Экспериментальная оценка биопрофилактического комплекса, направленного на повышение устойчивости к нейротоксическому действию наночастиц оксида свинца

Введение. Ранее на базе ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП были успешно экспериментально апробированы биопрофилактические комплексы, повышающие устойчивость организма против общетоксического, цитотоксического, генотоксического действия наночастиц тяжёлых металлов. Вместе с тем имеющиеся собственные данные и данные мировой литературы об особом нейротоксическом действии наночастиц свинца диктуют необходимость разработки и экспериментальной апробации биопрофилактического комплекса, направленного на снижение дисфункции нервной системы.

Цель исследования – разработка и экспериментальная апробация биопрофилактического комплекса, направленного на повышение устойчивости организма к нейротоксическому действию наночастиц оксида свинца.

Материал и методы. Объектом исследования стали белые аутбредные крысы-самки с начальной массой тела около 270 г, по 14 животных в каждой группе. Ингаляционную экспозицию моделировали с использованием НЧ PbO размером 18,2 ± 4,2 нм в концентрации 1,55 ± 0,06 мг/м³ 5 дней в 1-ю неделю по 4 ч в день в течение 4 недель.

Результаты. Анализ данных, полученных при оценке поведенческих реакций животных после ингаляционной экспозиции к НЧ PbO, выявил статистически значимое увеличение количества пересеченных квадратов, заглядываний в норки и отрывов передних лап от поверхности платформы. При гистоморфометрической оценке некоторых структур головного мозга крыс в группе животных, которые подвергались воздействию НЧ PbO, заметно снизилась толщина коры мозжечка. В препаратах зубчатого ядра мозжечка крыс в экспонированной свинцом группе наблюдали достоверное увеличение числа дегенеративно измененных нейронов и тенденцию к увеличению безъядерных нейронов. При этом в группе, принимавшей биопрофилактический комплекс на фоне ингаляционного воздействия НЧ оксида свинца аналогичные показатели стремились в сторону контрольных значений, что свидетельствует о снижении токсического эффекта мерами биологической профилактики.

Ограничение исследования. В исследовании не изучалось воздействие НЧ оксида свинца на крыс-самцов аналогичного возраста и массы. Не были оценены половые различия описанных токсических эффектов НЧ оксида свинца и протекторных эффектов биопрофилактики.

Заключение. Под влиянием биопротекторного комплекса было показано ослабление нейротоксических эффектов ингаляционного воздействия наночастиц свинца на экспериментальных животных.

Соблюдение этических стандартов. Исследование выполнено в соответствии с International guiding principles for biomedical research involving animals (the Council for International Organizations of Medical Sciences, the International Council For Laboratory Animal Science, 2012). Работа одобрена Локальным независимым этическим комитетом ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора (Протокол ЛЭК № 5 от 16.10. 2023 г.).

Участие авторов:
Минигалиева И.А. – научное редактирование;
Никогосян К.М. – проведение эксперимента, написание текста;
Сутункова М.П. – консультирование, научное редактирование;
Кунгурцева А.К. – проведение эксперимента, гистологические методики;
Петрунина Е.М. – гистологические методики;
Батенева В.А. – проведение эксперимента, сбор и обработка материала, написание текста.
Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила в редакцию: 27.09.2024 / Поступила после доработки: 01.11.2024 / Принята в печать: 25 февраля 2025 / Опубликована: 30 апреля 2025

1. Dumková J., Smutná T., Vrlíková L., et al. Sub-chronic inhalation of lead oxide nanoparticles revealed their broad distribution and tissue-specific subcellular localization in target organs. Part Fibre Toxicol. 2017; (14): 55.

2. Sutunkova M.P., Solovyeva S.N., Chernyshov I.N., Klinova S.V., Gurvich V.B., Shur V.Y., Shishkina E.V., Zubarev I.V., Privalova L.I., Katsnelson B.A. Manifestation of Systemic Toxicity in Rats after a Short-Time Inhalation of Lead Oxide Nanoparticles. International Journal of Molecular Sciences. 2020; 21(3): 690.

3. Sutunkova M.P., Minigalieva I.A., Shelomencev I.G., et al. Electron microscopy study on the transport of lead oxide nanoparticles into brain structures following their subchronic intranasal administration in rats. Sci Rep. 2022; (12): 19444.

4. Bláhová L., Nováková Z., Večeřa Z., Vrlíková L., Dočekal B., Dumková J., Křůmal K., Mikuška P., Buchtová M., Hampl A., Hilscherová K., Bláha L. The effects of nano-sized PbO on biomarkers of membrane disruption and DNA damage in a sub-chronic inhalation study on mice. Nanotoxicology. 2019; 14(2): 214–31.

5. Yanhua Cao, Huajie Liu, Qingzhao Li, Qian Wang, Wenli Zhang, Yinping Chen, Dong Wang, Yuan Cai. Effect of lead sulfide nanoparticles exposure on calcium homeostasis in rat hippocampus neurons. Journal of Inorganic Biochemistry. 2013; (126): 70–5.

6. Lebedová J., Nováková Z., Večeřa Z., Buchtová M., Dumková J., Dočekal B., Bláhová L., Mikuška P., Míšek I., Hampl A., Hilscherová K. Impact of acute and subchronic inhalation exposure to PbO nanoparticles on mice. Nanotoxicology. 2018; 12(4): 290–304.

7. Patwardhan A., Atchayaram N., Saini J., Girija M.S., Annapureddy J., Alumkadavath M., Chawla T., Shingavi L., Vengalil S. Lead Encephalopathy with Distinctive Brain Magnetic Resonance Imaging Findings. Neurol India. 2021; 69(5): 1421–3.

8. Janapareddy Vijaya Bhaskara Rao, Bhuma Vengamma, Thota Naveen, Vandanapu Naveen. Lead encephalopathy in adults. J. Neurosci Rural Pract. 2014; 5(2): 161–3.

9. Gottesfeld P., Pokhrel A.K. Review: Lead Exposure in Battery Manufacturing and Recycling in Developing Countries and Among Children in Nearby Communities. Journal of Occupational and Environmental Hygiene. 8; (9): 520–32.

10. Shubayev V.I., Strongin A.Y., Yaksh T.L. Structural homology of myelin basic protein and muscarinic acetylcholine receptor: Significance in the pathogenesis of complex regional pain syndrome. Molecular Pain. 2018; (14): 1744806918815005.

11. Martinsen V., Kursula P. Multiple sclerosis and myelin basic protein: insights into protein disorder and disease. Amino Acids. 2022; (54): 99–109.

12. Han Jun Kim, Jack W. Tsao, Ansley Grimes Stanfill. The current state of biomarkers of mild traumatic brain injury. JCI Insight. 2018; 3(1): e97–105.

13. Fehér J., Csomós G., Vereckei A. Free radical reactions in medicine. DM. Berlin, Heidelberg: Springer (1987). Toxicon. 1990; 28(10): 1244.