Накопление цинка в семенниках крыс при многократном энтеральном введении наноформы гидроксида цинка Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Ларин Сергей Леонидович, Звягинцева Анна Романовна, Артюшкова Елена Борисовна, Хабаров Анатолий Алексеевич, Будко Елена Вячеславовна

Цель работы изучить динамику накопления цинка в тканях семенников при энтеральном введении наноформы гидроксида цинка в сравнительном аспекте с растворенным сульфатом цинка . Материалы и методы. Эксперимент проведен на 108 крысах-самцах породы Wistar, которым в течение 168 ч по схеме 0 24 48 72 120 168 ч энтерально вводили наноформу гидроксида цинка (2-3 нм) и растворенный сульфат цинка в качестве препарата сравнения в дозировках 100 мг/кг (в пересчете на цинк). Через 4 ч после введения проводили измерение концентраций Zn2+ в семенниках и фракциях крови (эритроцитарной массе и плазме) методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии с предварительной пробоподготовкой методом «мокрого» озоления в хлорной кислоте. Результаты. Наноформу гидроксида цинка характеризует более интенсивная динамика накопления цинка в период от 4 до 72 ч, составившая количественно 6,55±0,77 мкг/г в сравнении со значением 4,02±0,31 мкг/г для препарата сравнения. К концу эксперимента статистически значимых различий в концентрациях Zn2+ между группами животных, получавших наноформу и растворимое соединение, не наблюдалось. Определено, что в группе, получавшей наночастицы гидроксида цинка , концентрация Zn2+ в эритроцитарной массе и тканях семенников не имеет статистически значимых различий. Выводы. Анализ количественных данных накопления цинка позволяет характеризовать наноформу гидроксида цинка как перспективное соединение, обладающее лучшей способностью к накоплению в тканях семенников в сравнении с сульфатом цинка . Данная особенность может быть использована для дальнейшей разработки препарата направленного действия после изучения токсикологических характеристик.

ACCUMULATION OF ZINC IN RAT TESTES AFTER REPEATED ENTERAL ADMINISTRATION OF ZINC HYDROXIDE NANOFORM

The aim of the study was to analyze the dynamics of zinc accumulation in the testicular tissues of rats after enteral administration of zinc hydroxide nanoform as compared with dissolved zinc sulfate . Materials and Methods. 108 male Wistar rats served as experimental subject. During 168 hours zinc hydroxide nanoform (2-3 nm) in the dose of 100 mg/kg (on zinc basis) was enterally administered according to the schedule 0 24 48 72 120 168 h. Dissolved zinc sulfate was administered as a comparator agent in the same dose. In 4 hours after the administration, Zn2+ concentrations in the testes and blood fractions (erythrocyte mass and plasma) were measured. We used flame atomic absorption spectrometry and preliminary wet ashing with perchloric acid. Results. Zinc hydroxide nanoform was characterized by a more intensive dynamics of zinc accumulation (4-72 hour). Thus, zinc accumulation was 6.55±0.77 pg/g in comparison with 4.02±0.31 pg/g for the comparator agent. By the end of the experiment, there were no statistically significant differences in Zn2+ concentrations between animals treated with nanoform and soluble compound. It was determined that in the group receiving zinc hydroxide nanoparticles , Zn2+ concentration in erythrocyte mass and testicular tissues did not have statistically significant differences. Conclusions. Analysis of Zn2+ levels in testicular tissues makes it possible to characterize zinc hydroxide nanoform as a promising compound with a better ability to accumulate in the testes in comparison with zinc sulfate . This characteristic can be used for further development of the treated agent after studying its toxic properties.

Текст научной работы на тему «Накопление цинка в семенниках крыс при многократном энтеральном введении наноформы гидроксида цинка»

НАКОПЛЕНИЕ ЦИНКА В СЕМЕННИКАХ КРЫС ПРИ МНОГОКРАТНОМ ЭНТЕРАЛЬНОМ ВВЕДЕНИИ НАНОФОРМЫ ГИДРОКСИДА ЦИНКА

С.Л. Ларин, А.Р. Звягинцева, Е.Б. Артюшкова, А.А. Хабаров, Е.В. Будко

ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, г. Курск, Россия

Цель работы - изучить динамику накопления цинка в тканях семенников при энтеральном введении наноформы гидроксида цинка в сравнительном аспекте с растворенным сульфатом цинка. Материалы и методы. Эксперимент проведен на 108 крысах-самцах породы Wistar, которым в течение 168 ч по схеме 0 - 24 - 48 - 72 - 120 - 168 ч энтерально вводили наноформу гидроксида цинка (2-3 нм) и растворенный сульфат цинка в качестве препарата сравнения в дозировках 100 мг/кг (в пересчете на цинк). Через 4 ч после введения проводили измерение концентраций Zn2+ в семенниках и фракциях крови (эритроцитарной массе и плазме) методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии с предварительной пробоподготовкой методом «мокрого» озоления в хлорной кислоте.

Результаты. Наноформу гидроксида цинка характеризует более интенсивная динамика накопления цинка в период от 4 до 72 ч, составившая количественно 6,55±0,77 мкг/г в сравнении со значением 4,02±0,31 мкг/г для препарата сравнения. К концу эксперимента статистически значимых различий в концентрациях Zn2+ между группами животных, получавших наноформу и растворимое соединение, не наблюдалось. Определено, что в группе, получавшей наночастицы гидроксида цинка, концентрация Zn2+ в эритроцитарной массе и тканях семенников не имеет статистически значимых различий.

Выводы. Анализ количественных данных накопления цинка позволяет характеризовать наноформу гидроксида цинка как перспективное соединение, обладающее лучшей способностью к накоплению в тканях семенников в сравнении с сульфатом цинка. Данная особенность может быть использована для дальнейшей разработки препарата направленного действия после изучения токсикологических характеристик.

