|
Научные руководители: д-р 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 органах и тканях, адресной доставки лекарственных средств и аналитической биохимии. Резко возросший интерес к наноматериалам вызван их фундаментальным значением в качестве нового научного направления, возникшего на стыке физики, материаловедения, химии, биологии и медицины [1].
Однако новые научные достижения не только способствуют развитию 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 продукции 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 кровообращения 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 одним 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 соединения) [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 обусловливает их практически мгновенную коагуляцию в воздухе рабочей зоны (на производствах, при ингаляции) и достаточно быстрое оседание в виде хлопьев, возникновение опасных концентраций нанопорошков представляется маловероятным [1]. Поэтому, перед тем как рекомендовать применение наноматериалов, в каких - либо конкретных областях медицины 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 гематоксилин-эозином 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 микроскопии 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 характерные для животных контрольной группы с постепенным нарастанием картины неспецифического воспаления при увеличении количества ингаляций. А именно:
• спазм артерий, периартериальная инфильтрация, вплоть до выраженного отека;
• перибронхиальная инфильтрация вплоть до отека, отторжение эпителия бронхов;
• расширение межальвеолярных перегородок;
• выраженный интерстициальный отек*;
• инфильтрация мононуклеарными клетками подслизистой оболочки 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: 17-20 раз.
Таким образом, для обеих групп характерна картина неспецифического интерстициального воспаления. Но в опытной группе воспаление было выражено наиболее сильно. При этом в опытной группе с увеличением количества ингаляций наноразмерного магнетита увеличивалось повреждение ткани легкого и бронхов: в строме легкого увеличивалось количество экссудата, количество моноцитов и макрофагов, в инфильтрате появились сегментоядерные клетки и плазмоциты; в просвете альвеол - эритроциты и макрофаги; а так же Перлс - позитивные альвеолярные 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 фиброзно-хрящевой;
• инфильтрация собственной пластинки мононуклеарными клетками;
• отсутствие однослойного многорядного эпителия;
• на поверхности слизистой оболочки выявляется большое количество Перлс-позитивного материала, вероятно, представляющего собой сорбировавшиеся при инкубации наноразмерные частицы магнетита;
• отечность адвентициальной оболочки;
• фиброзно-хрящевая оболочка без особенностей;
• перлс-позитивная 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 Перлс-позитивного 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. XVI, № 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. 100-109.
3. Величковский, Б.Т. Об экспресс-методе прогнозирования возможного патологического влияния наночастиц на организм / Б.Т. Величковский // Бюллетень ВСнЦ СО РАМН. - 2009. - № 4 (68). - С. 72-76.
4. Мильто, И.В. Морфологические эффекты взаимодействия организма c наноматериалами в эксперименте / И.В. Мильто // Материалы докладов x конгресса международной ассоциации морфологов г. Ярославль, 29-30 СЕНТЯБРЯ 2010 Г. - Морфология. - 2010. - Т. 137, № 4. - С. 12-229.
5. Jones, C. In vitro assessments of nanomaterial toxicity / C. Jones, D. W. Grainger // Adv Drug Deliv Rev. - 2009. - V. 61, № 6. - Р. 438-456.
|
