medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2025-104-9-1185-1190niigmlmedlit-5159Research ArticleПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ И ГИГИЕНИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕPREVENTIVE TOXICOLOGY AND HYGIENIC STANDARTIZATIONОценка цито- и пульмонотоксического действия наночастиц оксида свинца при хронической ингаляционной экспозиции (экспериментальное исследование)Assessment of cyto- and pulmonary toxicity of lead oxide nanoparticles following chronic inhalation exposure: An experimental studyhttps://orcid.org/0000-0002-1743-7642СутунковаМарина ПетровнаSutunkovaMarina P.

Доктор мед. наук, директор ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург, Россия

e-mail: marinasutunkova@yandex.ru

DSc (Medicine), Director, Yekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial Workers, Yekaterinburg, 620014, Russian Federation

e-mail: marinasutunkova@yandex.ru

marinasutunkova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0097-7845МинигалиеваИльзира АмировнаMinigalievaIlzira A.

Доктор биол. наук, зав. отд. токсикологии и биопрофилактики ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург, Россия

e-mail: ilzira-minigalieva@yandex.ru

DSc (Biology), head, Department of toxicology and bioprophylaxis, Yekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial Workers, Yekaterinburg, 620014, Russian Federation

e-mail: ilzira-minigalieva@yandex.ru

ilzira-minigalieva@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9384-8550ТажигуловаАнастасия ВалерьевнаTazhigulovaAnastasia V.

Мл. науч. сотр. отд. токсикологии и биопрофилактики ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург, Россия

e-mail: tazhigulovaav@ymrc.ru

Junior researcher, Department of bioprophylaxis, Yekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial Workers, Yekaterinburg, 620014, Russian Federation

e-mail: tazhigulovaav@ymrc.ru

tazhigulovaav@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5872-2001БушуеваТатьяна ВикторовнаBushuevaTatiana V.

Доктор мед. наук, вед. науч. сотр., зав. НПО Лабораторно-диагностических технологий ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург, Россия

e-mail: bushueva@ymrc.ru

DSc (Medicine ), head, Research and Production Association of Laboratory Diagnostic Technologies, Yekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial Workers, Yekaterinburg, 620014, Russian Federation

e-mail: bushueva@ymrc.ru

bushueva@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8517-2607ЛабзоваАлла КонстантиновнаLabzovaAlla K.

Науч. сотр. НПО Лабораторно-диагностических технологий ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург, Россия

e-mail: labzovaak@ymrc.ru

Researcher, Research and Production Association of Laboratory Diagnostic Technologies, Yekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial Workers, Yekaterinburg, 620014, Russian Federation

e-mail: labzovaak@ymrc.ru

labzovaak@ymrc.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1106-4301ПетрунинаЕкатерина МихайловнаPetruninaEkaterina M.

Мл. науч. сотр. отд. токсикологии и биопрофилактики ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург, Россия

e-mail: ekaterinab89@list.ru

Junior researcher, Department of toxicology and bioprophylaxis, Yekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial Workers, Yekaterinburg, 620014, Russian Federation

e-mail: ekaterinab89@list.ru

ekaterinab89@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7913-5586ОбуховаТатьяна ЮрьевнаObukhovaTatyana Yu.

Доктор мед. наук, вед. науч. сотр. отделения терапии и медицинской реабилитации ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург, Россия

e-mail: obuhova@ymrc.ru

DSc (Medicine), leading researcher, Department of therapy and medical rehabilitation, Yekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial Workers, Yekaterinburg, 620014, Russian Federation

e-mail: obuhova@ymrc.ru

obuhova@ymrc.ruФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Роспотребнадзора; ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияYekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial Workers; Ural State Medical University,Russian FederationФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» РоспотребнадзораРоссияYekaterinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial WorkersRussian Federation202521102025104911851190Copyright © Сутункова М.П., Минигалиева И.А., Тажигулова А.В., Бушуева Т.В., Лабзова А.К., Петрунина Е.М., Обухова Т.Ю., 20252025Сутункова М.П., Минигалиева И.А., Тажигулова А.В., Бушуева Т.В., Лабзова А.К., Петрунина Е.М., Обухова Т.Ю.Sutunkova M.P., Minigalieva I.A., Tazhigulova A.V., Bushueva T.V., Labzova A.K., Petrunina E.M., Obukhova T.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/5159Введение

Введение. В доступных источниках мы не обнаружили исследований, касающихся оценки пульмонотоксических эффектов наночастиц (НЧ) оксида свинца (PbO) при хронической ингаляционной экспозиции, чем и была обусловлена актуальность настоящей работы.

