toxreviewТоксикологический вестникToxicological Review0869-79223034-4611Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.36946/0869-7922-2019-3-56-62toxreview-201Research ArticleСтатьиОСТРАЯ ТОКСИЧНОСТЬ НАНОЧАСТИЦ ДИОКСИДА ЦЕРИЯACUTE TOXICITY OF CERIUM DIOXIDE NANOPARTICLESХодыкинаН. В.KhodykinaN. V.

Ходыкина Нина Владимировна, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории лекарственной безопасности

400048, г. Волгоград

Khodykina Nina Vladimirovna

400048, Volgograd

hodykina@rihtop.ruТочилкинаЛ. П.TochilkinaL. P.

Точилкина Людмила Петровна, кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией лекарственной безопасности

400048, г. Волгоград

Tochilkina Lyudmila Petrovna

400048, Volgograd

tochilkina@rihtop.ruНовиковаО. Н.NovikovaO. N.

Новикова Ольга Николаевна, кандидат медицинских наук, вед. научный сотрудник лаборатории лекарственной безопасности

400048, г. Волгоград

Novikova Olga Nikolaevna

400048, Volgograd

novikova@rihtop.ruСрословМ. С.SroslovM. S.

Срослов Михаил Сергеевич, научный сотрудник лаборатории лекарственной безопасности

400048, г. Волгоград

Sroslov Mikhail Sergeyevich

400048, Volgograd

SroslovMS@gmail.comПочепцовА. Я.PocheptsovA. Ya.

Почепцов Александр Яковлевич, старший научный сотрудник лаборатории патоморфологии

400048, г. Волгоград

Pocheptsov Alexander Yakovlevich

400048, Volgograd

pochepcov@rihtop.ruВеликороднаяЮ. И.VelikorodnayaYu. I.

Великородная Юлия Ивановна, заведующий лабораторией патоморфологии

400048, г. Волгоград

Velikorodnaya Julia Ivanovna

400048, Volgograd

velikorodnaya@rihtop.ruФедеральное государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт гигиены, токсикологии и профпатологии» Федерального медико-биологического агентства (ФГУП «НИИ ГТП» ФМБА России)РоссияResearch Institute for Hygiene, Toxicology and Occupational Pathology, Federal Medical and Biological AgencyRussian Federation201928062019035662Copyright © Ходыкина Н.В., Точилкина Л.П., Новикова О.Н., Срослов М.С., Почепцов А.Я., Великородная Ю.И., 20192019Ходыкина Н.В., Точилкина Л.П., Новикова О.Н., Срослов М.С., Почепцов А.Я., Великородная Ю.И.Khodykina N.V., Tochilkina L.P., Novikova O.N., Sroslov M.S., Pocheptsov A.Y., Velikorodnaya Y.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.toxreview.ru/jour/article/view/201

Изучены резорбтивные эффекты 0,01 М золя нанодиоксида церия при однократном интраперитонеальном введении крысам. Установлено, что острое воздействие наночастиц оказывает на организм дозозависимое общетоксическое действие (снижение массы тела, воспалительные изменения органов брюшной полости, модификация индивидуального поведения, гематологические сдвиги, нарушение регуляции обмена веществ), развивающееся на фоне активации ПОЛ. Прооксидантное действие наночастиц диоксида церия демонстративно проявляется на относительно высоких (80 – 8 мг/кг) уровнях экспозиции. Пороговой по общетоксическому эффекту (Limch integr) признана доза 0,8 мг/кг.

The resorptive effects of 0.01 M cerium nanodioxide sol upon single intraperitoneal administration to rats have been studied. The acute exposure to nanoparticles was found to have a dose-dependent general toxic effect on the body (weight loss, inflammatory changes in the abdominal organs, modification of individual behavior, hematological changes, metabolic imbalance), which develops on the background of POL activation. The prooxidant effect of cerium dioxide nanoparticles is demonstratively manifested at relatively high exposure levels (80–8 mg / kg). The threshold dose for the general toxic effect (Limch integr) is equal to 0.8 mg / kg.

