. — 2013. - Vol. 8. - P. 4077—4089.
12. Chen P. J. Stabilization or oxidation of nanoscale zerovalent iron at environmentally relevant exposure changes bioavailability and toxicity in medaka fish / P. J. Chen, S. W. Tan, W. L. Wu // Environ. Sci. Technol. - 2012. - Vol. 46, N 15. - P. 8431-8439.
13. Chen P. J. The zerovalent iron nanoparticle causes higher developmental toxicity than its oxidation products in early life stages of medaka fish / P. J. Chen, W. L. Wu, К. C. Wu // Water. Res. — 2013. — Vol. 47, N 12. - P. 3899—3909.
14. Comparative study of genotoxicity and tissue distribution of nano and micron sized iron oxide in rats after acute oral treatment / S. P. Singh, M. F. Rahman, U. S. Murty [et al.] // Toxicol. Appl. Pharmacol. — 2013. — Vol. 266, N 1. — P. 56—66.
15. Crane R. A. Nanoscale zero-valent iron: future prospects for an emerging water treatment technology / R. A. Crane, T. B. Scott // J. Hazard. Mater. - 2012. - Vol. 211-212. - P. 112-125.
16. Effects of waterborne nano-iron on medaka (Oryzias latipes): antioxidant enzymatic activity, lipid peroxidation and histopathology / H. Li, Q. Zhou, Y. Wu [et al.] // Ecotoxicol. Environ. Safi — 2009. — Vol. 72, N 3. -P. 684—692.
17. El-Temsah Y. S. Ecotoxicological effects on earthworms of fresh and aged nano-sized zero-valent iron (nZVI) in soil / Y. S. El- Temsah, E. J. Loner // Chemosphere. — 2012. — Vol. 89, N 1. — P. 76—82.
18. Geisser P. Iron therapy and oxidative stress / P. Geisser // Met. Based Drugs. - 1997. - Vol. 4, N 3. - P. 137-152.
19. Hepatic cellular distribution and degradation of iron oxide nanoparticles following single intravenous injection in rats: implications for magnetic resonance imaging / K. Briley-Saebo, A. Bjuirnerud, D. Grant [et al.] // Cell Tissue Res. — 2004. — Vol. 316, N 3. -P. 315—323.
20. Hodge H.C. Tabulation of toxicity classes / H.C. Hodge, L.H. Sterner // Am. industr. Hyg. Ass. Quart. — 1943. — V. 10, №4. — P. 93.
21. In vivo clearance and toxicity of monodisperse iron oxide nanocrystals / L. Gu, R. H. Fang, M. J. Sailor [et al.] // ACS Nano. — 2012. - Vol. 6, N 6. - P. 4947—4954.
22. Interaction of nanoparticles with lipid membrane / Y. Roiter, M. Ornatska, A. R. Rammohan [et al.] // Nano Lett. — 2008. — Vol. 8, N 3. -P. 941—944.
23. Intraperitoneal injection of magnetic Fe3O4-nanoparticle induces hepatic and renal tissue injury via oxidative stress in mice / P. Ma, Q. Luo, J. Chen [et al.] // Int. J. Nanomedicine. — 2012. — Vol. 7. - P. 4809—4818.
24. Iron Deficiency Anemia. Assessment Prevention and Control. A Guide for Programme Managers. — Geneva: WHO, 2001. — 114 p.
25. Iron oxide nanoparticles suppressed T helper 1 cell-mediated immunity in a murine model of delayed-type hypersensitivity / C.C. Shen, H. J. Liang, С. C. Wang [et al.] // Int. J. Nanomedicine. — 2012. - Vol. 7. - P. 2729—2737.
26. Manufacture of IRDye800CW-coupled Fe3O4 nanoparticles and their applications in cell labeling and in vivo imaging / Y. Hou, Y. Liu,
Z. Chen [et al.] // J. Nanobiotechnology. — 2010. — Vol. 8. — P. 25.
27. Morphological changes in the kidney, liver and spleen during prolonged administration of iron nanoparticles / N. A. Navolokin, G. N. Maslyakova, A. B. Bucharskya [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. — 2012. — Vol. 345. — N 012043.
