Содержание меди в органах и тканях белых крыс при пероральном введении нанокомпозита меди, инкапсулированного в полимерную матрицу арабиногалактана

Введение. На основе арабиногалактана создан комплекс гибридных нанобиокомпозитов, несущих на себе сбалансированное количество необходимых для организма макро- и микроэлементов. Особенностью действия наночастиц на организм является их способность легко проникать во все органы и ткани.

Цель исследования - изучение влияния арабиногалактана меди на содержание меди в основных тканях и органах крыс.

Материал и методы. Атомно-абсорбционным методом изучали содержание меди в органах и тканях крыс после 10-дневного внутрижелудочного введения раствора арабиногалактана меди в дозе 500 мкг на кг массы тела.

Результаты. Уровень меди выше 2 мкг/г отмечен в шерсти, почках, печени и сердце. Мозг и семенники содержали от 1 до 2 мкг/г меди. В тканях желудка, тонкого и толстого кишечника, тимуса, поджелудочной железы, глаза, селезёнки, лёгких и скелетных мышц и в крови - менее 1 мкг/г.

Заключение. Исследование распределения меди в органах крыс после перорального введения нанокомпозита оксида меди с арабиногалактаном продемонстрировало, что основными органами-мишенями для накопления элемента являются почки, печень, мозг, желудок. Различный характер накопления меди в тканях организма крыс, которым вводили арабиногалактан меди в виде нанокомпозита, может свидетельствовать о выборочной способности тканей и органов к накоплению этого элемента. Для дальнейшей работы по возможному применению препарата в лечебных целях необходимо учитывать особенности биораспределения и биоакумуляции в различных органах.

1. Qamar H., Rehman S., Chauhan D.K., Tiwari A.K., Upmanyu V. Green synthesis, characterization and antimicrobial activity of copper oxide nanomaterial derived from Momordica charantia. Int. J. Nanomedicine. 2020; 15: 2541-53. https://doi.org/10.2147/IJN.S240232

2. Jing C., Yan C.J., Yuan X.T., Zhu L.P. Biosynthesis of copper oxide nanoparticles and their potential synergistic effect on alloxan induced oxidative stress conditions during cardiac injury in Sprague-Dawley rats. J. Photochem. Photobiol. B. 2019; 198(9): 111557. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2019.111557

3. Александрова Г.П., Грищенко Л.А., Фадеева Т.В., Сухов Б.Г., Трофимов Б.А. Особенности формирования нанобиокомпозитов серебра и золота с антимикробной активностью. Нанотехника. 2010; (3): 34-42.

4. Трофимов Б.А., Сухов Б.Г. Нанокомпозиты медицинского назначения на основе природных полимеров. В кн.: «Наука и нанотехнологии». Материалы научной сессии президиума СО РАН. Новосибирск; 2007.

5. Shurygina I.A., Sukhov B.G., Fadeeva T.V., Umanets V.A., Shurygin M.G., Ganenko T.V., et al. Bacterial action of Ag(0)- antithrombotic sulfated arabinogalactannanocomposite: coevolution of initial nanocomposite and living microbial cell to a novel non-living nanocomposite. Nanomedicine. 2011; 7(6): 827-33. https://doi.org/10.1016/j.nano.2011.03.003

6. Ермакова М.Ф., Чистякова А.К., Щукина Л.В., Пшеничникова Т.А., Медведева Е.Н., Неверова Н.А. и соавт. Влияние арабиногалактана, выделенного из древесины лиственницы сибирской, на хлебопекарные достоинства муки мягкой пшеницы и качество хлеба. Химия растительного сырья. 2009; (1): 161-6.

7. Селезнева Н.В., Сергеев А.С., Гребенщиков А.В. Синбиотики - как функциональный компонент питания человека. Современные наукоёмкие технологии. 2009; (4): 67-8.

8. Сухов Б.Г., Трофимов Б.А. Наноструктурированные многофункциональные биополимеры и нанокомпозиты на их основе для диагностики и терапии. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2012; (5-1): 323-4.

9. Wright J.B., Lam K., Buret A.G., Olson M.T., Burrell R.T. Early healing events in a porcine model of contaminated wounds: effects of nanocrystalline silver on matrix metalloproteinases, cell apoptosis, and healing. Wound Repair Regen. 2002; 10(3): 11-5. https://doi.org/10.1046/j.1524-475x.2002.10308.x

10. Рахметова А.А., Алексеева Т.П., Богословская О.А., Лейпунский И.О., Ольховская И.П., Жигач А.Н. и соавт. Ранозаживляющие свойства наночастиц меди в зависимости от их физико-химических характеристик. Российские нанотехнологии. 2010; 5(3-4): 102-7.

