Биологическая профилактика цитотоксического действия наночастиц оксида свинца (экспериментальное исследование)

Введение. В индустриальных странах свинец часто обнаруживается в воздухе рабочей зоны как основной или побочный продукт различных технологических процессов, в том числе в виде частиц нанометрового диапазона (НЧ). Действие НЧ на клеточном уровне связано с развитием цитотоксической реакции. В контексте данной работы снижение цитотоксического эффекта от воздействия НЧ оксида свинца (PbO) осуществлялось средствами, повышающими естественную резистентность организма, – компонентами биопрофилактического комплекса (БПК).

Материалы и методы. Исследование проведено на белых крысах-самках, которые 5 дней в неделю, по 4 ч в день, в течение 4 нед подвергались ингаляционному воздействию НЧ PbO, при этом половина животных в течение всего периода экспозиции получала БПК вместе с питьём и кормом. После завершения эксперимента оценивали гематологические показатели крыс, цитологические и биохимические параметры бронхоальвеолярного лаважа (БАЛЖ). Статистическую обработку производили при помощи t-критерия Стьюдента.

Результаты. Ингаляционное воздействие НЧ PbO индуцировало у экспериментальных животных негативные изменения показателей крови, цитологических и биохимических параметров БАЛЖ, которые были нивелированы применением БПК, о чём свидетельствовала их нормализация до уровня значений в контрольной группе.

Ограничения исследования. Для эксперимента были использованы лабораторные животные только одного биологического вида и пола. Токсикант использовали в одной дозе. Исследование было ограничено изучением основных показателей цитотоксического действия.

Заключение. В данном экспериментальном исследовании показано положительное влияние компонентов БПК, направленное на нивелирование цитотоксического действия экспозиции наночастиц оксида свинца на организм крыс.

Соблюдение этических стандартов. Исследование было одобрено Этическим комитетом Екатеринбургского медицинского научного центра профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий, протокол № 5 от 16.10.2023 г.

Участие авторов:
Минигалиева И.А. – концепция и дизайн исследования, научное редактирование статьи;
Тажигулова А.В. – обработка материала, редактирование текста статьи, написание текста;
Сутункова М.П. – концепция и дизайн исследования, научное редактирование статьи;
Шабардина Л.В. – проведение эксперимента, обработка данных;
Никогосян К.М. – проведение эксперимента, обработка данных;
Батенева В.А. – написание текста статьи.
Все соавторы – утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех её частей.

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

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

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

1. Искакова Д.Т., Хафизова Н.Р., Аронбаев С.Д., Аронбаев Д.М. Тяжелые металлы и их влияние на здоровье человека. In The World Of Science and Education. 2024; (15): 3–8.

2. Сутункова 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/pmuwvc

3. Кашуба Н.А. Особенности взаимодействия свинца с кожей человека. Лабораторная диагностика. Восточная Европа. 2015; (3–4): 194–201. https://elibrary.ru/umtrnx

4. Xuan L., Ju Z., Skonieczna M., Zhou P.K., Huang R. Nanoparticles-induced potential toxicity on human health: Applications, toxicity mechanisms, and evaluation models. MedComm (2020). 2023; 4(4): e327. https://doi.org/10.1002/mco2.327

5. Sutunkova M.P., Solovyeva S.N., Chernyshov I.N., Klinova S.V., Gurvich V.B., Shur V.Ya., et al. Manifestation of systemic toxicity in rats after a short-time inhalation of lead oxide nanoparticles. Int. J. Mol. Sci. 2020; 21(3): 690. https://doi.org/10.3390/ijms21030690

6. Сутункова М.П., Кашанская Е.П., Соловьева С.Н., Минигалиева И.А., Гоголева О.И., Васильева А.В. Влияние препарата «лимфомиозот» на цитотоксическое действие кристаллического диоксида кремния. Гигиена и санитария. 2021; 100(6): 605–9. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-6-605-609 https://elibrary.ru/tgdqob

7. Privalova 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.8035205

8. 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/ijms24098383

9. Sutunkova M.P., Katsnelson B.A., Privalova L.I., Gurvich V.B., Konysheva L.K., Shur V.Ya., et al. On the contribution of the phagocytosis and the solubilization to the iron oxide nanoparticles retention in and elimination from lungs under long-term inhalation exposure. Toxicology. 2016; 363–4: 19–28. https://doi.org/10.1016/j.tox.2016.07.006

10. Привалова Л.И., Кацнельсон Б.А., Минигалиева И.А., Сутункова М.П., Макеев О.Г., Валамина И.Е. и др. Биопрофилактика в системе управления профессиональными рисками, связанными с воздействием металлсодержащих наночастиц. Гигиена и санитария. 2017; 96(12): 1187–91. https://elibrary.ru/yqxmsa

11. Минигалиева И.А., Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., Сутункова М.П., Гурвич В.Б., Шур В.Я. и др. Способ повышения устойчивости организма к хроническому комбинированному токсическому действию наночастиц оксида никеля и оксида марганца. Патент РФ № 2597157; 2016. https://elibrary.ru/zexilz

