Карбонові наночастинки підсилюють викликаний толуолом оксидативний та нітрооксидативний стрес

Abstract

Карбонові наночастинки можуть становити потенційну небезпеку для екології навколишнього середовища і здоров’я населення. Метою даної роботи було дослідити вплив фулеренів С60 на здатність відомого хімічного токсиканту толуолу викликати оксидативний та нітрооксидативний стрес у сироватці крові і печінці 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 сироватці і печінці визначали сумарну активність NO синтази, каталази, супероксиддисмутази, вміст NOx, ТБК-активних продуктів, окиснено-модифікованих білків, відновленого глутатіону, церулоплазміну і загальну антиоксидну активність сироватки. Зареєстровано найбільш максимальні зміни показників у всі терміни дослідження у групі тварин, яким вводили фулерени, розчинені в толуолі. При цьому вміст ТБК-активних продуктів, NOx, окиснено-модифікованих білків, відновленого глутатіону і активність супероксиддисмутази у тварин, яким вводили карбонові наночастинки і токсикант, змінювалися достовірно порівняно з тваринами, яким вводили тільки токсикант. Зроблено висновок, що карбонові наночастинки підсилюють здатність толуолу викликати оксидативний і нітрооксидативний стрес в сироватці крові і печінці; Карбоновые наночастицы могут представлять потенциальную опасность для экологии окружающей среды и здоровья населения. Целью данной работы было исследовать влияние фуллеренов С60 на способность известного химического токсиканта толуола вызывать оксидативный и нитрооксидативный стресс в сыворотке крови и печени экспериментальных крыс. Животным интраперитонеально вводили суспензию фуллеренов (60 мг/кг), толуол (0,5 мл/кг) и фуллерены (60 мг/кг) разведенные в толуоле. В динамике (3-72 ч.) в сыворотке и печени определяли суммарную активность NO синтазы, каталазы, супероксиддисмутазы, содержание NOx, ТБК-активных продуктов, окисленных модифицированных белков, восстановленного глутатиона, церулоплазмина и общую антиоксидную активность сыворотки. Зарегистрированы наиболее максимальные изменения показателей во все сроки исследования в группе животных, которым вводили фуллерены, растворенные в толуоле. При этом содержание ТБК-активных продуктов, NOx, окислено-модифицированных белков, восстановленного глутатиона и активность супероксиддисмутазы у животных, которым вводили карбоновые наночастицы и токсикант, сопровождались достоверным изменением по сравнению с животными, которым вводили только токсикант. Сделан вывод, что карбоновые наночастицы усиливают способность толуола вызывать оксидативный и нитрооксидативный стресс в сыворотке крови и печени; Nanoparticles, due to the wide-scale use in many countries in different areas of production, life and medicine, assume the character of a new global anthropogenic factor, which can be characterized by a potential danger to public health. Preliminary toxicology studies have shown that nanoparticles are characterized by ability to penetrate through biological membranes and physiological barriers of the body and serve as «agents» in the body of heavy metals, pesticides, compounds of halogens, etc. So the question arises about the need for fundamental understanding of toxicological properties of nanoparticles when they penetrate into the body with «classic» chemical toxicants. The aim of this study was to investigate the effect of С60 fullerenes on ability of known chemical toxicant toluene to cause oxidative and nitrooxidative stress in serum and liver of experimental rats. The animals were intraperitoneally injected the suspension of fullerenes (60 mg/kg), toluene (0.5 ml/kg) and toluene with dissolved fullerenes. In dynamics (3-72 h) in serum and liver was determined total activity of NO synthase, catalase, superoxide dismutase, content of NOx, TBA-active products, oxidation-modified proteins, reduced glutathione, ceruloplasmin and total antioxidant activity of serum. Mathematical processing of received data was made in the Department of Statistical Research of I. Horbachevsky Ternopil State Medical University using statistical applications Microsoft Excel 2007 and STATISTICA v6. In terms of administration in rats the pure suspension of С60 fullerenes 60 mg/kg, indicators of intensity of processes of free radical oxidation, functional state of the system of nitric oxide synthesis and the system of antioxidant protection did not significantly change compared to those in intact animals in all periods of study. Administration of 0,5 ml of toluene in rats resulted in significant increase in the content of TBA-active products in the blood plasma in all periods of study with a maximum (237%) at 6 h after injection. Toluene also caused oxidative modification of neutral and alkaline amino acids of serum. In 3, 6, 24 and 72 hours after the administration of toxin the content in serum of 2,4-dinitrophenylhydrazones, which was determined at 310 nm (reflecting the concentration of aldehyde- and ketone-derivative of neutral character), increased respectively in 1,3, 1,4, 1,4 and 1,3 times compared with healthy rats, and those determined at 430 nm (aldehyde- and ketone-derivative of main character) – in 1,5, 1,4, 1,3 and 1,2 times (p<0.05 in all cases). It was registered the maximum changes of indicators in all periods of study in the group of animals administered with fullerenes, dissolved in toluene. The content of TBA-active products, NOx, oxidation-modified proteins, reduced glutathione and activity of superoxide dismutase in animals, administered with carbon nanoparticles and toxicant, changed significantly compared to animals, administered only with toxicant. Thus, the ability of chemical toxicant toluene to cause oxidative and nitrooxidative stress in liver and serum significantly increases when it is administered into the body with carbon nanoparticles С60 fullerene. This synergism of toxic effects of studied factors is most likely caused by the ability of fullerenes to absorb on their surface a large amount of toxins and facilitate their transport to tissues and cells, particularly in hepatocytes. It was concluded that С60 fullerenes enhance the ability of toluene to cause oxidative and nitrooxidative stress in serum and liver of rats.