Материалы и методы

Материалы и методы. Хроническое воздействие наночастиц оксида свинца на крыс моделировали при помощи ингаляционной камеры типа «только нос», в которой крысам пять раз в неделю на протяжении четырёх месяцев по четыре часа в день поступали в зону дыхания наночастицы PbO размером 18,2 ± 4,2 нм в концентрации 0,215 мг/м3. По окончании эксперимента оценивали цитологические и биохимические показатели жидкости бронхоальвеолярного лаважа крыс, определяли функцию внешнего дыхания и проводили гистоморфологическое исследование лёгких.

Результаты

Результаты. Проявление ответной реакции организма в нижних дыхательных путях, спровоцированное ингаляционной экспозицией НЧ PbO, было выражено в компенсаторном увеличении числа нейтрофильных лейкоцитов (НЛ) и повышении соотношения нейтрофильных лейкоцитов к альвеолярным макрофагам (АМ). Также отмечено повышение показателей, отражающих фагоцитарную и функциональную активности клеточного ответа. Выявленные изменения гистологической картины лёгких крыс после хронической ингаляционной экспозиции к НЧ PbO подтверждают негативное влияние изучаемых наночастиц на морфологию лёгочной ткани, что подтверждают и патологические изменения функциональных параметров внешнего дыхания крыс.

Ограничения исследования

Ограничения исследования. Для эксперимента были использованы лабораторные животные только одного биологического вида и пола.

Заключение

Заключение. В проведённом экспериментальном исследовании выявлены цитотоксические эффекты в бронхоальвеолярном лаваже, гистопатологические нарушения в легочной ткани и изменения параметров внешнего дыхания крыс, отражающие процесс возможных патологических структурных и функциональных перестроек в дыхательной системе.

Соблюдение этических стандартов. Исследование было одобрено Этическим комитетом Екатеринбургского медицинского научного центра профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий, протокол № 4 от 12.07.2022 г.

Участие авторов

Участие авторов: Сутункова М.П., Минигалиева И.А. – концепция и дизайн исследования, научное редактирование; Тажигулова А.В. – сбор и обработка материала, проведение эксперимента, написание текста; Бушуева Т.В., Обухова Т.Ю. – научное редактирование; Лабзова А.К. – обработка материала, научное редактирование; Петрунина Е.М. – обработка материала, написание текста. Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех её частей.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Поступила

Поступила: 09.06.2025 / Принята к печати: 19.09.2025 / Опубликована: 20.10.2025

Introduction

Introduction. We have found no studies of pulmonary toxicity of lead oxide nanoparticles (PbO NPs) following chronic inhalation exposure in the world scientific literature.

Materials and methods

Materials and methods. Chronic inhalation exposure to lead oxide nanoparticles in rats sized 18.2±4.2 nm in the concentration of 0.215 mg/m3 for 4 hours a day, five times a week during 4 months was modeled using a “nose only” exposure chamber. After exposure cessation, we measured cytological and biochemical indices of the bronchoalveolar lavage fluid, performed histomorphological analysis of the lungs, and tested the external respiration function in the rodents.

Results

Results. The response in the lower respiratory tract induced by inhalation exposure to PbO NPs was manifested by a compensatory increase in the number of neutrophils and neutrophils to alveolar macrophage ratio. We also noted excessive values indicative of the phagocytic and functional activity of the cellular response. The revealed changes in the histological picture of the rat lungs following chronic inhalation exposure to PbO NPs suggest an adverse effect of the latter on the morphology of the lung tissue. In addition, we established pathological changes in the functional indices of external respiration in the animals.

Limitations

Limitations. Laboratory rats of the same biological species and sex were used for the experiment.

Conclusion

Conclusion. The experimental study revealed cytotoxic effects in the bronchoalveolar lavage, histopathological abnormalities in the lung tissue, and changes in the indices of external respiration in the rats, all reflecting the process of possible pathological structural and functional alterations in the respiratory system.

Compliance with ethical standards. The study was approved by the Ethics Committee of the Yekaterindicesinburg Medical Research Center for Prophylaxis and Health Protection in Industrial Workers (protocol No. 4 dated July 12, 2022).

Contribution

Contribution: Sutunkova M.P., Minigalieva I.A. – study conception and design, scientific editing; Tazhigulova A.V. – data collection and processing, conducting the experiment, writing text; Bushueva T.V., Obukhova T.Yu. – scientific editing; Labzova A.K. – data processing, scientific editing; Petrunina E.M. – data processing, writing text. All authors are responsible for the integrity of all parts of the manuscript and approval of its final version.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Acknowledgment

Acknowledgment. The study had no sponsorship.

