medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2017-96-10-961-965medlit-930Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL INVESTIGATIONSСтруктурно-функциональная оценка in vivo 2-недельного воздействия наносеребра и сульфата серебра на семенники мышейStructural-functional evaluation of in vivo 2-weeks oral exposure of silver nanoparticles and silver sulfate on the testicle of mice testicleБеляеваНаталия НиколаевнаBelyaevaNatalia N.

Доктор биол. наук, проф., зав. лаб. цитогистологии ФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Минздрава России, 119991, Москва.

e-mail: belnatnik@mail.ru

MD, PhD, DSci., Prof., Head of Laboratory of Cytohistology of Center for Strategic Planning and Management of Medical and Biological Health Risks, Moscow, 119121, Russian Federation.

e-mail: belnatnik@mail.ru

belnatnik@mail.ruЖурковВ. С.ZhurkovV. S.noemail@neicon.ruСычеваЛ. П.SychevaL. P.noemail@neicon.ruФГБУ «Центр стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью» Минздрава РоссииCenter for Strategic Planning and Management of Medical and Biological Health RisksФГБУ «Федеральный медицинский биофизический Центр им. А.И. Бурназяна» ФМБА РоссииA.I. Burnazyan Federal Medical Biophysical Centre2017211020209610961965Copyright © Беляева Н.Н., Журков В.С., Сычева Л.П., 20202020Беляева Н.Н., Журков В.С., Сычева Л.П.Belyaeva N.N., Zhurkov V.S., Sycheva L.P.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/930

При изучении воздействия наночастиц одно из центральных мест должны занимать исследования, направленные на выяснение последствий их влияния на структурно-функциональную целостность половых клеток, которые обеспечивают наследственную преемственность. При оценке воздействия наносеребра на многие органы не изучено его влияние in vivo на семенники. Поэтому целью исследования являлась оценка воздействия in vivo наносеребра и сульфата серебра на семенник и определение корреляционных связей с цитогенетическими и цитотоксическими показателями. Нами проведена морфофункциональная сравнительная оценка in vivo двухнедельного перорального воздействия наносеребра и сульфата серебра в четырёх концентрациях (0,1; 5; 50 и 500 мг/л) наносеребра размером 14нм, стабилизированных аравийской камедью 1:7 по массе и четырёх аналогичных концентраций сульфата серебра на семенник мышей СВАхС57Вl/6 массой 25-35 г. 2 группы были контрольными: интактные мыши и мыши, получавшие с водой камедь. Результаты оценивали по 7 структурно-функциональным показателям. Показано, что воздействие как наночастиц серебра, так и сульфата серебра в концентрации 500 мг/л приводит к достоверному увеличению деструктурированных семенных канальцев, представленных канальцами с малодифференцированным и разряженным семенным эпителием, достоверному снижению числа клеток Лейдига и тенденцией к снижению количества сперматид, числа сперматозоидов и клеток Сертоли, что указывает на угнетение сперматогенеза в равной мере как для наночастиц серебра, так и сульфата серебра. Отмечена корреляционная связь между повышением числа сперматид с апоптозом и уменьшением числа канальцев со сперматозоидами, указывающая на механизм гонадототоксического действия.

During the study of the effect of nanoparticles researches aimed at finding out the consequences of their influence on the structural and functional integrity of germ cells, which ensure genetic continuity must occupy the one of the central places. However, in the assessment of the impact of nanosilver on many organs its effect on the testicles in vivo was not studied. That’s why, the aim of the study was to assess in vivo the effect of nanosilver and silver sulfate on the testicle and to determine the correlation between cytogenetic and cytotoxic parameters. The comparative morphological in vivo evaluation of 2-weeks oral exposure of 4 concentrations (0.1; 5; 50 and 500 mg/l) of silver nanoparticles with size of 14.0 nm, stable arabian gum 1:7 by weight, and of 4 similar concentration of silver sulfate on the testicle of mice. The effect of silver nanoparticles and silver sulfate at the concentration of 500 mg/l is shown to lead to a significant increasing of destructured tubules with undifferentiated and depleted spermatic epithelium, significant decreasing in the number of Leydig cells and decreasing trend in the number of spermatidas, spermatozoons and Sertoli cells, which indicates to the inhibition of spermatogenesis in equal measure for both silver nanoparticles and silver sulfate. The pronounced correlation between the increase in the number of spermatidas with apoptosis and decreasing in the number of tubules with spermatozoon, indicating to the mechanism of gonadotoxic action.

