Особенности бионакопления и токсического действия наночастиц оксида меди (II) при пероральном пути поступления в организм

Введение. Активное использование в различных сферах хозяйственной деятельности и крупнотоннажный характер производства обусловливают актуальность изучения эффектов наночастиц оксида меди (II) (НЧ CuO) на организм при пероральном пути поступления. 

Материал и методы. Размер частиц определяли методами растровой электронной микроскопии и динамического лазерного светорассеяния; удельную площадь поверхности — Брунауэра, Эммета и Теллера; общий объём пор — Баррета, Джойнера и Халенды. На крысах линии Wistar в соответствии с ГОСТ 32644-2014 изучена острая пероральная токсичноть НЧ CuO, многократную пероральную токсичность исследовали методом Лима. После многократной экспозиции определяли биохимические и гематологические показатели крови, концентрацию меди в органах, патоморфологические изменения тканей органов.

Результаты. Размер НЧ CuO в составе нативного порошка составил 45,86 нм, в водной суспензии – 307,40 нм, удельная площадь поверхности равна 17,70 м²/г, суммарный объём пор — 0,056 см³/г. По результатам однократной пероральной экспозиции значение LD₅₀ составило > 2000 мг/кг массы тела, что соответствует 3-му (ГОСТ 12.1.007-76) и 4-му (ГОСТ 32644-2014) классам опасности. При многократной пероральной экспозиции отмечено увеличение уровней активности АЛТ, АСТ, ЩФ, ЛДГ, амилазы, АОА и МДА; увеличено относительное число сегментоядерных нейтрофилов, количество лейкоцитов, снижено относительное число лимфоцитов. Концентрация меди при действии НЧ увеличивается в лёгких, печени, желудке, кишечнике, почках, головном мозге и крови. Установлены патоморфологические изменения в тканях печени, почек, желудка, тонкого и толстого кишечника, лёгких. 

Заключение. Полученные результаты доказывают наличие токсических свойств НЧ CuO и могут быть использованы в разработке профилактических мер для работников и потребителей, контактирующих с продукцией, содержащей в себе НЧ CuO.

1. Hou J., Wang X., Hayat T, Wang X. Ecotoxicological effects and mechanism of CuO nanoparticles to individual organisms. Environ Pollut. 2017; 221: 209-17.

2. Ameh T., Sayes C.M. The potential exposure and hazards of copper nanoparticles: A review. Environ Toxicol Pharmacol. 2019; 71: 1-8.

3. Copper Oxide (CuO) nanoparticles - Properties, Applications. Avaible at: https://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=3395 (accessed 03.09.2020).

4. Peng C., Shen C., Zheng S., et al. Transformation of CuO nanoparticles in the aquatic environment: influence of pH, electrolytes and natural organic matter. Nanomaterials (Basel). 2017; 7 (10): 1-16

5. Lee I-C., Ko J-W., Park S-H., et al. Comparative toxicity and biodistribution assessments in rats following subchronic oral exposure to copper nanoparticles and microparticles. Part Fibre Toxicol. 2016; 13 (56): 1-16.

6. Yahya R.A.M., Attia A.M., El-Banna S.G., et al. Hematotoxicity induced by copper oxide and/or zinc oxide nanoparticles in male albino rats. J Biotechnol. 2019; 3(4): 1-7.

7. El Bialy B.E., Hamouda R.A., Abd Eldaim M.A., et al. Comparative Toxicological Effects of Biologically and Chemically Synthesized Copper Oxide Nanoparticles on Mice. Int J Nanomedicine. 2020; 15: 3827-42.

8. Khatami M. Developmental phases of inflammation-induced massive lymphoid hyperplasia and extensive changes in epithelium is an experimental model of allergy: implications for a direct link between inflammation and carcinogenesis. Am J Ther. 2005; 12 (2): 117-26.

9. Струков А.И., Серов В.В. Паталогическая анатомия, 5-е изд. М: Литтерра; 2010.

10. Назаренко Г.И., Кишкун А.А. Клиническая оценка результатов лабораторных исследований, 20-е изд. М: Медицина; 2006.

11. Abboud H.E. Mesangial cell biology. Exp Cell Res. 2012; 318 (9): 979-58.

12. Fahmy B., Cormier S.A. Copper oxide nanoparticles induce oxidative stress and cytotoxicity in airway epithelial cells. Toxicol in Vitro. 2009; 23 (7): 1365-71.

13. Keshavarzi M., Khodaei F., Siavashpour A., Saeedi A., Mohammadi-Bardbori A. Hormesis Effects of Nano- and Micro-sized Copper Oxide. Iran J Pharm Res. 2019; 18(4): 2042-54.

14. Fahmy B., Cormier S.A. Copper oxide nanoparticles nduce oxidative stress and cytotoxicity in airway epithelial cells. Toxicol in Vitro. 2009; 23 (7): 1365-71.

15. Privalova L.I, Katsnelson B.A., Loginova N.V., 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 (7): 12379-406.