Фулерени С60 підвищують викликаний толуолом рівень апоптично та некротично змінених нейтрофілів крові

Abstract

Наноматеріали набувають характеру нового глобального антропогенного чинника, який може характеризуватись потенційною небезпекою для здоров’я населення. Метою даної роботи було оцінити інтегральний ефект фулеренів (С60) і хімічного токсиканта толуолу на ступінь утворення активних форм кисню та процеси апоптозу і некрозу в нейтрофілах крові експериментальних щурів. Тваринам інтраперитонеально вводили суспензію фулеренів (60 мг/кг), толуол (0,5 мл/кг) і толуол з розчиненими в ньому фулеренами. В динаміці (3-72 год.) в нейтрофілах крові цитофлуориметричним методом визначали утворення активних форм кисню за допомогою дихлорфлуоресцеїну диацетату та інтенсивність апоптозу і некрозу за рівнем клітин мічених анексином V і пропідію йодидом. Максимальні зміни всіх показників у всі терміни дослідження зареєстровано у групі тварин, яким вводили фулерени, розчинені в токсиканті толуолі. При цьому продукція АФК та рівень апоптично та некротично змінених нейтрофілів крові тварин, яким вводили наночастинки і толуол, зростали достовірно порівняно з тваринами, яким вводили тільки токсикант. Зроблено висновок, що карбонові наночастинки фулерени С60 здатні потенціювати токсичний ефект ксенобіотиків хімічної природи; Наноматериалы приобретают характер нового глобального антропогенного фактора, который может характеризоваться потенциальной опасностью для здоровья населения. Целью данной работы было оценить интегральный эффект фуллеренов (С60) и химического токсиканта толуола на степень образования активных форм кислорода и процессы апоптоза и некроза в нейтрофилах крови экспериментальных крыс. Животным интраперитонеально вводили суспензию фуллеренов (60 мг/ кг), толуола (0,5 мл/кг) и толуол с растворенными в нем фуллеренами. В динамике (3-72 ч.) в нейтрофилах крови цитофлуориметрическим методом определяли образование активных форм кислорода с помощью дихлорфлуоресцеина диацетата и интенсивность апоптоза и некроза по уровню клеток меченых анексином V и пропидия йодидом. Максимальные изменения всех показателей во все сроки исследования зарегистрировано в группе животных, которым вводили фуллерены, растворенные в токсиканте толуоле. При этом продукция АФК и уровень апоптически и некротически измененных нейтрофилов крови животных, которым вводили наночастицы и толуол, достоверно увеличивались по сравнению с животными, которым вводили только токсикант. Сделан вывод, что карбоновые наночастицы фуллерены С60 способны усиливать токсический эффект ксенобиотиков химической природы; L. M., Korda M. M. Abstract. When widespread in the environment, nanomaterials can affect the human body not only by themselves but in combination with a large number of other chemical and biological substances and contaminants. This poses an increased danger, since toxic effects of chemical substances are likely to be multiplied in the presence of nanoparticles. One of the possible mechanisms of this adverse action is the adsorption of previously descry bed toxins onto nanoparticles facilitating their transport inside the cells. The aim of this study is to evaluate the combined effect of fullerenes (C60) and a chemical toxicant toluene on the magnitude of formation of reactive oxygen species as well as apoptosis and necrosis of neutrophils. Laboratory ratsreceived intraperitoneal injections of fullerene suspension (60 mg/kg), toluene (0.5 ml/kg) or toluene with dissolved fullerenes. We measured changes in formation of reactive oxygen species in neutrophils using flow cytofluorometry with dichlorofluorescein diacetate and the intensity of apoptosis and necrosis using annexin V and propidium iodideprobes as a time series starting in hour 3 of the experiment and up to hour 72. Statistical analysis of the results was performed in the Department of Statistical Research of Ternopil State Medical University using applications Microsoft Excel 2007 and Statsoft STATISTICA. The results are presented as a mean ± SEM of eight experiments. The obtained values were compared using Mann-Whitney U test. Statistical significance was set at p <0.05. In rats that received only colloidal solution of fullerene C60 at a dose of 60 mg/kg, the cell population of neutrophils consisted mainly of alive cells with a small number of apoptotic and necrotic ones. In rats of this group ROS did not change significantly compared to the levels in intact animals for the entirety of the experiment. In contrast, the animals injected with toluene at a dose of 0.5 ml/kg, ANV+ and PI+ markers in peripheral blood neutrophils significantly increased compared to the controls. For instance, in hour 3 of the experiment ANV+ value in neutrophils (indicating premature apoptosis) was 1.3 times higher than normal, reaching the maximum in hour 6 of the study (194% of control). Maximum increase (174%) in PI+ in the group III of experimental animals was also detected in hour 6 of the study, declining after wards. After injecting the rats with toluene, formation of reactive oxygen species in neutrophils significantly increased and was higher than control by 1.4, 2, 1.9 and 1.6 times respectively in 3, 6, 24 and 72 hours after toxin introduction. The maximum changes of all parameters and at all time points were detected in the group of animals that were injected with fullerenes dissolved in toluene. In this group, production of ROS and the levels of apoptotic and necrotic neutrophils significantly increased compared to animals injected only with the toxin. Conclusion: carbon nanoparticles fullerene С60 increase the capacity of chemical toxicant toluene to increase production of intracellular ROS and induce apoptotic and necrotic changes in neutrophils.