наносеребросульфат серебрасеменниктоксичностьструктурно-функциональные исследованияsilver nanoparticlessilver sulfatetesticlemicetoxicitystructural-functional studyReferencesФилатов Б.Н., Бочарова Л.И., Клаучек В.В., Масленников А.А., Почепцев А.Я., Точилкина Л.П. Производство и применение наноматериалов (токсиколого-гигиенические проблемы). Medline.ru. 2015; 16(1): 259-66.Filatov B.N., Bocharova L.I., Klauchek V.V., Maslennikov A.A., Pocheptsev A.Ya., Tochilkina L.P. Production and use of nanomaterials (toxicological and hygienic problems). Medline.ru. 2015; 16(1): 259–66. (in Russian)Дурнев А.Д. Токсикология наночастиц. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2008; 145(1): 78-80.Dyrnev A.D. Toxicological of nanoparticls. Byulleten’ eksperimental’noy biologii i meditsiny. 2008; 145(1): 78–80. (in Russian)Беляева Н.Н., Гасимова З.М., Михайлова Р.И., Савостикова О.Н., Алексеева А.В. Морфофункциональная клеточная оценка динамики воздействия наночастиц серебра на печень крыс. Гигиена и санитария. 2014; 93(1): 51-4.Belyaeva N.N., Gasimova Z.M., Mikhaylova R.I., Savostikova O.N., Alekseeva A.V. Morphofunctional cells sessment of dinamics of silver nanoparticles exposure on the rat liver. Gigiena i sanitariya. 2014; 93(1): 51–4. (in Russian)Беляева Н.Н., Сычева Л.П., Синицына О.О., Савостикова О.Н., Юрченко В.В. Структурно-функциональная клеточная оценка наночастиц на различные органы теплокровных животных. В кн.: Нанотоксикология: Достижения. Проблемы и перспективы. Материалы научной конференции. Волгоград; 2014: 18-20.Belyaeva N.N., Sycheva L.P., Sinitsyna O.O., Savostikova O.N., Yurchenko V.V. Structural-functional cell assessment of nanoparticles in various organs of warm-blooded animals. In: Nanotoxicology: Achievements. Problems and Prospects. Materials of Scientific Conference [Nanotoksikologiya: Dostizheniya. Problemy i perspektivy. Materialy nauchnoy konferentsii]. Volgograd; 2014: 18–20. (in Russian)Беляева Н.Н., Аманмурадов А.Х., Гасимова З.М. Морфофункциональная оценка воздействия наносеребра и сульфата серебра на почки мышей. В кн.: Рахманин Ю.А., ред. Материалы Х Международного симпозиума «Экология человека и медико-биологическая безопа4сность населения». Москва-Ялта; 2015: 31-6.Belyaeva N.N., Amanmuradov A.Kh., Gasimova Z.M. Morphofunctional evaluation of the effects of nanosilver and sulphate of silver in the kidneys of mice. In: Rakhmanin Yu.A., ed. Materials of X International Symposium «Human Ecology and biomedical public safety» [Materialy X Mezhdunarodnogo simpoziuma «Ekologiya cheloveka i mediko-biologicheskaya bezopa4snost’ naseleniya»]. Moscow–Yalta; 2015: 31–6. (in Russian)Беляева Н.Н., Сычева Л.П. Морфофункциональная сравнительная оценка in vivo 2-недельного воздействия наночастиц серебра и сульфата серебра на печень мышей. Гигиена и санитария. 2016; 95(9): 899-902.Belyaeva N.N., Sycheva L.P. Comparative morphological evaluation of in vivo 2-week exposure to silver nanoparticles and silver sulfate on the liver of mice. Gigiena i sanitariya. 2016; 95(9): 899–902. (in Russian)Беляева Н.Н. Москва: Структурно-функциональная клеточная оценка воздействия наночастиц и нанопродукции на организм теплокровных животных. В кн.: Рахманин Ю.