28. Nanoparticle-induced surface reconstruction of phospholipid membranes / B. Wang, L. Zhang, S. C. Bae [et al.] // PNAS. — 2008. — Vol. 105, N47. -P. 18171—18175.
29. Oxidative stress induced by zero-valent iron nanoparticles and Fe(II) in human bronchial epithelial cells / C. R. Keenan, R. Goth-Goldstein, D. Lucas [et al.] // Environ. Sci. Technol. — 2009. — Vol. 43, N 12. - P. 4555—4560.
30. Partial oxidation (“aging”) and surface modification decrease the toxicity of nanosized zerovalent iron / T. Phenrat, T. C. Long, G. V. Lowry [et al.] // Environ. Sci. Technol. — 2009. — Vol. 43, N 1. — P. 195—200.
31. Pharmacokinetic parameters and tissue distribution of magnetic Fe3O4 nanoparticles in mice / J. Wang, Y. Chen, B. Chen [et al.] // Int. J. Nanomedicine. — 2010. —Vol. 5. P. 861—866.
32. Potential toxic effects of iron oxide nanoparticles in in vivo and in vitro experiments / B. Szalay, E. Tcttrai, G. Nyiro [et al.] // J. Appl. Toxicol. - 2012. - Vol. 32, N 6. - P. 446-453.
33. Pumera M. Nanotoxicology: the molecular science point of view / M. Pumera // Chem. Asian. J. — 2011. — Vol. 6, N 2. — P. 340— 348.
34. Research article iron oxide magnetic nanoparticles: characterization and toxicity evaluation by in vitro and in vivo assays / A. M. Prodan, S. L. Iconaru, C. S. Ciobanu [et al.] // Journal of Nanomaterials — 2013. — Vol. 2013. — Article ID 587021. — 10 p. http://dx. doi. org/10.1155/2013/58 7021
35. Santamaria A. Historical overview of nanotechnology and nanotoxicology / A. Santamaria // Methods Mol. Biol. — 2012. — Vol. 926. - P. 1—12.
36. Superparamagnetic iron oxide polyacrylic acid coated г- Fe2O3 nanoparticles do not affect kidney function but cause acute effect on the cardiovascular function in healthy mice / N. K. Iversen, S. Frische, К. Thomsen [et al.] // Toxicol. Appl. Pharmacol. — 2013. — Vol. 266, N 2. - P. 276-288.
3 7. Superparamagnetic iron oxide: pharmacokinetics and toxicity / R. Weissleder, D. D. Stark, B. L. Engelstad [et al.] // AJR. — 1989. — Vol. 152, N 1. -P. 167-173.
38. The in vivo investigation of Fe3O4-nanoparticles acute toxicity in mice / S. Zhao, X. Lin, L. Zhang [et al.] // Biomed. Eng. Appl. Basis Commun. - 2012. - Vol. 24, N 3. - P. 229-236.
39. Toxicity assessments of nanoscale zerovalent iron and its oxidation products in medaka (Oryzias latipes) fish / P. J. Chen, C.H. Su, C. Y. Tseng [et al.] // Mar. Pollut. Bull. — 2011. — Vol. 63, N 5— 12. - P. 339—346.
40. Toxicity of nano-zero valent iron to freshwater and marine organisms 7 A. A. Keller, K. Garner, R. J. Miller [et al.] // PLoS One. — 2012. - Vol. 7. N 8. - P. e43983.
41. Ultrasmall superparamagnetic iron oxide: characterization of a new class of contrast agents for MR imaging 7 R. Weissleder, G. Elizondo, J. Wittenberg [et al.] 77 Radiology. — 1990. — Vol. 175, N 2. -P. 489—493.
