Preview

Токсикологический вестник

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

НОВЫЕ ДАННЫЕ К ВОПРОСУ ОБ ИНФОРМАТИВНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ НА КЛЕТОЧНЫХ КУЛЬТУРАХ ДЛЯ ОЦЕНКИ СРАВНИТЕЛЬНОЙ И КОМБИНИРОВАННОЙ ТОКСИЧНОСТИ МЕТАЛЛООКСИДНЫХ НАНОЧАСТИЦ

Полный текст:

Аннотация

Изолированное и комбинированное повреждающее действие наночастиц (НЧ) PbO и CuO оценены на стабильной линии человеческих фибробластов с помощью трёх различных показателей цитотоксичности, основанных на снижении (а) дегидрогеназной активности клеток (МТТ-тест); (б) содержания АТФ (тест на жизнеспособность культуры по интенсивности люминесценции); (в) интегральной оценки клеточной пролиферации, распластывания и прикрепления к поверхности по электрическому импедансу («нормализованный клеточный индекс»). По всем этим показателям продемонстрирована для обоих видов метало-оксидных наночастиц чёткая зависимость повреждения клетки от их концентрации, адекватно описываемая гиперболической функцией, в то время как при одном и том же уровне воздействия количественные характеристики цитотоксичности PbO-НЧ в сравнении с CuO-НЧ схожи. Последнее ранее наблюдалось и в субхроническом эксперименте на крысах. Математически описанная с помощью методологии построения поверхности отклика комбинированная цитотоксичность наночастиц in vitro найдена неоднозначной, что также согласуется с выводами из эксперимента на крысах с теми же наночастицами.

Об авторах

Т. В. Бушуева
ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора
Россия

Бушуева Татьяна Викторовна - кандидат медицинских наук, заведующая Научно-производственным отделом Лабораторно-диагностических технологий.

620014, Екатеринбург


И. А. Минигалиева
ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора
Россия

Минигалиева Ильзира Амировна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией промышленной токсикологии.

620014, Екатеринбург


В. Г. Панов
Институт промышленной экологии, УрО РАН
Россия

Панов Владимир Григорьевич - кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории математического моделирования в экологии и медицине.

620990, Екатеринбург



А. Н. Кузнецова
ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора
Россия

Кузнецова Алиса Николаевна - лаборант-исследователь НПО Лабораторно-диагностических технологий.

620014, Екатеринбург



А. С. Наумова
ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора
Россия

Наумова Анна Сергеевна - лаборант-исследователь НПО Лабораторно-диагностических технологий.

620014, Екатеринбург



М. П. Cутункова
ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора
Россия

Сутункова Марина Петровна - кандидат медицинских наук, заведующий лабораторией токсикологии среды обитания.

620014, Екатеринбург



В. Я. Шур
Институт естествознания и математики, Уральский федеральный университет
Россия

Шур Владимир Яковлевич - доктор физико-математических наук, профессор, директор Центра коллективного пользования «Современные нанотехнологии».

620000, Екатеринбург



Е. В. Шишкина
Институт естествознания и математики, Уральский федеральный университет
Россия

Шишкина Екатерина Владимировна - кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Центра коллективного пользования «Современные нанотехнологии».

620000, Екатеринбург


В. Б. Гурвич
ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора
Россия

Гурвич Владимир Борисович - доктор медицинских наук, директор.

620014, Екатеринбург



Б. А. Кацнельсон
ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора
Россия

Кацнельсон Борис Александрович - доктор медицинских наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, заведующий отделом токсикологии и биопрофилактики.

620014, Екатеринбург


Список литературы

1. Minigalieva, I.A., Bushueva, T.V., Froehlich, E., Meindl C., Panov V.G, Varaksin A.N, Shur V. Ya, Shishkina E.V., Gurvivh V.B., Katsnelson B.A. Are in vivo and in vitro assessments of comparative and combined toxicity of the same metallic nanoparticles compatible, or contradictory, or both? A juxtaposition of data obtained in respective experiments with NiO and Mn3O4 nanoparticles. Food Chem. Toxicol. 2017; 109: 393-4

2. Минигалиева И.А., Бушуева Т. В., Панов В. Г., Вараксин А.Н., Шур В.Я., Шишкина Е.В., Гурвич В.Б., Кацнельсон Б.А. Некоторые аспекты оценки токсичности металло- оксидных наночастиц на клеточных культурах (на примере NiO и Mn3O4). Токсикологический вестник. 205: 35-43.

