Ученые приблизились к определению минимальной дозы наномеди, опасной для организма

В  токсикологическом эксперименте самцов белых крыс подвергали воздействию наночастиц оксида меди в  течение шести недель. Суммарная доза составила 18  и  36  миллиграммов на  килограмм веса соответственно для каждой опытной группы. Выбор доз определялся тем, что введение большего количества наночастиц приводило  бы к  известным и  выраженным негативным последствиям для организма животных, в  то  время как в  этот раз перед учеными стояла задача отследить ранние изменения на  более глубоких  — геномном и  молекулярном  — уровнях.

После воздействия токсиканта исследователи проанализировали изменения в  крови и  во  внутренних органах животных. Анализ показал, что в  ядросодержащих клетках крови снизилась концентрация сукцинатдегидрогеназы (СДГ)  — фермента, расположенного во  внутриклеточных структурах, митохондриях, которые отвечают за  производство энергии в  клетке. Нарушение нормального функционирования митохондрий негативно сказывается не  только на  клеточных процессах, но  и  на  работе всего организма. Так, дисфункция митохондрий считается ключевым фактором запуска и  развития множества заболеваний, включая нейродегенеративные (болезни Альцгеймера, Хантингтона и  Паркинсона) и  онкологические.

«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»,  — комментирует Юлия Рябова, сотрудник лаборатории «Стохастический транспорт наночастиц в  живом организме» УрФУ и  отдела токсикологии и  биопрофилактики Екатеринбургского медицинского научного центра профилактики и  охраны здоровья рабочих промышленных предприятий.

В  описываемых исследованиях проявлялись нейродегенеративные эффекты, связанные, как полагают ученые, с  нарушением работы гиппокампа  — органа, участвующего в  формировании навигационных способностей и  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,  — подчеркивает 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».

На  основании наблюдений ученые сделали вывод, что суммарная доза наночастиц оксида меди в  объеме 18  мг/кг массы тела (или всего лишь 1  мг/кг, вводимого три раза в  день в  течение шести недель), 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. С  одной стороны, это позволяет определить пороговые значения, ниже которых вредные эффекты не  обнаруживаются, с  другой  — в  перспективе наши исследования могут быть использованы в  разработке методов ранней диагностики отравления медью и  вызываемых ими патологических состояний»,  — объясняет Юлия Рябова значение проведенных исследований.

Помимо представителей УрФУ и  ЕМНЦ профилактики и  охраны здоровья рабочих промышленных предприятий в  работе приняли участие сотрудники Уральского государственного медицинского университета, а  также Йенского университета (Германия).

Справка

Медь является полезным для организма элементом, в  то  же время ее  избыток может быть чрезвычайно опасен для здоровья. Научная литература изобилует данными о  возможных механизмах неблагоприятного воздействия меди на  микроорганизмы, теплокровных животных (мышей, крыс) и  клетки человека. Воздействие наночастиц меди на  человека происходит во  многих отраслях промышленности, включая металлургию, производство литий-ионных аккумуляторов, полиграфию. Предыдущие научные исследования показали, что наночастицы оксида меди, которые вводили лабораторным крысам, вызывали существенные изменения в  составе крови, в  активности антиоксидантных ферментов, патологические нарушения в  костном мозге, селезенке, почках, печени, фрагментацию геномной ДНК.

Александр Задорожный