12. Privalova L.I., Sutunkova M.P., Minigalieva I.A., Gurvich V.B., Makeyev O.G., Valamina I.V., et al. Main results obtained in a series of animal experiments for the assessment of the organism’s responses to metallic nanoparticles exposure. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2018; 443(1): 012025. https://doi.org/10.1088/1757-899X/443/1/012025

13. Кондрашова М.Н., Захарченко М.В., Хундерякова Н.В., Маевский Е.И. Цитобиохимический способ определения активности сукцинатдегидрогеназы, окисления эндогенной янтарной кислоты, сигнального действия микромолярных концентраций янтарной кислоты, его применение для количественной оценки уровня адренергической регуляции в организме, среда и набор для осуществления способа. Патент РФ № 2364868; 2007. https://elibrary.ru/glvxrn

14. Кацнельсон Б.А., Дегтярева Т.Д., Привалова Л.И. Принципы биологической профилактики профессиональной и экологически обусловленной патологии от воздействия неорганических веществ. Екатеринбург; 1999.

15. Шапиро Н.А. Цитологическая диагностика заболеваний легких = lung cytopathology. М.: Репроцентр; 2005. https://elibrary.ru/qlkhqj

16. Riss T.L., Moravec R.A. Use of multiple assay endpoints to investigate the effects of incubation time, dose of toxin, and plating density in cell-based cytotoxicity assays. Assay Drug Dev. Technol. 2004; 2(1): 51–62. https://doi.org/10.1089/154065804322966315

17. Рыспекова Н.Н., Нурмухамбетов А.Н., Аскарова А.Е., Аканов А.А. Роль тяжелых металлов в развитии анемий (обзор литературы). Вестник Казахского Национального медицинского университета. 2013; (3–2): 46–51. https://elibrary.ru/yofboa

18. Flora G., Gupta D., Tiwari A. Toxicity of lead: A review with recent updates. Interdiscip. Toxicol. 2012; 5(2): 47–58. https://doi.org/10.2478/v10102-012-0009-2

19. Минигалиева И.А., Сутункова М.П., Клинова С.В., Соловьева С.Н., Привалова Л.И., Гурвич В.Б. и др. Экспериментальное изучение кардиотоксического действия наночастиц оксида свинца при разных путях поступления в организм. Здоровье населения и среда обитания – ЗНИСО. 2020; (9): 67–72. https://doi.org/10.35627/2219-5238/2020-330-9-67-72 https://elibrary.ru/dfbngh

20. Dumková J., Smutná Т., 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-y

21. Guidotti T.L., McNamara J., Moses M.S. The interpretation of trace element analysis in body fluids. Indian J. Med. Res. 2008; 128(4): 524–32.

22. Zhang J., Su P., Xue C., Wang D., Zhao F., Shen X., et al. Lead disrupts mitochondrial morphology and function through induction of ER stress in model of neurotoxicity. Int. J. Mol. Sci. 2022; 23(19): 11435. https://doi.org/10.3390/ijms231911435

23. An J., Cai T., Che H., Yu T., Cao Z., Liu X., et al. The changes of miRNA expression in rat hippocampus following chronic lead exposure. Toxicol. Lett. 2014; 229(1): 158–66. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2014.06.002

24. Xue C., Kang B., Su P., Wang D., Zhao F., Zhang J., et al. MicroRNA-106b-5p participates in lead (Pb2+)-induced cell viability inhibition by targeting XIAP in HT-22 and PC12 cells. Toxicol. In Vitro. 2020; 66: 104876. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2020.104876

25. Sutunkova M.P., Minigalieva I.A., Shelomencev I.G., Privalova L.I., Ryabova Yu.V., Tazhigulova A.V., 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(1): 19444. https://doi.org/10.1038/s41598-022-24018-7

26. Alarifi S., Ali D., Alkahtani S. Involvement of mitochondrial dysfunction in nanosized lead oxide induced cellular damage in human lung alveolar epithelial cells. Toxicol. Environ. Chem. 2017; 99(4): 680–90. https://doi.org/10.1080/02772248.2016.1234177

27. Oyedotun K.S., Lemire B.D. The quaternary structure of the Saccharomyces cerevisiae succinate dehydrogenase. Homology modeling, cofactor docking, and molecular dynamics simulation studies. J. Biol. Chem. 2004; 279(10): 9424–31. https://doi.org/10.1074/jbc.M311876200

28. Farshbaf M.J., Kiani-Esfahani A. Succinate dehydrogenase: Prospect for neurodegenerative diseases. Mitochondrion. 2018; 42: 77–83. https://doi.org/10.1016/j.mito.2017.12.002

29. Rustin P., Munnich A., Rötig A. Succinate dehydrogenase and human diseases: New insights into a well-known enzyme. Eur. J. Hum. Genet. 2002; 10(5): 289–91. https://doi.org/10.1038/sj.ejhg.5200793

30. Özcan O., Erdal H., Çakırca G., Yönden Z. Oxidative stress and its impacts on intracellular lipids, proteins and DNA. J. Clin. Exp. Invest. 2015; 6(3): 331–6. https://doi.org/10.5799/ahinjs.01.2015.03.0545