42. Whole-body retention and distribution of orally administered radiolabelled zerovalent iron nanoparticles in mice / Hughes M. F., Long T. C, Boyes W. K. [et al.] 77 Nanotoxicology. — 2013. — Vol. 7, N 6. -P. 1064—1069.
43. Worldwide prevalence of anaemia 1993—2005: WHO global database on anaemia / Ed. by B. de Benoist, E. McLean, I. Egli and M. Cogswell. — 2008. — 48 p.
2. Наволокин Н. А. Морфологические изменения внутренних органов и головного мозга при пролонгированном пероральном введении наночастиц железа / Н. А. Наволокин, С. М. Кун // Саратовский научно-медицинский журнал. — 2011. — Т. 7, № 4. — С. 760—762.
3. Нанонаука, нанофармакологія, нанофармація: перспек-тиви, досліджень, впровадження у медичну практику / В.Ф. Мос-каленко, І. С. Чекман, В. П. Черних [та ін.] // Клінічна фармація. — 2010. -Т. 14, №1. - С. 1—5.
4. Наукові основи наномедицини, нанофармакології та нано- фармації / Москаленко В.Ф., В. М. Лісовий, І. С. Чекман [та ін.] // Вісник НМУ ім. О. О. Богомольця. — 2009. — №2. — С. 17—31.
5. Чекман І. С. Нанофармакологія / І. С. Чекман // Моногра-фія. — К: Задруга, 2011. — 424 с.
6. A morphological and microanalytical investigation into the uptake of particulate iron across the gastrointestinal tract of rats / J. S. McCullough, G. M. Hodges, G. R. Dickson [et al.] // J. Submicrosc. Cytol. Pathol. - 1995. - Vol. 27, N 1. - P. 119-124.
7. A single exposure to iron oxide nanoparticles attenuates antigen-specific antibody production and T-cell reactivity in ovalbumin-sensitized BALB/c mice / C.-C. Shen, C.-C. Wang, M.-H. Liao [et al.] // Int. J. Nanomedicine. — 2011. — Vol. 6. — P. 1229-1235.
8. Acute toxicity of ferric oxide and zinc oxide nanoparticles in rats / L. Wang, L. Wang, W. Ding [et al.] // J. Nanosci. Nanotechnol. — 2010. - Vol. 10, N 12. -P. 8617—8624.
9. Anaemia in low-income and middle-income countries /
Y. Balarajan, U. Ramakrishnan, E. Ozaltin [et al.] // Lancet. — 2011. — Vol. 378, N 9809. - P. 2123-2135.
10. Biodegradation of magnetite dextran nanoparticles in the rat. A histologic and biophysical study / E. Okon, D. Pouliquen, P. Okon [et al.] //Lab. Invest. - 1994. - Vol. 71, N 6. - P. 895-903.
11. Biodistribution of newly synthesized PHEA-based polymer- coated SPION in Sprague Dawley rats as magnetic resonance contrast agent / J. Park, W. Cho, H. J. Park [et al.] // Int. J. Nanomedicine. — 2013. - Vol. 8. - P. 4077—4089.
12. Chen P. J. Stabilization or oxidation of nanoscale zerovalent iron at environmentally relevant exposure changes bioavailability and toxicity in medaka fish / P. J. Chen, S. W. Tan, W. L. Wu // Environ. Sci. Technol. - 2012. - Vol. 46, N 15. - P. 8431-8439.
13. Chen P. J. The zerovalent iron nanoparticle causes higher developmental toxicity than its oxidation products in early life stages of medaka fish / P. J. Chen, W. L. Wu, К. C. Wu // Water. Res. — 2013. — Vol. 47, N 12. - P. 3899—3909.
14. Comparative study of genotoxicity and tissue distribution of nano and micron sized iron oxide in rats after acute oral treatment / S. P. Singh, M. F. Rahman, U. S. Murty [et al.] // Toxicol. Appl. Pharmacol. — 2013. — Vol. 266, N 1. — P. 56—66.
