Морфофункциональные изменения ткани головного мозга, печени и почек белых крыс при воздействии нанокомпозита селена, инкапсулированного в полимерную матрицу арабиногалактана

Обоснование. В связи с высокой биосовместимостью вещества на основе наноразмерных частиц селена, инкапсулированные в природные или синтетические полимерные матрицы, являются перспективными материалом для создания биомедицинских препаратов диагностического и терапевтического значения. Наночастицы селена (Se) успешно используются в диагностике различных типов онкозаболеваний. Кроме диагностического значения, наночастицы селена обладают собственным профилактическим и онкотерапевтическим эффектом. В данной работе проведено исследование токсичности нанокомпозита Se, инкапсулированного в полимерную матрицу арабиногалактана (SeАГ). Изучено возникновение и развитие патологического процесса в ткани головного мозга, печени и почек при подостром введении данного нанокомпозита.

Цель исследования: оценка токсического действия нанокомпозита селена на ткань головного мозга, печени и почек организма белых крыс.

Методы. В работе использовались двадцать белых беспородных крыссамцов массой 200–220 г. Животным перорально в течение 10 дней вводился раствор нанокомпозита селена в дозе 500 мкг/кг. Затем с помощью методов гистологического анализа оценивали выраженность токсического действия данного нанокомпозита на организм подопытных животных. Проводился анализ состояния ткани печени, почек и сенсомоторной коры головного мозга.

Результаты. При пероральном введении данного препарата отмечается стаз крови в портальных трактах, выраженная макрофагальная реакция и диапедез лейкоцитов в ткани печени. Наблюдается изменение количества нормальных нейронов, снижение числа клеток астроглии и возрастание числа дегенеративно изменённых нейронов в ткани головного мозга. Также отмечается разрастание соединительной ткани в корковом веществе почки с формированием фиброза и снижением площади капсулы Шумлянского – Боумена.

Заключение. Воздействие исследуемого нанокомпозита характеризуется развитием выраженного патологического процесса в центральной нервной и гепаторенальной системах организма. 

1. Maiyo F, Singh M. Selenium nanoparticles: potential in cancer gene and drug delivery. Nanomedicine (Lond). 2017; 12(9): 1075-1089. doi: 10.2217/nnm-2017-0024

2. Hosnedlova B, Kepinska M, Skalickova S, Fernandez C, Ruttkay-Nedecky B, Peng Q, et al. Nano-selenium and its nanomedicine applications: A critical review. Int J Nanomedicine. 2018; 13: 2107-2128. doi: 10.2147/IJN.S157541

3. Шурыгина И.А., Шурыгин М.Г. Нанокомпозиты селена – перспективы применения в онкологии. Вестник новых медицинских технологий. 2020; (1): 81-86. doi: 10.20333/2500136-2018-4-31-37

4. Huang J, Huang W, Zhang Z, Lin X, Lin H, Peng L, et al. Highly uniform synthesis of selenium nanoparticles with EGFR targeting and tumor microenvironment-responsive ability for simultaneous diagnosis and therapy of nasopharyngeal carcinoma. ACS ApplMater Interfaces. 2019; 11(12): 11177-11193. doi: 10.1021/acsami.8b22678

5. Zhao Y, Sun Q, Zhang X, Baeyens J, Su H. Selfassembled selenium nanoparticles and their application in the rapid diagnostic detection of small cell lung cancer biomarkers. Soft Matter. 2018; 14(4): 481-489. doi: 10.1039/c7sm01687e

6. Трухан И.С., Дремина Н.Н., Лозовская Е.А., Шурыгина И.А. Оценка потенциальной цитотоксичности в рамках прижизненного наблюдения на Biostation CT. Acta biomedica scientifica. 2018; 3(6): 48-53. doi: 10.29413/ABS.2018-3.6.6

7. Wadhwani SA, Gorain M, Banerjee P, Shedbalkar UU, Singh R, Kundu GC, et al. Green synthesis of selenium nanoparticles using Acinetobacter sp. SW30: Optimization, characterization and its anticancer activity in breast cancer cells. Int J Nanomedicine. 2017; 12: 6841-6855. doi: 10.2147/IJN.S139212

8. Sonkusre P, Nanduri R, Gupta P, Cameotra SS. Improved extraction of intracellular biogenic selenium nanoparticles and their specificity for cancer chemoprevention. J Nanomed Nanotechnol. 2014; 5(2): 94-105. doi: 10.4172/2157-7439.1000194

