Генотоксический эффект воздействия некоторых элементных или элементнооксидных наночастиц и его ослабление комплексом биопротекторов

В токсикологических экспериментах оценивался коэффициент фрагментации (Кфр) ДНК в ПДАФ-тесте (полиморфизм длин амплифицированных фрагментов ДНК) после воздействия наночастиц (НЧ) серебра, золота, оксидов меди, железа, алюминия, цинка, свинца, никеля, кремния при внутрибрюшинном или ингаляционном путях поступления. Внутрибрюшинное введение осуществлялось 3 раза в неделю в течение 6 недель, в эмпирически подобранных сублетальных дозировках, при действии которых наблюдается умеренное развитие интоксикации. Ингаляционные экспозиции проводились по 4 часа в день, 5 раз в неделю в течение 3, 6 или 10 месяцев.
Установлено, что при воздействии всех перечисленных НЧ происходит статистически значимое усиление фрагментации ядерной ДНК. На фоне воздействия на организм комплекса биопротекторов различной направленности действия генотоксичность НЧ серебра, оксида меди и оксида никеля оказалась существенно ослабленной.

1. Senapati V.A., Jain A.K., Gupta G.S., Pandey A.K., Dhawan A. Chromium oxide nanoparticle-induced genotoxicity and p53-dependent apoptosis in human lung alveolar cells. J. Appl. Toxicol. 2015; 35 (10): 1179–80. doi. org/10.1002/jat.3174

2. Kang S.J., Ryoo I.G., Lee Y.J., Kwak M.K. et al. Role of the Nrf2-heme oxygenase–1 pathway in silver nanoparticle-mediated cytotoxicity. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2012; 258 (1): 89–98. doi: 10.1016/j.taap.2011.10.011.

3. Buffet P.E., Richard M., Caupos F., Vergnoux A., PerreinEtajani H., Luna-Acosta A., A mesocosm study of fate and effects of CuO nanoparticles on endobenthic species (Scrobicularia plana, Hediste diversicolor). Environmental science & technology. 2013; 47(3): 1620–1628. doi: 10.1021/es303513r.

4. Bayat N., Rajapakse K., Marinsek-Logar R., Drobne D., Cristobal S. The effects of engineered nanoparticles on the cellular structure and growth of Saccharomyces cerevisiae. Nanotoxicology. 2014; 8(4): 363–373.

5. Alarif S., Ali D., Verma A., Alakhtani S. et al. Cytotoxicity and genotoxicity of copper oxide nanoparticles in human skin keratinocytes cells. International journal of toxicology. 2013; 32(4): 296–307. DOI: 1091581813487563.

6. Bhattacharya K., Davoren M., Boertz J., Schins R .P., Hoffmann E., Dopp E. Titanium dioxide nanoparticles induce oxidative stress and DNA-adduct formation but not DNAbreakage in human lung cells. Part. Fibre. Toxicol. 2009; 6: 17. DOI: 10.1186/1743–8977–6–17.

7. Gomaa I.O., Kader M.H., Salah T.A., Heikal O.A. Evaluation of in vitro mutagenicity and genotoxicity of magnetite nanoparticles. Drug discoveries & Terapeutics. 2013; 7(3): 116–23.

8. Kain J., Karlsson H.L., Möller L. DNA damage induced by micro- and nanoparticles — interaction with FPG infl uences the detection of DNA oxidation in the comet assay. Mutagenesis. 2012; 27(4): 491–500.

9. Perreault F., Perreault F.., Pedroso M.S., Henning da Costa C., de Oliveira Franco Rossetto A.L et al. Genotoxic effects of copper oxide nanoparticles in Neuro 2A cell cultures. Science of The Total Environment. 2012; 441: 117–24.

10. Freyria F.S., Bonelli B., Tomatis M., Ghiazza M., Gazzano E. et al. Hematite nanoparticles larger than 90 nm show no sign of toxicity in terms of lactate dehydrogenase release, nitric oxide generation, apoptosis, and comet assay in murine alveolar macrophages and human lung epithelial cells. Chem. Res. toxicol. 2012; 25(4): 850–61. DOI: 10.1021/tx2004294.

11. Karlsson H.L., Cronholm P., Gustafsson J., Möller L. Copper oxide nanoparticles are highly toxic: a comparison between metal oxide nanoparticles and carbon nanotubes. Chem Res Toxicol. 2008; 21(9): 1726–32. DOI: 10.1021/tx800064j.

12. Karlsson H.L., Gustafsson J., Cronholm P., Möller L. Size-dependent toxicity of metal oxide particles — a comparison between nano- and micrometer size. Toxicol Let. 2009; 188 (2): 112–8. DOI: 10.1016/j. toxlet. 2009.03.014.

13. Balasubramanyam A., Sailaja N., Mahboob M., Rahman M.F., Hussain S. M. et al. In vivo genotoxicity assessment of aluminium oxide nanomaterials in rat peripheral blood cells using the comet assay and micronucleus test. Mutagenesis. 2009; 24 (3): 245–51. DOI: 10.1093/mutage/gep003

14. Singh S.P., Rahman M.F., Murty U.S., Mahboob M., Grover P. Comparative study of genotoxicity and tissue distribution of nano and micron sized iron oxide in rats after acute oral treatment. Toxicology and Applied Pharmacology. 2013; 266(1): 56–66.

15. Tavares P., Balbinot F., Oliveira H.M., Fagundes, G.E., Venâncio M. Ronconi J. et al. Evaluation of genotoxic effect of silver nanoparticles (Ag-Nps) in vitro and in vivo. J. Nanoparticle Research. 2012; 14: 791.

16. Katsnelson B.A., Privalova L.I., Gurvich V.B., Makeyev O.G., Shur V.Ya., Bejkin Ya.B. et al. Comparative in Vivo Assessment of Some Adverse Bioeff ects of Equidimensional Gold and Silver Nanoparticles and the Atenuation of Nanosilver’s Effects with a Complex of Innocuous Bioprotectors. International Journal of Molecular Sciences. 2013; 14: 2449–83.

17. Minigaliyeva A.I., Katsnelson B.A., Panov V.G., Privalova L.I., Varaksin A.N., Gurvich V.B. et al. In vivo toxicity of copper oxide, lead oxide and zinc oxide nanoparticles acting in different combinations and its attenuation with a complex of innocuous bioprotectors. Toxicology. 2017; 380: 72–93.

18. Минигалиева И.А., Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., Сутункова М.П., Гурвич В.Б., Шур В.Я. и др. Сравнительная и комбинированная токсичность наночастиц оксидов алюминия, титана и кремния и ее ослабление комплексом биопротекторов. Токсикологический вестник. 2018; 2: 18–27.

19. Канцерогенные факторы и основные требования к профилактике канцерогенной опасности: СанПиН 1.2.2353–08. М., 2008.

20. Привалова Л.И., Кацнельсон Б.А., Логинова Н.В., Гурвич В.Б., Шур В.Я., Макеев О.Г и др. Пути повышения устойчивости организма к вредному действию наноматериалов на примере наносеребра и нанооксида меди. Гигиена и сан. 2015; 94 (2): 31–5.

21. Минигалиева И.А., Привалова Л.И., Сутункова М.П., Шур В.Я., Валамина И.Е., Макеев О.Г. и др. Комбинированная субхроническая токсичность наночастиц оксидов никеля и марганца и ее ослабление от комплекса биопротекторов. Мед. труда и пром. экол. 2016; 10: 25–8.