3. Minigalieva I.A., Bushueva, T.V., Panov V.G., Shur V. Ya, Shishkina E.V., Gurvivh V.B., Katsnelson B.A. Some aspects of metal oxide nanoparticles toxicity assessment on cell cultures as exemplified by NiO and Mn3OToxicological Review. 205: 35-43 (in Russian).

4. Katsnelson B.A., Privalova L.I., Sutunkova M.P., Minigalieva IA, Gurvich V.B., Shur V.Y., et al. Experimental research into metallic and metal oxide nanoparticle toxicity in vivo, In: B. Yan, H. Zhou, J. Gardea-Torresdey (Eds.). “Bioactivity of Engineered Nanoparticles", Springer; 2017; Chapter 11: 259-319.

5. Karlsson, H.L., Cronholm, P., Gustafsson, J., Moller, L. Copper oxide nanoparticles are highly toxic: A comparison between metal oxide nanoparticles and carbon nanotubes. Chem. Res. Toxicol. 2008; 21: 1726-1732.

6. Studer, A.M., Limbach, L.K., van Duc, L., Krumeich, F., Athanassiou, E.K., Gerber, L.C., Moch, H., Stark, W.J. Nanoparticle cytotoxicity depends on intracellular solubility: Comparison of stabilized copper metal and degradable copper oxide nanoparticles. Toxicol. 2010; Lett. 1: 169-174.

7. Cronholm, P., Karlsson, H.L., Hedberg, J., Lowe, T.A., Winnberg, L., Elihn, K., Wallinder, I.O., Moller, L. Intracellular uptake and toxicity of Ag and CuO nanoparticles: A comparison between nanoparticles and their corresponding metal ions. Small. 2013; 8: 970-982.

8. Cuillel, M., Chevallet, M., Charbonnier, P., Fauquant, C., Pignot-Paintrand, I., Arnaud, J., Cassio, D., Michaud-Soret, I., Mintz, E. Interference of CuO nanoparticles with metal homeostasis in hepatocytes under sub-toxic conditions. Nanoscale. 2014; 16: 1707-1715.

9. Privalova L.I., Katsnelson B.A., Loginova N.V., Gurvich V.B., Shur V.Y., Valamina I.E., et al. Subchronic Toxicity of Copper Oxide Nanoparticles and Its Attenuation with the Help of a Combination of Bioprotectors. Int J Mol Sci. 2014; 15: 12379-12406.

10. Bondarenko, O., Ivask, A., Kakinen, A., Kahru A. Sub-toxic effects of CuO nanoparticles on bacteria: Kinetics, role of Cu ions and possible mechanisms of action. Environ. Pollut. 2012; 169: 81-89.

11. Pang, C., Selck, H., Misra, S.K., Berhanu, D., Dybowska, A., Valsami-Jones, E., Forbes, V.E. Effects of sediment-associated copper to the deposit-feeding snail, Potamopyrgus antipodarum: A comparison of Cu added in aqueous form or as nano- and micro-CuO particles. Aquat. Toxicol. 2012; 15: 114-122.

12. Magaye, R., Zhao, J., Bowman, L., Ding, M. Genotoxicity and carcinogenicity of cobalt-, nickel- and copper-based nanoparticles. Exp. Ther. Med. 2012; 4: 551-561.

13. Liao, M., Liu, H. Gene expression profiling of nephrotoxicity from copper nanoparticles in rats after repeated oral administration. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2012; 34: 67-80.

14. Xu, J., Li, Z., Xu, P., Xiao, L., Yang, Z. Nanosized copper oxide induces apoptosis through oxidative stress in podocytes. Arch. Toxicol. 2013; 87: 1067-1073.

15. Sizova, E., Miroshnikov, S., Polyakova, V., Gluschenko, N., Skalny, A. Copper nanoparticles as modulators of apoptosis and structural changes in tissues. J. Biomater. Nanobiotechnol. 2012; 3: 97-104.

16. Gomes, T., Araujo, O., Pereira, R., Almeida, A.C., Cravo, A., Bebianno, M.J. Genotoxicity of copper oxide and silver nanoparticles in the mussel Mytilus galloprovincialis. Mar. Environ. Res. 2013; 84: 51-59.

17. Alarifi, S., Ali, D., Verma, A., Alakhtani, S., Ali, B.A. Cytotoxicity and genotoxicity of copper oxide nanoparticles in human skin keratinocytes cells. Int. J. Toxicol. 2013; 32: 296-307.

