Новиков Михаил Александрович – кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории биомоделирования и трансляционной медицины
Mikhail A. Novikov – Cand. Sc. (Biol.), Research Officer at the Laboratory of Biomodeling and Translational Medicine
POB 1170, Angarsk 665827
Титов Евгений Алексеевич – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биомоделирования и трансляционной медицины
665827, г. Ангарск, а/я 1170
Evgeny A. Titov – Cand. Sc. (Biol.), Senior Research Officer at the Laboratory of Biomodeling and Translational Medicine
POB 1170, Angarsk 665827
Обоснование. Актуальной задачей современной токсикологии является поиск и внедрение адекватных методик оценки безопасности внедряемых в настоящее время лекарственных и диагностических препаратов, содержащих наночастицы металлов. К числу таких препаратов можно отнести субстанции, содержащие наночастицы биогенных металлов – серебро, висмут и гадолиний, которые инкапсулированы в природную биополимерную матрицу арабиногалактана, выделяемого из лиственницы сибирской.
Цель исследования: сравнительная оценка активности белков – регуляторов апоптоза при воздействии нанокомпозитов, состоящих из наночастиц металлов (серебра, висмута и гадолиния) на природной матрице арабиногалактан.
Методы. Было проведено сравнительное иммуногистохимическое исследование белка активатора апоптоза caspase-3 и ингибитора апоптоза bcl-2 в нейронах теменно-височной коры головного мозга белых крыс, экспонированных указанными нанокомпозитами в течение 9 дней в дозе 500 мкг металла на 1 кг массы тела животного. Введение субстанций осуществлялось перорально с помощью атравматичного зонда. Статистическую обработку при оценке результатов исследования производили с помощью программы Statistica 6.1 с применением методики Манна – Уитни.
Результаты. По результатам исследования выявлено, что активация апоптотического процесса происходит лишь при воздействии нанокомпозита с добавлением наночастиц серебра, реализующаяся в достоверном увеличении процентного содержания всех типов исследуемых нейронов. При воздействии нанокомпозита с добавлением наночастиц гадолиния наблюдаются разнонаправленные результаты, характеризующие данную субстанцию как избирательно токсичную. Исследование нанокомпозита с добавлением наночастиц висмута не выявило каких-либо статистически значимых изменений.
Заключение. Полученные данные позволяют предложить в качестве критерия для оценки безопасности введения наночастиц, инкапсулированных на матрице АГ, показатель готовности клеток к апоптозу, определяемый по экспрессии эффекторных белков caspase-3 и bcl-2.
Background. The creation and the attempt to introduce into medicine new nanostructured materials dictate the need for careful study of their safety for human health and the environment. At the same time, the existing classical approaches to safety assessment do not always objectively reflect the real state of affairs; therefore, there is a need to introduce new approaches, including methods of intracellular safety assessment of nanoparticles and nanomaterials.
The aim of this study was to evaluate expression level of apoptosis-regular proteins caspase-3 and bcl-2 in neurons of white outbred rats exposed to nanocomposites consisting of nanoparticles of metals (silver, bismuth and gadolinium) on a natural matrix of arabinogalactan isolated from Siberian larch wood.
Materials and methods. Sixty outbred male rats were exposed to nanocomposites for 9 days at a dose of 500 μg of metal per 1 kg of animal body weight. The introduction of substances was carried out orally using atraumatic probe. Study of the activity of proteins of apoptosis modulators caspase-3 and bcl-2 and calculate the percentage of different types of reacted neurons was conducted. Statistics 6.1 was used to process results, p-values less than 0.01 were acknowledged as statistically significant.
Results. It was found that the activation of apoptotic process occurs only when the nanocomposite is affected with the addition of silver nanoparticles, which are realized in a significant increase in the percentage of all types of neurons under study.
Conclusion. Monitoring proteins – regulators of apoptosis can serve as a marker of early damage to nerve cells, since glial cells can form at the site of dead neurons that do not fulfill the main function of transmission of nerve impulses. The results obtained allow us to substantiate the need for a more thorough and prolonged study of silver nanoparticles encapsulated on the arabinogalactan matrix.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.