15. Crane R. A. Nanoscale zero-valent iron: future prospects for an emerging water treatment technology / R. A. Crane, T. B. Scott // J. Hazard. Mater. - 2012. - Vol. 211-212. - P. 112-125.
16. Effects of waterborne nano-iron on medaka (Oryzias latipes): antioxidant enzymatic activity, lipid peroxidation and histopathology / H. Li, Q. Zhou, Y. Wu [et al.] // Ecotoxicol. Environ. Safi — 2009. — Vol. 72, N 3. -P. 684—692.
17. El-Temsah Y. S. Ecotoxicological effects on earthworms of fresh and aged nano-sized zero-valent iron (nZVI) in soil / Y. S. El- Temsah, E. J. Loner // Chemosphere. — 2012. — Vol. 89, N 1. — P. 76—82.
18. Geisser P. Iron therapy and oxidative stress / P. Geisser // Met. Based Drugs. - 1997. - Vol. 4, N 3. - P. 137-152.
19. Hepatic cellular distribution and degradation of iron oxide nanoparticles following single intravenous injection in rats: implications for magnetic resonance imaging / K. Briley-Saebo, A. Bjuirnerud, D. Grant [et al.] // Cell Tissue Res. — 2004. — Vol. 316, N 3. -P. 315—323.
20. Hodge H.C. Tabulation of toxicity classes / H.C. Hodge, L.H. Sterner // Am. industr. Hyg. Ass. Quart. — 1943. — V. 10, №4. — P. 93.
21. In vivo clearance and toxicity of monodisperse iron oxide nanocrystals / L. Gu, R. H. Fang, M. J. Sailor [et al.] // ACS Nano. — 2012. - Vol. 6, N 6. - P. 4947—4954.
22. Interaction of nanoparticles with lipid membrane / Y. Roiter, M. Ornatska, A. R. Rammohan [et al.] // Nano Lett. — 2008. — Vol. 8, N 3. -P. 941—944.
23. Intraperitoneal injection of magnetic Fe3O4-nanoparticle induces hepatic and renal tissue injury via oxidative stress in mice / P. Ma, Q. Luo, J. Chen [et al.] // Int. J. Nanomedicine. — 2012. — Vol. 7. - P. 4809—4818.
24. Iron Deficiency Anemia. Assessment Prevention and Control. A Guide for Programme Managers. — Geneva: WHO, 2001. — 114 p.
25. Iron oxide nanoparticles suppressed T helper 1 cell-mediated immunity in a murine model of delayed-type hypersensitivity / C.C. Shen, H. J. Liang, С. C. Wang [et al.] // Int. J. Nanomedicine. — 2012. - Vol. 7. - P. 2729—2737.
26. Manufacture of IRDye800CW-coupled Fe3O4 nanoparticles and their applications in cell labeling and in vivo imaging / Y. Hou, Y. Liu,
Z. Chen [et al.] // J. Nanobiotechnology. — 2010. — Vol. 8. — P. 25.
27. Morphological changes in the kidney, liver and spleen during prolonged administration of iron nanoparticles / N. A. Navolokin, G. N. Maslyakova, A. B. Bucharskya [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. — 2012. — Vol. 345. — N 012043.
28. Nanoparticle-induced surface reconstruction of phospholipid membranes / B. Wang, L. Zhang, S. C. Bae [et al.] // PNAS. — 2008. — Vol. 105, N47. -P. 18171—18175.
29. Oxidative stress induced by zero-valent iron nanoparticles and Fe(II) in human bronchial epithelial cells / C. R. Keenan, R. Goth-Goldstein, D. Lucas [et al.] // Environ. Sci. Technol. — 2009. — Vol. 43, N 12. - P. 4555—4560.
30. Partial oxidation (“aging”) and surface modification decrease the toxicity of nanosized zerovalent iron / T. Phenrat, T. C. Long, G. V. Lowry [et al.] // Environ. Sci. Technol. — 2009. — Vol. 43, N 1. — P. 195—200.