нанодиоксид цериякрысыострая токсичностьпрооксидантное действиеантиоксидантное действиеcerium dioxide nanoratsacute toxicityprooxidant actionantioxidant actionReferencesСейфулла Р.Д., Рожкова Е.А., Ким Е.К. Антиоксиданты. Экспериментальная и клиническая фармакология. 2009; 72(3):60-64.Sejfulla R.D., Rozhkova E.A., Kim E.K. Antioxidants. Experimental and clinical pharmacology. 2009; 72(3):60-64 (in Russian).Сейфулла Р.Д. Наноантиоксиданты. Издво «Сам полиграфист», 2011. – 132 с. 3.Sejfulla R.D. Nanoantioxidants, «Sam poligrafist», 20– 132 p. (in Russian).Иванов В.К., Иванова О.С., Баранчиков А.Е., Третьяков Ю.Д. Нанокристаллический диоксид церия − компонент эффективных антиоксидантных препаратов. Avaible at: http://www.igic.ras.ru/docs/patent/placat/ionh-3.pdf (accessed 5 March 2019).Ivanov V.K., Ivanova O.S., Baranchikov A.E., Tret’jakov Ju.D. Cerium Nanocrystalline Dioxide − Component of Effective Antioxidant Preparations. Avaible at: http://www.igic.ras.ru/docs/patent/placat/ionh-3.pdf (Accessed 5 March 2019) (in Russian).Попов А.Л. Исследование биологической активности цитрат-стабилизированных наночастиц диоксида церия (СеО2): дисс. ... канд. биол. наук: 03.01.02 / Попов А. Л.; [Место защиты: ФГБУН Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук], 2017. – 144 с.Popov A.L. Investigation of the biological activity of citrate-stabilized cerium dioxide nanoparticles (CeO2): diss. kand. biol. science: 03.01.02 / Popov A. L.; [Place of defense: Institute of Theoretical and Experimental Biophysics of the Russian Academy of Sciences, 20– 144 p. (in Russian).Puja Khanna, Cynthia Ong, Boon Huat Bay, Gyeong Hun Baeg. Nanotoxicity: An Interplay of Oxidative Stress, Inflammation and Cell Death: Review. Nanomaterials. 2015; 5:1163-1180; doi:10.3390/nano5031163.Puja Khanna, Cynthia Ong, Boon Huat Bay, Gyeong Hun Baeg. Nanotoxicity: An Interplay of Oxidative Stress, Inflammation and Cell Death: Review. Nanomaterials. 2015; 5:1163-1180; doi:10.3390/nano5031163.Geetha N., Prabhavathi G., Ayeshamariam A., Beevi A.H., Punithavelan N., Uthiram C.,.Jayachandran M.. Review on a Nanomaterials Mechanisms-Induced Oxidative Stress and Toxicity: Review. J Powder Metall. Min. 2017; 6(3):185. doi:10.4172/21689806.1000185.Geetha N., Prabhavathi G., Ayeshamariam A., Beevi A.H., Punithavelan N., Uthiram C. et al. Review on a Nanomaterials Mechanisms-Induced Oxidative Stress and Toxicity: Review. J Powder Metall. Min. 2017; 6(3):1doi:10.4172/2168-9806.1000185.Zuberek M., Grzelak A. NanoparticlesCaused Oxidative Imbalance. Adv. Exp. Med. Biol. 2018; 1048: 691-698. doi: 10.1007/978-3-319-72041-8_6.Zuberek M., Grzelak A. NanoparticlesCaused Oxidative Imbalance. Adv. Exp. Med. Biol. 2018; 1048: 691-6doi: 10.1007/9783-319-72041-8_6.Щербаков А.Б., Иванова О.С., Спивак Н.Я., Козик В.В., Иванов В.К. Синтез и биомедицинские применения нанодисперсного диоксида церия. – Томск, Издательский Дом Томского государственного университета. – 2016. – 474 с.Shherbakov A.B., Ivanova O.S., Spivak N.Ja., Kozik V.V., Ivanov V.K. Synthesis and biomedical applications of nano-dispersed cerium dioxide. – Tomsk, Publishing House of Tomsk State University. – 20– 474 p. (in Russian).Jawahar Natarajan, Sukumar Nagavishwakya. Nanoceria: A Novel Cytoprotective Drug Delivery Carrier. Current Nanomedicine. 2017; 7(2): 111-116. DOI: 10.2174/2468187307666170208104644.Jawahar Natarajan, Sukumar Nagavishwakya. Nanoceria: A Novel Cytoprotective Drug Delivery Carrier. Current Nanomedicine. 2017; 7(2): 111-1 DOI:10.2174/2468187307666170208104644.Syed Tawab Shah, Wageeh A. Yehye, Omar Saad, Khanom Simarani, Zaira Zaman Chowdhury, Abeer A. Alhadi, Lina A. Al-Ani. Surface Functionalization of Iron Oxide Nanoparticles with Gallic Acid as Potential Antioxidant and Antimicrobial Agents. Nanomaterials (Basel). 2017 Oct.; 7(10): 306. doi: 10.3390/nano7100306.Syed Tawab Shah, Wageeh A. Yehye, Omar Saad, Khanom Simarani, Zaira Zaman Chowdhury, Abeer A.et al. Surface Functionalization of Iron Oxide Nanoparticles with Gallic Acid as Potential Antioxidant and Antimicrobial Agents. Nanomaterials (Basel). 