Ключевые слова: наночастицы, гидроксид цинка, семенники, сульфат цинка, крысы.

Введение. Сперматогенез представляет собой комплексный процесс пролиферации и дифференциации половых клеток, результатом которого является образование сперматозоидов [1]. Важную роль играет барьер из плотно соединенных между собой клеток Сертоли, который создает специализированную микросреду для развития и поддержания жизнеспособности развивающихся сперматозоидов. Данная среда должна содержать в себе оптимальный состав питательных веществ и микронутриентов, обеспечивающих нормальное протекание процесса сперматогенеза [2, 3]. Немаловажной функцией клеток Сер-толи является барьерная, благодаря которой обеспечивается защита от токсикантов и точная регуляция количеств поступающих микроэлементов и питательных веществ.

Немаловажную роль на каждом из этапов сперматогенеза играет цинк, выполняющий главным образом структурную функцию как кофактор ферментов. В литературе описаны нарушения сперматогенеза у лабораторных животных при употреблении цинкдефицит-ного корма [4].

Растет интерес к исследованию в экспериментах in vivo наноразмерных форм цинка, что обусловлено в первую очередь улучшенными характеристиками их накопления в органах и тканях [5-7]. Изучение накопления наноформ цинка в тканях семенников немаловажно и с точки зрения выявления токсичности наночастиц для репродуктивной системы.

Ранее нами была получена наноформа гидроксида цинка [8], которая обладает более интенсивной характеристикой накопления в эритроцитарной массе крови крыс и большей скоростью накопления в плазме крови по сравнению с растворимым сульфатом цинка [9].

Цель исследования. Изучение динамики накопления цинка в тканях семенников при энтеральном введении наноформы гидрокси-да цинка в сравнительном аспекте с сульфатом цинка.

Материалы и методы. Для проведения экспериментального исследования были использованы 108 крыс-самцов породы Wistar, отобранных по массе тела в диапазоне 150-180 г. Животные были разделены на 3 группы по 36 крыс: первая группа получала энтерально суспензию наноформы гидроксида цинка в дистиллированной воде (100 мг/кг), вторая группа - раствор сульфата цинка - соединение сравнения (100 мг/кг). Третью группу (контрольную) составили животные, которым внутрижелудочно вводилась дистиллированная вода.

Введение изучаемых соединений производилось один раз в день по схеме: 0 - 24 -48 - 72 - 120 - 168 ч. Спустя 4 ч после введения у наркотизированных хлоралгидратом животных осуществлялось взятие образцов крови и семенников.

Экспериментальная работа была выполнена на базе НИИ экологической медицины ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Минздрава России. Крысы перед началом исследования прошли двухнедельный карантин и содержались при контролируемых параметрах микроклимата (влажность 40-60 %, температура 21-24 °C), был также организован искусственный двенадцатичасовой день. Во время эксперимента животные получали стандартный экструди-рованный гранулированный полнорационный комбикорм для лабораторных животных ПК-120 (ГОСТ Р 51849-2001) и питьевую профильтрованную воду в количестве adlibitum. За 12 ч до введения исследуемых соединений крыс лишали корма, предоставляя свободный доступ к питьевой воде. На стадии планирования и реализации исследо-

вания руководствовались требованиями директивы 2010/63/Еи Европейского парламента и Совета Европейского союза по охране животных, используемых в научных целях, от 22 сентября 2010 г.

Синтез наноформы гидроксида цинка, использованной для исследования, проводился конденсационным методом в среде абсолютированного этанола реакцией между ацетатом цинка и гидроксидом лития. Распределение частиц по размеру изучалось методом малоуглового рентгеновского рассеяния на энергодисперсионном рентгенофлуоресцент-ном спектрометре ББХ-800Ж (SЫmadzu, Япония) [9]. Было определено, что наноча-стицы обладают размером 2-3 нм.

Для предварительной пробоподготовки тканей и биологических жидкостей использовался метод «мокрого» озоления в концентрированной хлорной кислоте (72 %) при 210 °С с доокислением перекисью водорода (36 %) [10]. Завершение минерализации определялось визуально по изменению цвета раствора до прозрачного.

Определение концентрации цинка в ми-нерализатах производилось методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии на спектрометре «СПЕКТР-5-4» (ОАО «Союз-цветметавтоматика», Россия, номер в Государственном реестре средств измерений 13743-04). Перед началом работы оборудование калибровалось по 7 концентрационным точкам (концентрация 2п2+ от 0,001 до 3,000 мг/дм3). Растворы для калибровки готовились из государственных стандартных образцов цинка с концентрацией 1 г/дм3 (ООО «Центр стандартных образцов и высокочистых веществ», Россия).

Для характеристики полученных экспериментальных данных рассчитывалась средняя арифметическая (М), медиана (Ме), стандартное квадратичное отклонение средней арифметической ^Б), стандартная ошибка средней арифметической (т). Для определения статистической значимости различий средних величин между экспериментальными группами использовался непараметрический критерий Манна-Уитни. Различия считались достоверными при уровне значимости р<0,05.

Результаты и обсуждение. По результатам количественного определения 2п2+ построены кривые, характеризующие процесс его накопления в тканях семенников (рис. 1).

В группе, получавшей наночастицы гид-роксида цинка, наблюдался быстрый рост концентрации цинка в семенниках, которая к 168 ч достигла значения 10,24±0,21 мкг/г.

Эти данные сопоставимы с полученными в группе, где вводился сульфат цинка: к концу эксперимента концентрация цинка в группе сравнения составила 10,34±0,14 мкг/г. Следует отметить, что рост концентрации цинка в группе сравнения начался только с 72 ч, в то время как в основной группе - сразу после введения.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