А., ред. Биомедицина ХХI века: достижения и перспективные направления развития. М.: РАЕН; 2016: 45-52.Belуaeva N.N. Structural-functional evaluation of cellular effects of nanoparticles and nanoenabled products on the organism of warm-blooded animals. In: Rakhmanin Yu.A., ed. Biomedicine of XXI Century: Achievements and Perspective Directions of Development [Biomeditsina KhKh1 veka: dostizheniya i perspektivnye napravleniya razvitiya]. Moscow: RAEN; 2016: 45–52. (in Russian)Sung J.Y., Ji J.H., Yoon J.U., Kim D.S., Song M.Y., Jeong J., et al. Lung function changes in Sprague-Dawley rats after prolonged inhalation exposure to silver nanoparticles. Inhal. Toxicol. 2008; 20(6): 567-74.Sung J.Y., Ji J.H., Yoon J.U., Kim D.S., Song M.Y., Jeong J., et al. Lung function changes in Sprague-Dawley rats after prolonged inhalation exposure to silver nanoparticles. Inhal. Toxicol. 2008; 20(6): 567–74.Sung J.Y., Ji J.H., Park J.D., Yoon J.U., Kim D.S., Jeon K.S., et al. Subchronic inhalation toxicity of silver nanoparticles. Toxicol. Sci. 2008; 108(2): 452-61.Sung J.Y., Ji J.H., Park J.D., Yoon J.U., Kim D.S., Jeon K.S., et al. Subchronic inhalation toxicity of silver nanoparticles. Toxicol. Sci. 2008; 108(2): 452–61.Hyun J.S., Lee B.S., Ryu H.Y. Effects of repeated silver nanoparticles exposure on the Histological structure and mucines of nasal respiratore mucosa in rats. Toxicol. Lett. 2008; 182(1-3): 24-8.Hyun J.S., Lee B.S., Ryu H.Y. Effects of repeated silver nanoparticles exposure on the Histological structure and mucines of nasal respiratore mucosa in rats. Toxicol. Lett. 2008; 182(1-3): 24–8.Belyaeva N.N. Approaches to morfоfunctional estimation of toxicity of nanoparticles. In: Production and Application of Nanomaterials in Russia Toxicological, Exposure and Regulatory Issues. International Research Workshop Proceedings. Moscow; 2009: 21.Belyaeva N.N. Approaches to morfоfunctional estimation of toxicity of nanoparticles. In: Production and Application of Nanomaterials in Russia Toxicological, Exposure and Regulatory Issues. International Research Workshop Proceedings. Moscow; 2009: 21.Kim Y.S., Song N.Y., Park J.D., Song R.S., Ryu H.R., Chug Y.H., et al. Subchronic oral toxicity of silver nanoparticles. Part. Fibre Toxicol. 2010; 7: 20.Kim Y.S., Song N.Y., Park J.D., Song R.S., Ryu H.R., Chug Y.H., et al. Subchronic oral toxicity of silver nanoparticles. Part. Fibre Toxicol. 2010; 7: 20.Johnston H.J., Hutchison G., Christensen F.M., Peters S., Hankin S., Stone V. A review of the in vivo and in vitro toxicity of silver and gold particulates: Particle attributes and biological mechanisms responsible for the observed toxicity. Crit. Rev. Toxicol. 2010; 40(4): 328-46.Johnston H.J., Hutchison G., Christensen F.M., Peters S., Hankin S., Stone V. A review of the in vivo and in vitro toxicity of silver and gold particulates: Particle attributes and biological mechanisms responsible for the observed toxicity. Crit. Rev. Toxicol. 2010; 40(4): 328–46.Seltenrich N. Nanosilver: Weighing the risks and benefits. Environ. Health Perspect. 2013; 121(7): A220-5.Seltenrich N. Nanosilver: Weighing the risks and benefits. Environ. Health Perspect. 2013; 121(7): A220–5.Katsnelson B.A., Privalova L.I., Gurvich V.B,. Makeyev O.H., Shur V.V., Beikin Y.B.еt al. Comparative in vivo assessment of some adverse bioeffects of equidimensional gold and silver nanoparticles and the attenuation of attenuation of nanosilver,s effects with a complex of unnocuous bioprotectors. Int. J. Mol. Sci. 2013; 14(2): 2449-83.Katsnelson B.A., Privalova L.I., Gurvich V.B,. Makeyev O.H., Shur V.V., Beikin Y.B.