Влияние наночастиц диоксида кремния на морфологию внутренних органов у крыс при пероральном введении

Автор: Зайцева Н.В., Землянова М.А., Звездин В.Н., Довбыш А.А., Гмошинский И.В., Хотимченко С.А.

Журнал: Анализ риска здоровью @journal-fcrisk

Рубрика: Экспериментальные модели и инструментальные исследования для оценки риска в гигиене и эпидемиологии

Статья в выпуске: 4 (16), 2016 года.

Бесплатный доступ

Объектом исследования являлся аморфный диоксид кремния (SiO2), который широко используется в качестве пищевой добавки (Е551), вспомогательного компонента в фармацевтических препаратах, в парфюмерно-косметической продукции и т.п. В спецификации JECFA на диоксид кремния отутствует информация о размере его частиц, что допускает использование в качестве пищевой добавки высокодисперсного аморфного SiO2, полученного газофазным гидролизом тетрахлорсилана. Данный материал, известный как «Аэросил», характеризуется размером удельной площади поверхности 300-380 м2/г и размером своих относительно слабо агломерированных частиц 6-30 нм, то есть является наноматериалом. На биологической модели исследованы морфологические изменения тканей органов и систем при пероральном введении наноразмерных частиц диоксида кремния. Крысы-самцы линии Вистар получали на протяжении 92 суток наноразмерный диоксид кремния с удельной площадью поверхности 300 м2/г и размером первичных наночастиц по данным электронной, атомно-силовой микроскопии и динамического рассеяния света в интервале 20-60 нм. Светооптическое морфологическое исследование органов крыс выявило относительно слабо выраженные воспалительные явления в структуре паренхиматозных органов (печень, почки), не демонстрирующие определенной зависимости от дозы наночастиц. Наиболее выраженными были изменения морфологии подвздошной кишки, состоящие в массивной лимфомакрофагальной и эозинофильной инфильтрации ворсинок, без видимого нарушения структуры их эпителиального пласта, что косвенно указывает на отсутствие нарушений барьерной функции кишечного эпителия. При максимальной из доз (100 мг/кгмассы тела) усиление иммунной реакции в стенке подвздошной кишки было наиболее значительным. Полученные результаты указывают на возможные риски для здоровья человека при использовании SiO2 с удельной площадью поверхности 300 м2/г и выше в составе пищевой продукции в качестве пищевой добавки.

Еще

А: наночастицы, диоксид кремния, морфологические исследования, пероральное поступление, подострая токсичность, риск здоровью

Короткий адрес: https://readera.org/14237981

IDR: 14237981   |   DOI: 10.21668/health.risk/2016.4.10

Список литературы Влияние наночастиц диоксида кремния на морфологию внутренних органов у крыс при пероральном введении

