Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск
Кафедра биофизики и функциональной диагностики
Эта работа опубликована в сборнике статей по материалам 70-й Юбилейной итоговой научной студенческой конференции им. Н.И. Пирогова (г. Томск, 16-18 мая 2011 г.), под ред. В. В. Новицкого, Л. М. Огородовой. − Томск: Сибирский государственный медицинский университет, 2011. − 430 с.
Актуальность: очевидно, что наноиндустрия будет в XXI определять состояние дел и прогресс во всех областях человеческой деятельности. Вмешательство человека на преобра-зование мира на материальном и квантовом уровне требует соответствующего осмысления, чтобы тщательно анализировать и учитывать последствия научных и хозяйственных страте-гий и их влияние на человека и экологию. Способ распространения наночастиц в природе и их воздействие на здоровье человека почти не изучены, особенно в отношении потенциаль-ных рисков. Несвоевременная оценка значимости и опасности нанотехнологий может сни-зить положительный эффект от их внедрения [1,3]. Вместе с развитием ннанотехнологий необходимо разработать методологию оценки рисков их массового применения и шансов развития новой науки. Ввиду этого, необходимо рассматривать и исследовать потенциальную опасность для человеческого организма и окружающей среды, связанную с использованием наночастиц, как новую проблему [2].
Цель: изучить влияние наноразмерного магнетита in vitro на гистаминергичекие сократи-тельные реакции изолированных гладкомышечных сегментов легочной артерии морских свинок.
Материал и методы: в работе использовали 10 экспериментальных животных – половоз-релых морских свинок, самцов. Для изучения сократительной активности приготавливали кольцевые сегменты легочной артерии, эндотелий удаляли механически. Взвесь исследуе-мых наночастиц добавляли в рабочую камеру (концентрация составляла 0,03%), в которой находились изолированные гладкомышечные сегменты легочной артерии. Методом механо-графии исследовали сократительную активность гладкомышечных сегментов. Механическое напряжение гладкомышечных сегментов изучали в условиях, близких к изометрическим. В качестве механоэлектрического преобразователя использован изометрический датчик силы FT10G. Эффект тестирующих препаратов оценивали в процентах от амплитуды контрольного сокращения на гиперкалиевый раствор Кребса
(40 мМ KCl), последнюю принимали за 100%.
Результаты: в первой серии экспериментов было изучено влияние гистамина (1 нМ – 100 мкМ) на механическое напряжение гладких мышц легочной артерии, на фоне предобра-ботки димедролом (10 мкМ). Максимальная амплитуда сокращения сегментов на добавление гистамина (100 мкМ) составила 3,6% (n=9) от контрольной гиперкалиевой контрактуры. Да-лее провели серию экспериментов, в которой было изучено влияние гистамина на механиче-ское напряжение гладкомышечных сегментов предобработанных димедролом и взвесью на-ночастиц Fe3O4, при этом учитывался порядок их добавления в рабочую камеру. В первой экспериментальной группе взвесь наночастиц добавляли в рабочую камеру до димедрола, при этом максимальная амплитуда сокращения на гистамин составила 7,1% (n=9). Во второй экспериментальной группе взвесь оксида железа добавляли на фоне предобработки димедро-лом. Максимальная амплитуда сокращения сегментов на добавление гистамина составила 14,5% (n=12), что достоверно выше ответов сегментов первой серии экспериментов (Рис. 1).
Рис.1. Зависимость механического напряжения (МН) изолированных сегментов легочной артерии от концентрации гистамина (lgC).
Примечание: сплошная линия - сегменты предобработанные димедролом; штрихпунктирная линия - сегменты обработанные по схеме: Fe3O4 in vitro + димедрол; пунктирная линия – сегменты обработанные по схеме: димедрол + Fe3O4 in vitro; * - достоверность различия групп (р<0,05).
Выводы: воздействие наноразмерных частиц Fe3O4 in vitro приводит к потенцированию гистаминергической сократительной активности гладкомышечных клеток легочной артерии. Данный факт подтверждается тем, что даже на фоне заблокированных гистаминовых рецепторов сократительная активность сегментов на добавление гистамина (100 мкМоль) достоверно выше по сравнению с контрольной группой и первой экспериментальной группой. Возможных механизмов, объясняющих этот эффект может быть несколько: 1) наноразмерный магнетит частично снимает эффект димедрола, вытесняя его с гистаминовых рецепторов; 2) связываясь с димедролом, наноструктурный оксид железа меняет его конфигурацию, что ведет к нарушению комплементарных взаимодействий димедрола с гистаминовыми рецепторами; 3) наночастицы Fe3O4, связываясь с гистамином, увеличивают его сродство к собственным рецепторам. Предполагаемые механизмы свидетельствуют о том, что эффекты наноразмерного магнетита на сократительные ответы гладких мышц реализуются вне клетки.
Работа выполнена при поддержке ФЦП, контракт №02.740.11.0083; при поддержке РФФИ, проект №09-04-99124-р_офи.
Список литературы:
1. Jones, C., In vitro assessments of nanomaterial toxicity / C. Jones, D. W. Grainger // Adv Drug Deliv Rev. – 2009. – V. 61, № 6. – Р. 438-456.
2. Вайсман, Я. И., Оценка потенциальных рисков нанотехнологий методом оценки жиз-ненного 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. Першина, А. Г. Использование магнитных наночастиц в биомедицине / А. Г. Перши-на, А.Э. Сазонов, И.В. Мильто // Бюллетень сибирской медицины. – 2008. - №2. – С. 70–78.
|