9. El-Bayoumy K. The protective role of selenium on genetic damage and on cancer. Mutat Res. 2001; 475(1-2): 123-139. doi: 10.1016/s0027-5107(01)00075-6

10. Zeng H, Combs GF. Selenium as an anticancer nutrient: Roles in cell proliferation and tumor cell invasion. J Nutr Biochem. 2008; 19(1): 1-7. doi: 10.1016/j.jnutbio.2007.02.005

11. Zeng D, Zhao J, Luk KH, Cheung S.T, Wong KH, Chen T. Potentiation of in vivo anticancer efficacy of selenium nanoparticles by mushroom polysaccharides surface decoration. J Agric Food Chem. 2019; 67(10): 2865-2876. doi: 10.1021/acs.jafc.9b00193

12. Huang G, Liu Z, He L, Luk KH, Cheung ST, Wong KH, et al. Autophagy is an important action mode for functionalized selenium nanoparticles to exhibit anticolorectal cancer activity. Biomater Sci. 2018; 6(9): 2508-2517. doi: 10.1039/c8bm00670a

13. Ganther HE. Selenium metabolism, selenoproteins and mechanisms of cancer prevention: complexities with thioredoxin reductase. Carcinogenesis. 1999; 20(9): 1657-1666. doi: 10.1093/carcin/20.9.1657

14. Xia Y, Chen Y, Hua L, Zhao M, Xu T, Wang C, et al. Functionalized selenium nanoparticles for targeted delivery of doxorubicin to improve non-small-cell lung cancer therapy. Int J Nanomedicine. 2018; 13: 6929-6939. doi: 10.2147/IJN.S174909

15. Chen T, Wong YS, Zheng W, Bai Y., Huang L. Selenium nanoparticles fabricated in Undaria pinnatifida polysaccharide solutions induce mitochondria-mediated apoptosis in A375 human melanoma cells. Colloids Surf B: Biointerfaces. 2008; 67(1): 26-31. doi: 10.1016/j.colsurfb.2008.07.010

16. Титов Е.А., Соседова Л.М., Новиков М.А. Альтерация ткани головного мозга белых крыс, индуцированная воздействием нанокомпозита серебра, инкапсулированного на полимерной матрице. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2015; 59(4): 41-46.

17. Коржевский Д.Э. Краткое изложение основ гистологической техники для врачей и лаборантов-гистологов. СПб.: Кроф; 2005.

18. Боголепов Н.Н., Коплик Е.В., Кривицкая Г.Н., Попова Э.Н., Судаков К.В. Структурно-функциональная характеристика нейронов сенсомоторной коры головного мозга у крыс с различной устойчивостью к эмоциональному стрессу. Бюллетень экспериментальнойбиологииимедицины. 2001; 132(8): 124-128.

19. Naderi M, Puar P, Zonouzi-Marand M, Chivers DP, Niyogi S, Kwong R. A comprehensive review on the neuropathophysiology of selenium. Sci Total Environ. 2021; 767: 144329. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.144329

20. Powers M, Liu L, Deemer D, Chen S, Scholl A, Yoshinaga M, et al. Selenite inhibits notch signaling in cells and mice. Int J Mol Sci. 2021; 22(5): 2518. doi: 10.3390/ijms22052518

21. Pinto-Vidal F, Carvalho CDS, Abdalla FC, Ceschi-Bertoli L, Moraes Utsunomiya HS, Henrique da Silva R, et al. Metabolic, immunologic, and histopathologic responses on premetamorphic American bullfrog (Lithobates catesbeianus) following exposure to lithium and selenium. Environ Pollut. 2021; 270: 116086. doi: 10.1016/j.envpol.2020.116086

22. Hassan I, Ebaid H, Al-Tamimi J, Habila MA, Alhazza IM, Rady AM. Selenium nanoparticles mitigate diabetic nephropathy and pancreatopathy in rat offspring via inhibition of oxidative stress. J King Saud Univ Sci. 2021; 33(1): 101265. doi: 10.1016/j.jksus.2020.101265

23. Левицкая Е.С. Механизмы формирования фиброза почек с учётом микрососудистого поражения. Медицинский вестник Юга России. 2017; 8(1): 21-27. doi: 10.21886/2219-8075-2017-1-21-27