  • Меркулов Г.А. Курс патологогистологической техники. -Л.: Медицина, Ленинградское отделение, 1969. -424 с.
  • Методические подходы к оценке безопасности наноматериалов/Г.Г. Онищенко, А.И. Арчаков, В.В. Бессонов, Б.Г. Бокитько, А.Л. Гинцбург, И.В. Гмошинский, А.И. Григорьев, Н.Ф. Измеров, М.П. Кирпичников, Б.С. Народицкий, В.И. Покровский, А.И. Потапов, Ю.А. Рахманин, В.А. Тутельян, С.А. Хотимченко, К.В. Шайтан, С.А. Шевелева//Гигиена и cанитария. -2007. -№ 6. -С. 3-10.
  • Микроскопическая техника: руководство/под ред. Д.С. Саркисова и Ю.Л. Петрова. -М.: Медицина, 1996. -544 с.
  • МУ 1.2.2520-09. Токсиколого-гигиеническая оценка безопасности наноматериалов: методические указания. -М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. -35 с.
  • Об утверждении правил лабораторной практики: Приказ Минздравсоцразвития России № 708Н от 23.08.2010 г. . -URL: http://www.consultpharma.ru/index.php/ru/documents/drugs/299-708-23-2010 (дата обращения: 10.10.2016).
  • Онищенко Г.Г., Тутельян В.А. О концепции токсикологических исследований, методологии оценки риска, методов идентификации и количественного определения наноматериалов//Вопросы питания. -2007. -Т. 76, № 6. -С. 4-8.
  • Токсикологическая оценка наноструктурного диоксида кремния. Параметры острой токсичности/Н.В.Зайцева, М.А.Землянова, В.Н. Звездин, Довбыш А.А., И.В. Гмошинский, С.А. Хотимченко, И.В. Сафенкова, Т.И. Акафьева//Вопросы питания. -2014. -Т. 83, № 2. -С. 42-49.
  • Токсикологическая оценка наноструктурного диоксида кремния. I. Интегральные показатели, аддукты ДНК, уровень тиоловых соединений и апоптоз клеток печени/А.А. Шумакова, Е.А. Арианова, В.А. Шипелин, Ю.С. Сидорова, А.В. Селифанов, Э.Н. Трушина, О.К. Мустафина, И.В. Сафенкова, И.В. Гмошинский, С.А. Хотимченко, В.А. Тутельян//Вопросы питания. -2014. -Т. 83, № 3. -С. 52-62.
  • Токсикологическая оценка наноструктурного диоксида кремния. II. Энзимологические, биохимические показатели, состояние системы антиоксидантной защиты/А.А. Шумакова, Л.И. Авреньева, Г.В. Гусева, Л.В. Кравченко, С.Х. Сото, И.В. Ворожко, Т.Б. Сенцова, И.В. Гмошинский, С.А. Хотимченко, В.А. Тутельян//Вопросы питания. -2014. -Т. 83, № 4. -С. 58-66.
  • Токсикологическая оценка наноструктурного диоксида кремния. III. Микроэкологические, гематологические показатели, состояние системы иммунитета/А.А. Шумакова, Н.Р. Ефимочкина, Л.П. Минаева, И.Б. Быкова, С.Ю.Батищева, Ю.М. Маркова, Э.Н. Трушина, Мустафина О.К., Н.Э. Шаранова, И.В. Гмошинский, Р.А. Ханферьян, С.А. Хотимченко, С.А.Шевелева, В.А. Тутельян//Вопросы питания. -2015. -Т. 84, № 4. -С. 55-65.
  • Токсикологическая оценка наноструктурного диоксида кремния. IV. Иммунологические и аллергологические показатели у животных, сенсибилизированных пищевым аллергеном, и заключительное обсуждение/А.А. Шумакова В.А. Шипелин, Э.Н. Трушина, О.К. Мустафина, И.В. Гмошинский, Р.А. Ханферьян, С.А. Хотимченко, В.А. Тутельян//Вопросы питания. -2015. -Т. 84, № 5. -С. 102-111.
  • Adverse Effect of Nano-Silicon Dioxide on Lung Function of Rats with or without Ovalbumin Immunization/B. Han, J. Guo, T. Abrahaley //PLoS One. -2011. -Vol. 6, № 2. -P. e17236.
  • Amorphous silica nanoparticles aggregate human platelets: potential implications for vascular homeostasis/J.J. Corbalan, C. Medina, A. Jacoby //Int. J. Nanomedicine. -2012. -Vol. 7. -P. 631-639.
  • Amorphous silica nanoparticles trigger nitric oxide/peroxynitrite imbalance in human endothelial cells: inflammatory and cytotoxic effects/J.J. Corbalan, C. Medina, A. Jacoby //Int. J. Nanomedicine. -2011. -Vol. 6. -P. 2821-2835.