Received

Received: June 9, 2025 / Revised: , 2025 / Accepted: September 19, 2025 / Published: October 20, 2025

наночастицы оксида свинцацитотоксичностьпульмонотоксичностьдыхательная системаlead oxide nanoparticlescytotoxicitypulmonary toxicityrespiratory systemReferencesБабанов С.А., Бараева Р.А. Поражения сердечно-сосудистой системы при профессиональных заболеваниях. Consilium Medicum. 2014; 16(1): 68–74. https://elibrary.ru/scjcgrBabanov S.A., Baraeva R.A. Lesions of the cardiovascular system in occupational diseases. Consilium Medicum. 2014; 16(1): 68–74. https://elibrary.ru/scjcgr (in Russian)Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., Дегтярёва Т.Д., Кузьмин С.В., Сутункова М.П., Минигалиева И.А. и др. К сравнительной характеристике токсичности и опасности частиц разного размера в нано- и микрометровом диапазонах. Здоровье населения и среда обитания – ЗНиСО. 2011; (5): 32–6. https://elibrary.ru/ntjvitKatsnelson B.A., Privalova L.I., Degtyareva T.D., Kuzmin S.V., Sutunkova M.P., Minigalieva I.A., et al. Comparative characterization of the biological gressivity of particles having different dimensions in nano- and micrometric ranges. Zdorov’e naseleniya i sreda obitaniya – ZNiSO. 2011; (5): 32–6. https://elibrary.ru/ntjvit (in Russian)Клинова С.В., Сутункова М.П., Минигалиева И.А., Привалова Л.И., Рябова Ю.В., Бушуева Т.В. Биохимические изменения жидкости бронхоальвеолярного лаважа крыс после однократного интратрахеального введения металлооксидных наночастиц. Медицина труда и экология человека. 2024; (2): 211–21.Klinova S.V., Sutunkova M.P., Minigalieva I.A., Privalova L.I., Ryabova Yu.V., Bushueva T.V. Biochemical changes in bronchoalveolar lavage fluid in rats after a single intratracheal injection of metal oxide nanoparticles. Meditsina truda i ekologiya cheloveka. 2024; (2): 211–21. (in Russian)Sutunkova M.P., Klinova S.V., Ryabova Yu.V., Tazhigulova A.V., Minigalieva I.A., Shabardina L.V., et al. Comparative evaluation of the cytotoxic effects of metal oxide and metalloid oxide nanoparticles: An experimental study. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24(9): 8383. https://doi.org/10.3390/ijms24098383Sutunkova M.P., Klinova S.V., Ryabova Yu.V., Tazhigulova A.V., Minigalieva I.A., Shabardina L.V., et al. Comparative evaluation of the cytotoxic effects of metal oxide and metalloid oxide nanoparticles: An experimental study. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24(9): 8383. https://doi.org/10.3390/ijms24098383Сутункова М.П., Минигалиева И.А., Клинова С.В., Рябова Ю.В., Тажигулова А.В., Шабардина Л.В. и др. Оценка острой токсичности наночастиц оксида свинца на крысах при ингаляционной экспозиции. Здоровье населения и среда обитания – ЗНИСО. 2023; 31(9): 24–30. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2023-31-9-24-30 https://elibrary.ru/pmuwvcSutunkova M.P., Minigalieva I.A., Klinova S.V., Ryabova Yu.V., Tazhigulova A.V., Shabardina L.V., et al. Acute toxicity induced by inhalation exposure to lead oxide nanoparticles in rats. Zdorov’e naseleniya i sreda obitaniya – ZNISO. 2023; 31(9): 24–30. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2023-31-9-24-30 https://elibrary.ru/pmuwvc (in Russian)Dumková J., Smutná T., Vrlíková L., Le Coustumer P., Večeřa Z., Dočekal B., 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(1): 55. https://doi.org/10.1186/s12989-017-0236-yDumková J., Smutná T., Vrlíková L., Le Coustumer P., Večeřa Z., Dočekal B., 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(1): 55. https://doi.org/10.1186/s12989-017-0236-yСутункова М.П., Соловьёва С.Н., Чернышов И.Н., Клинова С.В., Гурвич В.Б., Шур В.Я. и др. Проявления подострой системной токсичности наночастиц оксида свинца при ингаляционной экспозиции крыс. Токсикологический вестник. 2020; (6): 3–13. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2020-6-3-13 https://elibrary.ru/gpvvhaSutunkova M.P., Solovyeva S.N., Chernyshov I.N., Klinova S.V., Gurvich V.B., Shur V.Ya., et al. Manifestations of subacute systemic toxicity of lead oxide nanoparticles in rats after an inhalation exposure. Toksikologicheskii vestnik. 2020; (6): 3–13. https://doi.org/10.36946/0869-7922-2020-6-3-13 https://elibrary.ru/gpvvha (in Russian)Лебедев К.А., Понякина И.Д. Фагоцитарная активность нейтрофилов с поглощением латекса. В кн.: Иммунограмма в клинической практике: Введение в прикладную иммунологию. М.: Наука; 1990.Lebedev K.A., Ponyakina I.D. Phagocytic activity of neutrophils with latex absorption. In: Immunogram in Clinical Practice: Introduction to Applied Immunology [Immunogramma v klinicheskoi praktike: Vvedenie v prikladnuyu immunologiyu]. Moscow: Nauka; 1990. (in Russian)Arian M., Soleimani M. Practical calculation of mean, pooled variance, variance, and standard deviation, in meta-analysis studies. Nurs. Pract. Today. 2020; 7(1): 5–11. https://doi.org/10.18502/npt.v7i1.2294Arian M., Soleimani M. Practical calculation of mean, pooled variance, variance, and standard deviation, in meta-analysis studies. Nurs. Pract. Today. 2020; 7(1): 5–11. https://doi.org/10.18502/npt.v7i1.2294Privalova L.I., Katsnelson B.A., Osipenko A.B., Yushkov B.N., 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: 205–18. https://doi.org/10.1289/ehp.8035205Privalova L.I., Katsnelson B.A., Osipenko A.B., Yushkov B.N., 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: 205–18. https://doi.org/10.1289/ehp.8035205Katsnelson B.A., Privalova L.I., Kislitsina N.S., Podgaiko G.A. Correlation between cytotoxicity and fibrogenicity of silicosis-inducing dusts. Med. Lav. 1984; 75(6): 450–62.Katsnelson B.A., Privalova L.I., Kislitsina N.S., Podgaiko G.A. Correlation between cytotoxicity and fibrogenicity of silicosis-inducing dusts. Med. Lav. 1984; 75(6): 450–62.Денисенко С.А., Леканова С.С., Домнин С.Г., Привалова Л.И., Кацнельсон Б.А. Прогнозирование действия пылевых частиц различных форм кремнезема на организм с учетом их физико-химических свойств: пособие для врачей. Екатеринбург; 2003.Denisenko S.A., Lekanova S.S., Domnin S.G., Privalova L.I., Katsnelson B.A. Predicting Health Effects of Dust Particles of Various Forms of Silica Given Their Physicochemical Characteristics: A Manual for Medical Doctors [Prognozirovanie deistviya pylevykh chastits razlichnykh form kremnezema na organizm s uchetom ikh fiziko-khimicheskikh svoistv: posobie dlya vrachei]. Yekaterinburg; 2003. (in Russian)Галеева Р.Т., Долгушкина Г.В., Астафьева А.Н. Показатели клеточного и гуморального иммунитета при язвенной болезни двенадцатиперстной кишки у детей. Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. 2007; (4): 69–76. https://elibrary.ru/ldhdnhGaleeva R.T., Dolgushkina G.V., Astaf’eva A.N. Indicators of cellular and humoral immunity in pediatric cases of duodenal ulcer. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Povolzhskii region. Meditsinskie nauki. 2007; (4): 69–76. https://elibrary.ru/ldhdnh (in Russian)Levy D. The fat embolism syndrome. A review. Clin. Orthop. Relat. Res. 1990; (261): 281–6.Levy D. The fat embolism syndrome. A review. Clin. Orthop. Relat. Res. 1990; (261): 281–6.Кряжевских А.А., Кряжевских А.А., Субботина С.Н., Склярова Н.А. Влияние фосфорорганических соединений на функцию внешнего дыхания крыс при интратрахеальном и внутрижелудочном введении. Формулы фармации. 2021; 3(2): 60–5. https://doi.org/10.17816/phf72068 https://elibrary.ru/mguavjKryazhevskikh A.A., Kryazhevskikh A.A., Subbotina S.N., Sklyarova N.A. Effect of organophosphorus compounds on the external respiratory function in rats during intratracheal and intraperitoneal administration. Formuly farmatsii. 2021; 3(2): 60–5. https://doi.org/10.17816/phf72068 https://elibrary.ru/mguavj (in Russian)

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