еt al. Comparative in vivo assessment of some adverse bioeffects of equidimensional gold and silver nanoparticles and the attenuation of attenuation of nanosilver,s effects with a complex of unnocuous bioprotectors. Int. J. Mol. Sci. 2013; 14(2): 2449–83.Wiwanitkit V., Sereemaspun A., Rojanathanes R. Effect of gold nanoparticles on spermatozoa: the first world report. Fertil. Steril. 2009; 91(1): e7-8.Wiwanitkit V., Sereemaspun A., Rojanathanes R. Effect of gold nanoparticles on spermatozoa: the first world report. Fertil. Steril. 2009; 91(1): e7–8.Moretti E., Terzuoli G., Renieri T., Iacoponi F., Castellini C., Giordano C., et al. In vitro effect of gold and silver nanoparticles on human spermatozoa. Andrologia. 2012; 45(6): 392-6.Moretti E., Terzuoli G., Renieri T., Iacoponi F., Castellini C., Giordano C., et al. In vitro effect of gold and silver nanoparticles on human spermatozoa. Andrologia. 2012; 45(6): 392–6.Taylor U., Barchanski A., Kues W., Barcikowski S., Rath D. Impact of Metal Nanoparticles on Germ Cell Viability and Functionality. Reprod. Dom. Anim. 2012; 47(Suppl. 4): 359-68.Taylor U., Barchanski A., Kues W., Barcikowski S., Rath D. Impact of Metal Nanoparticles on Germ Cell Viability and Functionality. Reprod. Dom. Anim. 2012; 47(Suppl. 4): 359–68.Tiedemann D., Taylor U., Rehbock C., Jakobi J., Klein S., Kues W.A., et al. Reprotoxicity of gold, silver, and gold-silver alloy nanoparticles on mammalian gametes. Analyst. 2014; 139(5): 931-42.Tiedemann D., Taylor U., Rehbock C., Jakobi J., Klein S., Kues W.A., et al. Reprotoxicity of gold, silver, and gold-silver alloy nanoparticles on mammalian gametes. Analyst. 2014; 139(5): 931–42.Павлюченкова С.М. Изучение закономерностей развития мужских половых клеток Сертоли у мышей после различных экспериментальных воздействий: Автореф. дисс.. канд. биол. наук. М.; 2015.Pavlyuchenkova S.M. The study of patterns development of male sex Sertoli cells in mice after the different experimental influences: Diss. Moscow; 2015. (in Russian)Почепцев А.Я., Великородная Ю.И., Филатов Б.Н. Влияние наночастиц золота на пролиферативную активность клеток крыс. Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2012; (2): 47-50.Pocheptsev A.Ya., Velikorodnaya Yu.I., Filatov B.N. The influence of gold nanoparticles on proliferative activity of cells of rats. Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta. 2012; (2): 47–50. (in Russian)Сычева Л.П., Муравьева Л.В., Журков В.С., Михайлова Р.И., Савостикова А.Н., Алексеева А.В. и др. Изучение мутагенного и цитотоксического действия наносеребра и сульфата серебра в половых клетках мышей in vivo. Российские нанотехнологии. 2016; 11(3-4): 95-100.Sycheva L.P., Murav’eva L.V., Zhurkov V.S., Mikhaylova R.I., Savostikova A.N., Alekseeva A.V., et al. Study of the mutagenic and cytotoxic effects of nanosilver and silver sulphate in germ cells of mice in vivo. Rossiyskie nanotekhnologii. 2016; 11(3-4): 95–100. (in Russian)Клетки Сертоли. Функции клеток Сертоли. Medicalplanet. Available at: http://medicalplanet.su/diagnostica/417.htmlSertoli Cells. Functions of Sertoli cells. Medicalplanet. Available at: http://medicalplanet.su/diagnostica/417.html (in Russian)

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