18. Minigalieva, I.A., Katsnelson, B.A., Panov, V.G., Privalova, L.I., Varaksin, A.N., Gurvich, V.B., Sutunkova, M.P., Shur, V.Ya., Shishkina, E.V., Valamina, I.E., Zubarev, I.V., Makeyev, O.H., Meshtcheryakova, E.Y., Klinova, S.V. In vivo toxicity of copper oxide, lead oxide and zinc oxide nanoparticles acting in different combinations and its attenuation with a complex of innocuous bio-protectors. Toxicology. 2017; 380: 72-93.

19. Amiri, A., Mohammadi, M., Shabani, M. Synthesis and Toxicity Evaluation of Lead Oxide (PbO) Nanoparticles in Rats. Electronic J Biol. 2016; 12(2): 110-114.

20. Dumkova, J., Smutna, T., Vrlikova, L., Le Coustumer, P., Vecera, Z., Docekal, B., Mikuska, P., Capka, L., Fictum, P., Hampl, A., Buchtova M. Sub-chronic inhalation of lead oxide nanoparticles revealed their broad distribution and tissue-specific subcellular localization in target organs. Part Fibre Toxicol. 2017; 14(1):

21. Miri, A., Sarani, M., Hashemzadeh, A., Mardani Z., Darroudi, M., 20Biosynthesis and cytotoxic activity of lead oxide nanoparticles. Green Chemistry Letters and Reports. 2018; 11(4): 567-572.

22. Ng, D., Chu, Y., Tan, S., Wang, S., Lin, Y., Chu, C., Soo, Y., Song, Y., Chen, P. In vivo evidence of intestinal lead dissolution from lead dioxide (PbO2) nanoparticles and resulting bioaccumulation and toxicity in medaka fish. Environ. Sci.: Nano. 2019; 6: 580-5

23. Cimpan, M.R, Mordal, T., Scholermann J., Allouni Z.E., Pliquett U., Cimpan, E. An impedance-based high-throughput method for evaluating the cytotoxicity of nanoparticles. Journal of Physics: Conf. Ser. 2013; 429, 012026.

24. Varaksin A.N., Katsnelson B.A., Panov V.G., Privalova L.I., Kireyeva E.P., Valamina I.E., et al. Some considerations concerning the theory of combined toxicity: a case study of subchronic experimental intoxication with cadmium and lead. Food Chem Toxicol. 2014; 64: 144-156.

25. Minigalieva I.A., Katsnelson B.A., Panov V.G., Varaksin A.N., Gurvich V.B., Privalova L.I., et al. Experimental study and mathematical modeling of toxic metals combined action as a scientific foundation for occupational and environmental health risk assessment. A summary of results obtained by the Ekaterinburg research team (Russia). Toxicol Rep. 2017; 4C: 194-201.

26. Privalova, L.I., Katsnelson, B.A., Osipenko, A.B., Yushkov, B.H., Babushkina, L.G. Response of a phagocyte cell system to products of macrophage breakdown as a probable mechanism of alveolar phagocytosis adaptation to deposition of particles of different cytotoxicity. Environ. Health Perspect. 1980; 35: 205-218.


Для цитирования:


Бушуева Т.В., Минигалиева И.А., Панов В.Г., Кузнецова А.Н., Наумова А.С., Cутункова М.П., Шур В.Я., Шишкина Е.В., Гурвич В.Б., Кацнельсон Б.А. НОВЫЕ ДАННЫЕ К ВОПРОСУ ОБ ИНФОРМАТИВНОСТИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ НА КЛЕТОЧНЫХ КУЛЬТУРАХ ДЛЯ ОЦЕНКИ СРАВНИТЕЛЬНОЙ И КОМБИНИРОВАННОЙ ТОКСИЧНОСТИ МЕТАЛЛООКСИДНЫХ НАНОЧАСТИЦ. Токсикологический вестник. 2019;(4):16-22.

For citation:


Bushueva T.V., Minigalieva I.A., Panov V.G., Kuznetsova A.N., Naumova A.S., Sutunkova M.P., Shur V.Y., Shishkina Е.V., Gurviсh V.B., Katsnelson B.A. NEW DATA ON THE QUESTION OF INFORMATIVENESS OF EXPERIMENTS ON CELL CULTURES FOR ASSESSMENT OF COMPARATIVE AND COMBINED TOXICITY OF METAL OXIDE NANOPARTICLES. Toxicological Review. 2019;(4):16-22. (In Russ.)

Просмотров: 93


ISSN 0869-7922 (Print)