31. Pharmacokinetic parameters and tissue distribution of magnetic Fe3O4 nanoparticles in mice / J. Wang, Y. Chen, B. Chen [et al.] // Int. J. Nanomedicine. — 2010. —Vol. 5. P. 861—866.
32. Potential toxic effects of iron oxide nanoparticles in in vivo and in vitro experiments / B. Szalay, E. Tcttrai, G. Nyiro [et al.] // J. Appl. Toxicol. - 2012. - Vol. 32, N 6. - P. 446-453.
33. Pumera M. Nanotoxicology: the molecular science point of view / M. Pumera // Chem. Asian. J. — 2011. — Vol. 6, N 2. — P. 340— 348.
34. Research article iron oxide magnetic nanoparticles: characterization and toxicity evaluation by in vitro and in vivo assays / A. M. Prodan, S. L. Iconaru, C. S. Ciobanu [et al.] // Journal of Nanomaterials — 2013. — Vol. 2013. — Article ID 587021. — 10 p. http://dx. doi. org/10.1155/2013/58 7021
35. Santamaria A. Historical overview of nanotechnology and nanotoxicology / A. Santamaria // Methods Mol. Biol. — 2012. — Vol. 926. - P. 1—12.
36. Superparamagnetic iron oxide polyacrylic acid coated г- Fe2O3 nanoparticles do not affect kidney function but cause acute effect on the cardiovascular function in healthy mice / N. K. Iversen, S. Frische, К. Thomsen [et al.] // Toxicol. Appl. Pharmacol. — 2013. — Vol. 266, N 2. - P. 276-288.
3 7. Superparamagnetic iron oxide: pharmacokinetics and toxicity / R. Weissleder, D. D. Stark, B. L. Engelstad [et al.] // AJR. — 1989. — Vol. 152, N 1. -P. 167-173.
38. The in vivo investigation of Fe3O4-nanoparticles acute toxicity in mice / S. Zhao, X. Lin, L. Zhang [et al.] // Biomed. Eng. Appl. Basis Commun. - 2012. - Vol. 24, N 3. - P. 229-236.
39. Toxicity assessments of nanoscale zerovalent iron and its oxidation products in medaka (Oryzias latipes) fish / P. J. Chen, C.H. Su, C. Y. Tseng [et al.] // Mar. Pollut. Bull. — 2011. — Vol. 63, N 5— 12. - P. 339—346.
40. Toxicity of nano-zero valent iron to freshwater and marine organisms 7 A. A. Keller, K. Garner, R. J. Miller [et al.] // PLoS One. — 2012. - Vol. 7. N 8. - P. e43983.
41. Ultrasmall superparamagnetic iron oxide: characterization of a new class of contrast agents for MR imaging 7 R. Weissleder, G. Elizondo, J. Wittenberg [et al.] 77 Radiology. — 1990. — Vol. 175, N 2. -P. 489—493.
42. Whole-body retention and distribution of orally administered radiolabelled zerovalent iron nanoparticles in mice / Hughes M. F., Long T. C, Boyes W. K. [et al.] 77 Nanotoxicology. — 2013. — Vol. 7, N 6. -P. 1064—1069.
43. Worldwide prevalence of anaemia 1993—2005: WHO global database on anaemia / Ed. by B. de Benoist, E. McLean, I. Egli and M. Cogswell. — 2008. — 48 p.
Опубліковано
2014-03-31
Як цитувати
Дорошенко, А. М. (2014). ВПЛИВ НАНОЧАСТИНОК ЗАЛІЗА НА ЗМІНУ МАСИ ТІЛА ТА ВІДНОСНУ МАСУ ВНУТРІШНІХ ОРГАНІВ У МИШЕЙ. Український науково-медичний молодіжний журнал, 1(79), 26-33. вилучено із http://mmj.nmuofficial.com/index.php/journal/article/view/389
Розділ
ТЕОРЕТИЧНА МЕДИЦИНА