  • Chen Q., Xue Y., Sun J. Kupffer cell-mediated hepatic injury induced by silica nanoparticles in vitro and in vivo//Int. J. Nanomedicine. -2013. -Vol. 8. -P. 1129-1140.
  • Eom H.-J., Choi J. SiO2 Nanoparticles Induced Cytotoxicity by Oxidative Stress in Human Bronchial Epithelial Cell, Beas-2B//Environ. Health Toxicol. -2011. -Vol. 26. -P. e2011013.
  • Guide for the care and use of laboratory animals. Eighth Edition/Committee for the Update of the Guide for the Care and Use of Laboratory Animals; Institute for Laboratory Animal Research (ILAR); Division on Earth and Life Studies (DELS); National Research Council of the national academies. -Washington: The National Academies Press, 2011. -246 p. . -URL: https://grants.nih.gov/grants/olaw/Guide-for-the-Care-and-use-of-laboratory-animals.pdf (дата обращения: 10.10.2016).
  • In vitro developmental toxicity test detects inhibition of stem cell differentiation by silica nanoparticles/M.V. Park, W. Annema, A. Salvati, A. Lesniak, A. Elsaesser, C. Barnes, G. McKerr, C.V. Howard, I. Lynch, K.A. Dawson, A.H. Piersma, W.H. de Jong//Toxicol. Appl. Pharmacol. -2009. -Vol. 240, № 1. -P. 108-116.
  • Inflammatory and cytotoxic responses of an alveolar-capillary coculture model to silica nanoparticles: Comparison with conventional monocultures/J. Kasper, M.I. Hermanns, C. Bantz //Part. Fibre Toxicol. -2011. -Vol. 8. -Р. 6.
  • Microsomal glutathione transferase 1 protects against toxicity induced by silica nanoparticles but not by zinc oxide nanoparticles/J. Shi, H.L. Karlsson, K. Johansson //ACS Nano. -2012. -Vol. 6, № 3. -P. 1925-1938.
  • Nano-SiO2 induces apoptosis via activation of p53 and Bax mediated by oxidative stress in human hepatic cell line/Y. Ye, J. Liu, J. Xu, L. Sun, M. Chen, M. Lan//Toxicol. In Vitro. -2010. -Vol. 24, № 3. -P. 751-758.
  • Park E.J., Park K. Oxidative stress and pro-inflammatory responses induced by silica nanoparticles in vivo and in vitro//Toxicol. Lett. -2009. -Vol. 184, № 1. -P. 18-25.
  • Silica nanoparticles as hepa-totoxicants/H. Nishimori, M. Kondoh, K. Isoda //Eur. J. Pharm. Biopharm. -2009. -Vol. 72, № 3. -P. 496-501.
  • Silica nanoparticles enhance autophagic activity, disturb endothelial cell homeostasis and impair angiogenesis/J. Duan, Yo. Yu, Ya. Yu, Y. Li, P. Huang, X. Zhou, S. Peng, Z. Sun//Part. Fibre Toxicol. -2014. -Vol. 11, № 1. -P. 50.
  • Silicon dioxide, amorphous. Rome: JECFA. -1973-1992. -2 p. . -URL: http://www. fao.org/fileadmin/user_upload/jecfa_additives/docs/Monograph1/Additive-385.pdf (дата обращения: 10.10.2016).
  • Size-dependent cytotoxicity of monodisperse silica nanoparticles in human endothelial cells/D. Napierska, L.C. Thomassen, V. Rabolli, D. Lison, L. Gonzalez, M. Kirsch-Volders, J.A. Martens, P.H. Hoet//Small. -2009. -Vol. 5, № 7. -P. 846-853.
  • Sub-chronic toxicity study in rats orally exposed to nanostructured silica/M. van der Zande, R.J. Vandebriel, M.J. Groot, E.Kramer, Z.E.H. Rivera, K.Rasmussen, J.S.Ossenkoppele, P. Tromp, E.R. Gremmer, R.J.B. Peters, P.J. Hendriksen, H.J.P. Marvin, R.L.A.P. Hoogenboom, A.A.M. Peijnenburg, H. Bouwmeester//Part. Fibre Toxicol. -2014. -Vol. 11. -P. 8.
  • The comparative immunotoxicity of mesoporous silica nanoparticles and colloidal silica nanoparticles in mice/S. Lee, M.-S. Kim, D. Lee, T.K. Kwon, D. Khang, H.-S.Yun, S.-H. Kim//Int. J. Nanomedicine. -2013. -Vol. 8. -P. 147-158.
  • Yoshida T., Yoshioka Y., Fujimura M. et al. Promotion of allergic immune responses by intranasally-administrated nanosilica particles in mice//Nanoscale Res. Lett. -2011. -Vol. 6, № 1. -P. 192-204.
Еще
Статья научная