11. Глущенко Н.Н., Богословская О.А., Ольховская И.П. Физико-химические закономерности биологического действия высокодисперсных порошков металлов. Химическая физика. 2002; 21(4): 79-85.

12. Tanaka Y.K., Ogra Y. Evaluation of copper metabolism in neonatal rats by speciation analysis using liquid chromatography hyphenated to ICP mass spectrometry. Metallomic. 2019; 11(10): 1679-86. https://doi.org/10.1039/c9mt00158a

13. Majewski M., Ognik K., Juśkiewicz J. Copper nanoparticles modify the blood plasma antioxidant status and modulate the vascular mechanisms with nitric oxide and prostanoids involved in Wistar rats. Pharmacol. Rep. 2019; 71(3): 509-16. https://doi.org/10.1016/j.pharep.2019.02.007

14. Cholewińska E., Juśkiewicz J., Ognik K. Comparison of the effect of dietary copper nanoparticles and one copper (II) salt on the metabolic and immune status in a rat model. J. Trace Elem. Med. Biol. 2018; 48(7): 111-7. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2018.03.017

15. Симонов П.В., Резниченко Л.С., Чекман И.С. Влияние наночастиц меди на клиническую картину и морфологические показатели крови при экспериментальной генерализованной инфекции у крыс. Вестник Витебского государственного университета. 2015; 14(4): 112-7. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0197083

16. Tomaszewska E., Muszyński S., Ognik K., Dobrowolski P., Kwiecień M., Juśkiewicz J., et al. Comparison of the effect of dietary copper nanoparticles with copper (II) salt on bone geometric and structural parameters as well as material characteristics in a rat model. J. Trace Elem. Med. Biol. 2017; 42(8): 103-10. https://doi.org/10.1016/j.jtemb.2017.05.002

17. Сизова Е.А., Мирошников С.А., Лебедев С.В., Глущенко Н.Н. Элементный состав печени при многократном введении наночастиц меди. Микроэлементы в медицине. 2011; 12(3-4): 67-9

18. Bugata L.S.P., Pitta Venkata P., Gundu A.R., Mohammed Fazlur R., Reddy U.A., Kumar J.M., et al. Acute and subacute oral toxicity of copper oxide nanoparticles in female albino Wistar rats. J. Appl. Toxicol. 2019; 39(5): 702-16. https://doi.org/10.1002/jat.3760

19. Tang H., Xu M., Shi F., Ye G., Lv C., Luo J., et al. Effects and mechanism of nano-copper exposure on hepatic cytochrome p450 enzymes in rats. Int. J. Mol. Sci. 2018; 19(7): 2140. https://doi.org/10.3390/ijms19072140

20. Privalova L.I., Katsnelson B.A., Loginova N.N., Gurvich V.B., Shur V.Y., Volamina I.E., 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. https://doi.org/10.3390/ijms150712379

21. Lee I.C., Ko J.W., Park S.H., Shin N.R., Shin I.S., Moon C., et al. Comparative toxicity and biodistribution assessments in rats following subchronic oral exposure to copper nanoparticles and microparticles. Part. Fibre Toxicol. 2016; 13(1): 56. https://doi.org/10.1186/s12989-016-0169-x

22. Богословская О.А., Сизова Е.А., Полякова В.С., Мирошников С.А., Лейпунский И.О., Ольховская И.П. и соавт. Изучение безопасности введения наночастиц меди с различными физико-химическими характеристиками в организм животных. Вестник Оренбургского государственного университета. 2009; (2): 124-7.

23. Унгуряну Т.Н., Гржибовский А.И. Краткие рекомендации по описанию, статистическому анализу и представлению результатов данных в научных публикациях. Экология человека. 2011; (5): 55-60.

24. Родионова Л.В. Физиологическая роль макро- и микроэлементов (обзор литературы). Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2005; (6): 195-9.

25. Leblondel G., Mauras Y., Allain P. Tissue distribution of some elements in rats. Biol. Trace Elem. Res. 1986; 10(4): 327-33. https://doi.org/org/10.1007/BF02802400

26. Sugawara N., Ikeda T., Sugawara C., Kohgo Y., Kato J., Takeichi N. Regional distribution of copper, zinc and iron in the brain in Long-Evans Cinnamon (LEC) rats with a new mutation causing hereditary hepatitis. Brain Res. 1992; 588(2): 287-90. https://doi.org/10.1016/0006-8993(92)91587-5

27. Reser S., Ferretti R., Fields M., Smith J.C. Role of dietary fructose in the enhancement of mortality and biochemical changes associated with copper deficiency in rats. Am. J. Clin. Nutr. 1983; 38(2): 214-22. https://doi.org/10.1093/ajcn/38.2.214