|
Институт оптики атмосферы СО РАН, ГОУ ВПО СибГМУ Росздрава (г. Томск)
Эта работа опубликована в сборнике "Науки о человеке": материалы Х конгресса молодых ученых и специалистов / Под ред. Л.М.
Огородовой, Л.В. Капилевича. – Томск: СибГМУ. – 2009. – 166 с.
Скачать сборник целиком
Резко возросший интерес к наноматериалам вызван их фундаментальным значением в качестве нового научного направления, возникшего на стыке физики, материаловедения, химии, биологии, медицины. Под наноматериалами принято понимать материалы, основные структурные элементы которых не превышают нанотехнологической границы - 100 нм [1]. На сегодняшний день в разработке находится целый спектр различных приложений и продуктов, созданных на основе нанотехноло-гий. Однако, остаются открытыми более детальные вопросы оценки потенциального риска для здоровья человека и окружающей среды. Многочисленные изучения поглощения наночастиц биологическими системами позволяют считать, что одновременная агломерация, выпадение, и диффузия в физиологических концентрациях определяют соответствующие риски наноматерала для здоровья [Ошибка! Источник ссылки не найден.]. Большинство исследований сконцентрировано на возможных последствиях ингаляции наночастиц. Проводятся исследования по оценке множества легочных параметров, включая воспаление, цитотоксичность, пролиферацию клеток легкого и гистопато-логические изменения. Немного известно и о механизмах, участвующих в воспалении легкого, вызванном ингаляцией наночастиц. Исследование влияния наночастиц на состояние и активность клеток воздухоносного тракта позволит оценить функциональные и патологические изменения, вызванные ими в дыхательных путях.
Целью данной работы стало изучение влияния ингаляционного введения наночастиц CoFe2O4 на сократительные реакции гладких мышц. Для изучения ингаляционного воздействия наноматериала приготавливали взвесь наночастиц CoFe2O4 (производитель: Отдел структурной макрокинетики ТНЦ СО РАМН; метод механохимиче-ского синтеза из солевых систем) размером 5 - 15 нм в дистиллированной воде. Ингаляции животных выполняли с помощью ультразвукового небулайзера «Муссон-1 М», размер дисперсных частиц до 5 мкм. Ингаляцию нанопорошком проводили ежедневно в течение 30 минут (курс 4 дня). На пятый день, после начала ингаляций животных умерщвляли, выделяли легкие, готовили изолированные де-эпителизированные сегменты трахеи и бронхов.
Животных контрольной группы (интактные) подвергали воздействию дистиллированной воды по аналогичной схеме.
Сократительную активность изолированных препаратов воздухоносных путей исследовали с помощью метода механографии. Перед началом исследования сегменты тестировали воздействием гиперкалиевого раствора Кребса (40 мМ), амплитуду ответа на который принимали за 100%. Величины сократительных ответов на тестирующие растворы оценивали в процентном отношении от амплитуды контрольного сокращения.
Группу контроля составили 12 половозрелых морских свинок самцов, 6 животных подвергали ингаляционному воздействию наночастиц.
Механическое напряжение гладкомышечных сегментов изучали с помощью метода механогpафии, в качестве механоэлектрического преобразователя был использован изометрический датчик силы FT10G.
В серии экспериментов изучали влияние нанопорошка, введенного ингаляторно, на адренэргиче-ские реакции. В качестве действующего фактора использовался р2-адреномиметик - сальбутамол концентрациях 0,1 нМ - 10 мкМ, для предсокращения использовали гистамин в концентрации 100 мкМ. Была проведена оценка воздействия сальбутамола на сегменты воздухоносных путей полученных от животных контрольной группы и от животных ингалированных нанопорошком.
В обеих группах сегменты отвечали дозозависимым расслаблением на воздействие сальбутамола в концентрациях 0,1 нМ - 10 мкМ. При сравнении изменения механического напряжения сегментов контрольной и экспериментальной групп было обнаружено, что амплитуда расслабления у сегментов воздухоносных путей (n=8), полученных от животных проингалированных нанопорошком была достоверно больше (p<0,05 для всех случаев), чем у сегментов воздухоносных путей контрольной группы (Рис.1).
Рис.1. Зависимость механического напряжения деэпителизированных сегментов воздухоносных путей морских свинок от концентрации сальбутамола. По оси ординат - механическое напряжение в процентах от амплитуды контрольного сокращения на гиперкалиевый раствор Кребса (МН, %). По оси абсцисс - десятичный логарифм концентрации гистамина (Lg C). * - достоверное различие (р<0,05) на фоне предсокращения гистамином.
Таким образом, ингаляторное введение животным взвеси нанодисперсных структур СоFе2О4 приводит к потенцированию дилатационных реакций гладких мышц воздухоносных путей на воздействие сальбутамола. Причиной таких изменений, вероятно, является неспецифическая воспалительная реакция, вызванная наночастицами. В результате может происходить увеличение числа b-адренорецепторов на мембране гладкомышечных клеток. Механизм изменения реакции, по-видимому, подобен тому, что происходит при воспалении в случае различных заболеваний дыхательной системы, например, бронхиальной астмы [2].
Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект 09-04-99124-рофи, проект № 07-04-01184, проект № 08-04-99037-рофи.
Список литературы:
1. Булыгина Е.В., Макарчук В.В., Панфилов Ю.В. и др. Наноразмерные структуры: классификация, формирование и исследование: Учебное пособие для Вузов. - М.: САЙНС -ПРЕСС, 2006 - 80 с.
2. Oxide nanoparticle uptake in human lung fibroblasts: effects of particle size, agglomeration, and diffusion at low concentrations / L.K. Limbach, Y. Li, R.N. Grass et al. // Environ Sci Technol. -2005. - Dec 1;39(23). - P. 9370-6.
3. Antigen-induced hyperreactivity to histamine: role of the vagus nerves and eosinophils / W.C. Richard, M.E. Christopher, L.Y. Bethany et al. // Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. - 1999. -Vol. 276, N 5. - P. 709-714.
|