2017 Oct.; 7(10): 3 doi:10.3390/nano7100306.Sharpe E., Andreescu D., Andreescu S. Artificial Nanoparticle Antioxidants. Oxidative Stress: Diagnostics, Prevention, and Therapy: Book. 2011; Chapter 8. – P. 235–253.Sharpe E., Andreescu D., Andreescu S. Artificial Nanoparticle Antioxidants. Oxidative Stress: Diagnostics, Prevention, and Therapy: Book. 2011; Chapter – P. 235–253.Gagnon J., Fromm K.M. Toxicity and protective effects of cerium oxide nanoparticles (nanoceria) depending on their preparation method, particle size, cell type, and exposure route. European Journal of Inorganic Chemistry. 2015; (27):4510–4517.Gagnon J., Fromm K.M. Toxicity and protective effects of cerium oxide nanoparticles (nanoceria) depending on their preparation method, particle size, cell type, and exposure route. European Journal of Inorganic Chemistry. 2015; (27):4510–4517.Sanjay, S. Cerium oxide based nanozymes: Redox phenomenon at biointerfaces. Biointerphases. 2016; 11(4): 04B202.Sanjay, S. Cerium oxide based nanozymes: Redox phenomenon at biointerfaces. Biointerphases. 2016; 11(4): 04B202.Changyan Li, Xiangcheng Shi, Qiudi Shen, Chen Guo, Zepeng Hou, Jun Zhang. Hot Topics and Challenges of Regenerative Nanoceria in Application of Antioxidant Therapy: Review Article. Journal of Nanomaterials. Volume 2018. – Article ID 4857461, 12 pages.Changyan Li, Xiangcheng Shi, Qiudi Shen, Chen Guo, Zepeng Hou, Jun Zhang. Hot Topics and Challenges of Regenerative Nanoceria in Application of Antioxidant Therapy: Review Article. Journal of Nanomaterials. Volume 20– Article ID 4857461, 12 p.Срослов М.С., Точилкина Л.П., Филатов Б.Н., Ходыкина Н.В. Экспериментальное изучение острой токсичности наночастиц диоксида церия. В сб.: Нанотоксикология: достижения, проблемы и перспективы: Материалы научной конференции. Волгоград, 2014; 58-9.Sroslov M.S., Tochilkina L.P., Filatov B.N., Hodykina N.V. Experimental study of the acute toxicity of cerium dioxide nanoparticles. In: Nanotoxicology: achievements, problems and prospects: Materials of the scientific conference. Volgograd, 2014; 58-9 (in Russian).Ranjbar A., Ghasemi H., Kheiripour N. Cerium oxide nanoparticle modulates hepatic damage, inflammatory and oxidative stress biomarkers in a dose-dependent manner: an in vivo study of rat liver. Nanomedicine Journal. 2018; 5(4): 245-250.Ranjbar A., Ghasemi H., Kheiripour N. Cerium oxide nanoparticle modulates hepatic damage, inflammatory and oxidative stress biomarkers in a dose-dependent manner: an in vivo study of rat liver. Nanomedicine Journal. 2018; 5(4): 245-250.Hardas S.S., Sultana S., Warrier G., Dan M., Florence R. L., Wu P., Grulke E.A., Tseng M.T., Unrine J.M., Graham U.M., Yokel R.A., Butterfield D.A. Rat brain pro-oxidant effects of peripherally administered 5 nm ceria 30 days after exposure. NeuroToxicology. 2012; 33:1147–1155.Hardas S.S., Sultana S., Warrier G., Dan M., Florence R. L., Wu P. et al.. Rat brain prooxidant effects of peripherally administered 5 nm ceria 30 days after exposure. NeuroToxicology. 2012; 33:1147–1155.Rzigalinski B. A., Carfagna C. S., Ehrich M. Cerium Oxide Nanoparticles in Neuroprotection and Considerations for Efficacy and Safety. Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol. 2017; 9(4): 10.1002/ wnan.1444.Rzigalinski B. A., Carfagna C. S., Ehrich M. Cerium Oxide Nanoparticles in Neuroprotection and Considerations for Efficacy and Safety. Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol. 2017; 9(4): 10.1002/wnan.1444.Hirst S.M., Karakoti A., Singh S., Self W., Tyler R., Seal S, Reilly C.M. Bio-distribution and in vivo antioxidant effects of cerium oxide nanoparticles in mice. Environ Toxicol. 2013; 28 (2): 107-118.Hirst S.M., Karakoti A., Singh S., Self W., Tyler R., Seal S. et al. Bio-distribution and in vivo antioxidant effects of cerium oxide nanoparticles in mice. Environ Toxicol. 2013; 28 (2): 107-118.Nelson B. C., Johnson M. E., Walker M. L., Riley K. R., Sims Ch. M. Antioxidant Cerium Oxide Nanoparticles in Biology and Medicine: Review. Antioxidants. 2016; 5(15); doi:10.3390/antiox5020015.Nelson B. C., Johnson M. E., Walker M. L., Riley K. R., Sims Ch. M. Antioxidant Cerium Oxide Nanoparticles in Biology and Medicine: Review. Antioxidants. 2016; 5(15); doi:10.3390/antiox5020015.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.