Эта работа опубликована в сборнике статей по материалам Международной 69-й научной итоговой студенческой конференции, посвященной 200-летию со дня рождения Н.И. Пирогова (г.Томск, 11-13 мая, 2010 год); под реакцией академика РАМН В.В. Новицкого, член. корр. РАМН Л.М. Огородовой

Посмотреть титульный лист сборника

Скачать сборник целиком (1,4 мб)

 

В настоящее время изучаются перспективы использования наноразмеренных ферромагнетиков в качестве систем адресной доставки лекарственных средств. Однако, наночастицы металлов обладают высокой реакционной способностью, каталитической активностью и могут оказывать собственный токсический эффект на клетки, ткани и биологические жидкости организма [1]. Железо в углеродной оболочке Fe(C) представляет собой наноферромагнетик (диаметр частиц менее 10 нм), поверхность которого инертна в отношении химических и биологических процессов. Таким образом, изучение механизмов влияния наночастиц Fe(C) в дозе 3 мг/л (10 ПДК по железу) на жизнедеятельность клеток, в том числе мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК), представляет научно-практический интерес и является целью настоящего исследования.
В качестве искусственной подложки для культивирования ММСК, выделенных из культуры пренатального легкого человека, применяли: 1) полистироловую поверхность лунок 24-луночных планшетов (Costar); 2) полимерные волокнистые фильтры из инъекционных систем; 3) диски из чистого наноструктурного титана ВТ1-0, несущие двусторонние кальцийфосфатные (КФ) покрытия, сформированные методом микродугового оксидирования.
Исследовались показатели: площадь (Sщф) окраски клетки на щелочную фосфатазу (ЩФ), оптическая плотность окрашенных клеток (D), а также уровни секреции цитокинов (TNFα, IL-2, IL-4) многоклеточной культурой пренатальных клеток. Культура на 88 % состояла из фибробластоподобных клеток, остальными элементами являлись нейтрофилы и мононуклеары. Увеличение клеточной активности ЩФ свидетельствует о созревании  ММСК в фибробластоидном направлении и приобретении фенотипа остеобластов [2].
Оптическая микроскопия показала, что стромальные клетки на пластине распластываются, корреляционный анализ при этом подтверждает обратную линейную зависимость Sщф и D (r=-0,65; p=0,02*). На дисках с КФ покрытием отмечается обратный процесс, окрашенные ЩФ клетки становятся более круглыми и плотными, занимают углубления поверхности, что приближает их к фенотипу остеобластов.
При добавлении Fe(C) культивирование на пластике и на дисках, в меньшей степени на фильтрах, пула ММСК, активных в остеогенном направлении, сопровождалось еще более выраженным изменением их формы. Отмечалось статистически  значимое уменьшение  Sщф и параллельное возрастание D (табл.1), корреляционные взаимосвязи показателей разрывались.
Fe(C) влияют на морфологию клеток и вызывают уменьшение их контакта с подложкой. Если этот процесс сопровождается снижением секреторной активности, то можно предполагать ингибирующее действие наночастиц на морфофункциональные свойства многоклеточной системы. Оказалось, что Fe(C) не меняли секрецию TNFα в культуре, однако на 7 % и 33 % снижали в межклеточной жидкости концентрацию IL-2  и IL-4 соответственно. TNFα продуцируется в основном моноцитами/макрофагами, IL-2 и IL-4 отвечают за межклеточную кооперацию Т- и В-лимфоцитов. При этом остеобласты формируют в костном мозге «нишу» для лимфоидных клеток, отвечающих за гуморальный иммунитет. 

 

Таблица 1

Результаты компьютерной морфометрии окрашенных на щелочную фосфатазу фибробластоидных клеток на пластике, дисках или фильтрах без наночастиц либо в присутствии Fe (C),   X ± SD ( m ), p < 0,05

Примечание: у.е. о.п. – условные единицы оптической плотности, n – число полей зрения (подсчитанных снимков), n1 – число подсчитанных клеток в полях зрения. Указаны значимые различия по критерию Манна-Уитни: (*) – с группой 1, (#) – с группой 3, (**) – с группой 2, (##) – с группой 5.

 

Таким образом, полученные данные приводят к двум предположениям:
1. Наночастицы Fe(C) могут способствовать in vitro изменению фенотипа ММСК в остеогенном направлении.
2. Наночастицы Fe(C) могут тормозить морфофункциональную активность стромальных клеток в формировании ниши для В-лимфоцитов, снижая степень их адгезии к подложке и формировании цитокиновой сети. С учетом химической и биологической инертности наночастиц Fe(C), основной мишенью их действия может оказаться цитоскелет, имеющий существенное значение в эпигенетической регуляции геномной активности при контакте клеток с искусственными материалами [3].

Список литературы:
1. Лысцов, В. Н. Проблемы безопасности нанотехнологий / В. Н. Лысов, Н. В. Мурзин. – М.: МИФИ, 2007. – 70 с.
2. Риггз, Б. Л. Остеопороз: пер. с англ. / Б. Л. Риггз,  Л. Дж. Мелтон III. – СПб.: ЗАО « Издательство БИНОМ », « Невский диалект », 2000. – 560 с.
3. Biomaterials Science: an introduction to Materials in Medicine / ed. by B. D. Ratner, A. S. Hoffman, F. J. Schoen, J. E. Lemons. – 2nd ed. –  Elsevier Inc., 2004. – 851 p.