Ученые определяют минимальную дозу наномеди, опасную для организма

Влияние наночастиц оксида меди на организм лабораторных животных для определения их минимальной дозы, опасной для организма, изучил коллектив ученых России и Германии, 19 сентября сообщает пресс-служба Уральского федерального университета (УрФУ).

Исследование ученых поможет в дальнейшем при разработке методов ранней диагностики отравления наномедью.

Результаты проведенной работы исследователи представили в статье «Особенности реакции на субхроническое воздействие наночастиц оксида меди в низких дозах у крыс», опубликованной в журнале Scientific Reports.

При том что медь необходима организму человека, ее избыток опасен для здоровья, что доказано многочисленными научными исследованиями. Однако воздействие наночастиц меди на человека возможно во многих производствах, таких как металлургия, производство литий-ионных аккумуляторов, полиграфия и др.

Ранее научные исследования показали существенные изменения в составе крови, в активности антиоксидантных ферментов, патологические нарушения в костном мозге, селезенке, почках, печени, фрагментацию геномной ДНК у лабораторных животных, которым вводили большие дозы наночастиц оксида меди.

В эксперименте, проведенном учеными УрФУ, двум группам самцов белых крыс в течение шести недель вводили наночастицы оксида меди. Суммарная доза составила 18 и 36 мг на кг веса соответственно.

Такие дозы были выбраны потому, что большее количество наночастиц привело бы к уже известным вредным последствиям для организма животных. Эксперимент же должен был показать, оказывают ли меньшие дозы оксида меди влияние на организм на геномном и молекулярном уровнях.

По окончании этих шести недель исследователи проанализировали воздействие введенного токсиканта на кровь и внутренние органы животных. Результаты показали, что в митохондриях ядросодержащих клетках крови, которые в клетке отвечают за производство энергии, снизилась концентрация фермента сукцинатдегидрогеназы (СДГ).

Такие нарушения работы митохондрий отрицательно сказываются на работе всего организма. Дисфункция митохондрий считается ключевым фактором запуска и развития множества заболеваний, таких как болезни Альцгеймера, Хантингтона и Паркинсона, а также онкологических.

Одна из авторов статьи, сотрудница лаборатории «Стохастический транспорт наночастиц в живом организме» УрФУ и отдела токсикологии и биопрофилактики Екатеринбургского медицинского научного центра профилактики и охраны здоровья рабочих промышленных предприятий Юлия Рябова пояснила полученный результат экспериментов:

«Важно, что эффект от воздействия повреждающих агентов (это как сами наночастицы, так и оксидативный стресс, который они вызывают) проявлялся даже при введении испытанных доз нанооксида меди. Нам удалось зафиксировать некоторые предпосылки к развитию митохондриальной дисфункции. Негативное воздействие на нервную систему экспериментальных животных, вероятно, реализуется через первоначальное влияние нанооксида меди на экспрессию генов».

Нейродегенеративные эффекты у подопытных животных были связаны, полагают исследователи, с нарушением работы гиппокампа, органа в мозге, участвующего в механизмах формирования навигационных способностей, эмоций, внимания и памяти.

«Кроме того, повреждения затронули печень и почки лабораторных животных. Мы увидели это как на клеточном уровне, так и на уровне отдельных органов и всего организма, — подчеркнула Юлия Рябова. — Так, функции печени были нарушены, а в ее клетках зафиксированы дистрофические процессы. Наблюдались изменения, которые косвенно указывали и на повышение риска развития тромбозов, нарушения в работе иммунной системы и возникновение воспалительных процессов в организме».

По результатам эксперимента ученые сделали вывод, что суммарная доза наночастиц оксида меди в объеме 1 мг/кг, вводимого три раза в день в течение шести недель (общий объем 18 мг/кг массы тела), приближается к пороговому значению для крыс.

«Хорошо изучены эффекты от воздействия на живой объект высоких доз наночастиц меди. Однако сейчас во всем мире развивается тенденция к снижению уровня химической нагрузки на человека. Модернизация предприятий, совершенствование технологий, повышение эффективности систем фильтрации воздуха на производстве ведут к сокращению выбросов промышленностью загрязняющих веществ. Эти процессы требуют проверки воздействия на здоровье других, ранее не исследованных доз наночастиц меди», — объясняет Юлия Рябова значение проведенных исследований.

Проведенное исследование помогает определить пороговые значения, ниже которых не обнаруживаются вредные эффекты, а в перспективе оно может быть использовано для разработки методов ранней диагностики отравления медью, подвела итог Рябова.