АНАЛИЗ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НАНОЧАСТИЦ ДИОКСИДА ТИТАНА НА ОРГАНЫ ЛИМФАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Диоксид титана (Tio2) представляет собой природный оксид титана с низкой токсичностью и небольшим биологическим эффектом. Токсикологические исследования тонких (250 нм) и ультратонких (20 нм) наночастиц TiO2 при ингаляционном введении крысам показали, что частицы размером 20 нм способны накапливаться в лимфоидных тканях [4, c. 52], оказывают разрушающее действие на ДНК лимфоцитов и клеток головного мозга. Эффект развивается за счет индукции активных форм кислорода, окислительного стресса и накопление малонового диальдегида [3, c. 400].

Изучение цитотоксичности наночастиц диоксида титана (3 - 600 мкг/мл) на клетках фибробластов мышей L929 выявило изменения в форме клеток, накопление в клетке фрагментированного хроматина и даже некроз клетки. В среде, в которой культивировались клетки, наблюдалось усиление образования активных форм кислорода [2, c. 1875].

Результаты токсологического исследования нанодисперсного диоксида титана Шарафутдиновой Л.А. (2016) показали изменения во всех структурных элементах лимфатических узлов крыс, увеличение объемной плотности краевого, промежуточных и мозговых синусов. В соединительнотканной капсуле лимфатических узлов на фоне отека стромы наблюдалось уыеличение количества тучных клеток. В поверхностных шейных лимфатических узлах крыс после перорального введения наночастиц TiO2 единично встречалась фолликулярная гиперплазия.

Материалы и методы. В качестве экспериментальных животных использовались самцы линии Wistar половозрелого возраста массой 210-350 грамм. Отобранные животные были взвешены и случайным образом разделены на 4 группы: 1-я группа (10 крыс) – интактные животные (контроль); 2-я группа (10 крыс) – ежедневное пероральное введение наночастиц TiO2 (50 мг/кг массы тела, 2 мл) в течении 14 дней; 3-я группа - ежедневное пероральное введение наночастиц TiO2 (50 мг/кг массы тела, 2 мл) в течении 30 дней; 4-я группа - ежедневное пероральное введение наночастиц TiO2 (50 мг/кг массы тела, 2 мл) в течении 50 дней.

Выбранная концентрация наночастиц диоксида титана не превышала максимально допустимых доз для данного материала. Исследуемое вещество водилось в виде ультрадиспергированной суспензии полученной путем воздействия ультразвука на порошок TiO2 в дистиллированной воде в течение 3 минут.

Результаты. Лимфатические узлы контрольной группы крыс на гистологическом уровне представлены четко выраженными структурно-функциональными зонами, включая капсулу и соединительнотканные перегородки (трабекулы), корковое вещество, мозговое вещество и синусные пространства лимфатического узла (Рис. 1).

Рисунок 1. Лимфатический узел, корковое вещество, лимфоидные узелки. Интактные крысы. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. 200.

Гистоархитектоника лимфатических узлов на фоне перорального введения наночастиц TiO2 в дозе 50 мг/кг/сут в течение 14 дней наблюдения претерпевала значительные изменения, которые касались как паренхиматозного, так и стромально-сосудистого компонентов органа. Так, на 14 день после перорально введения наночастиц TiO2, несмотря на сохранность основных структурно-функциональных зон, корковое вещество визуально сужено наряду с уменьшением количества лимфоидных узелков. Таким образом, выявленные структурные преобразования лимфатических узлов на 14-й день после перорально введения наночастиц TiO2, свидетельствуют о выраженной сосудистой реакции на фоне обеднения клеточной популяции, что может быть обусловлено как гибелью клеток, так и активизацией процессов миграции (Рис. 2).

Рисунок 2. Лимфатический узел крыс после перорального введения наночастиц TiO₂ в течение 14 дней.

Структурные преобразования лимфатических узлов на 30-й день после перорального введения наночастиц TiO2 в дозе 50 мг/кг/сут в целом, соответствовали картине, которая была выявлена в более ранний срок. Отличительной особенностью было значительное уменьшение количества и размеров лимфоидных узелков и заполнение корковой зоны диффузными пролифератами (Рис. 3).

Рисунок 3. Лимфатический узел крыс перорально вводившим наночастиц TiO₂ в течение 30 дней.

Морфология лимфатических узлов на 50-й день после перорального введения наночастиц TiO2 в дозе 50 мг/кг/сут характеризовалась значительным снижением количества лимфоидных узелков на фоне уменьшения доли коркового вещества. Лимфатические узлы были представлены слабо выраженными структурно-функциональными зонами, среди которых нельзя было выделить соединительнотканные перегородки (трабекулы), корковое вещество, однако мозговое вещество и синусные пространства лимфатического узла были вполне отчетливо видны. В лимфатических узлах крыс перорально вводившим наночастицы TiO2 единично встречалась фолликулярная гиперплазия (Рис. 4).

Рисунок 4. Лимфатический фолликул группы крыс, которым перорально вводили наночастиц TiO₂ в течение 50 суток.

Заключение. Выявленная гистологическая картина поверхностных шейных лимфатических узлов свидетельствует о значительных изменениях как стромально-сосудистого, так и паренхиматозного компонентов органа после воздействия перорального введения наночастиц TiO2 в дозе 50 мг/кг/сут.

Данные изменения носили стадийный характер, приобретая рост на 14 день, с резким увеличением на 30-й день и со снижением выраженности негативного изменения гистоархитектоники на 50-й день после перорального введения, что указывает на обратимость выявленных изменений.

Таким образом, в нашем исследовании было установлено, что пероральное введение ультрадисперсного TiO2, оказывает токсическое действие на организм крыс, вызывая знаительные отклонения в морфологии лимфатических узлов опытной группы крыс в сравнении с животными контрольной группы.

Список литературы:

1. Шарафутдинова Л.А., Свержова К.А., Цайзель В.Ю. Морфологические изменения лимфатических узлов крыс на фоне перорального введения наноразмерного диоксида титана/ Биология будущего [электронный ресурс] материалы Всероссийской конференции. - Уфа. - 2016 г.
2. Jin C.Y., B.S. Zhu B.S., Wang X.F., Lu Q.H., Chem. Res. Toxicol. 2008. V. 21. № 9. p. 1871 — 1877.
3. Kang S.J. Titanium dioxide nanoparticles trigger p53-mediated damage response in peripheral blood lymphocytes // Environmental Molecules Mutagens2008. Vol. 49. Iss. 5. PP.399-405
4. Ostiguy C., Lapointe G., Trottier M., Menard L., Cloutier Y., Boutin M., Antoun M., Normand Ch. Health effects of nanoparticles. Studies and research projects. IRSST. 2006. p.52.