Морфологические и морфометрические характеристики печени при воздействии наночастиц ферригидрита

Анна Валериевна Киреева; Оксана  Александровна Коленчукова; Елена Антоновна Бирюкова; Сергей Викторович Столяр

doi:10.48612/pfiet/0031-2991.2025.03.32-40

Анна Валериевна Киреева ФГБНУ Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук», 660036, Красноярск, Россия, Академгородок, д. 50/12, корпус 2 https://orcid.org/0000-0001-8134-0899
Оксана Александровна Коленчукова ФГБНУ Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук», обособленное подразделение «НИИ медицинских проблем Севера», 660022, Красноярск, Россия, ул. Партизана Железняка, д. 3-г; ФГБОУ ВО «Красноярский государственный аграрный университет», 660049, Красноярск, Россия, пр. Мира, д. 90 https://orcid.org/0000-0001-9552-447X
Елена Антоновна Бирюкова ФГБНУ Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук», обособленное подразделение «НИИ медицинских проблем Севера», 660022, Красноярск, Россия, ул. Партизана Железняка, д. 3-г https://orcid.org/0000-0002-7650-0170
Сергей Викторович Столяр ФГБНУ Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук», 660036, Красноярск, Россия, Академгородок, д. 50/12, корпус 2; ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет», 660041, Красноярск, Россия, просп. Свободный, д. 79 https://orcid.org/0000-0002-7794-5016

DOI: https://doi.org/10.48612/pfiet/0031-2991.2025.03.32-40

Ключевые слова: печень мыши, наночастицы ферригидрита, пероральное введение, морфометрические показатели, гистологическое исследование

Аннотация

Введение. Наночастицы ферригидрита являются перспективными объектами для использования в различных биомедицинских целях. Однако, применение наночастиц ферригидрита (НЧФ) связано с вопросами их биобезопасности. Печень – один из критически важных органов, подверженных воздействию наноматериалов. Она играет центральную роль в метаболизме и детоксикации, и её повреждение может привести к серьёзным неблагоприятным последствиям. Поэтому исследование воздействия НЧФ на печень является актуальной и важной задачей. Цель исследования – изучение влияния НЧФ на морфологическую структуру печени в зависимости от способа их синтеза после перорального введения.

Методика. Эксперимент проводился на 3-х группах лабораторных мышей (самцы, n=55): 1-я группа – контрольная (n=15), получала корм без добавок; 2-я группа (n=20) – опытная, получала корм с добавлением синтетических НЧФ; 3-я группа (n=20) – опытная, получала корм с добавлением биогенных НЧФ. Кормосмесь для опытных групп подготавливали в лабораторном смесителе СЛ-12пнд. Забор биологического материала осуществляли на 1-е, 22-е и 36-е сутки эксперимента. Образцы печени подготавливали по стандартным гистологическим методикам. Окрашивание срезов производили гематоксилином и эозином и по Перлсу (для выявления наночастиц железа). Морфометрический анализ гистологических препаратов выполнялся в программе «ВидеоТесТ – Морфология 7.0». Значимость различий между независимыми выборками оценивали с помощью U-критерия Манна-Уитни. Значимость различий между зависимыми выборками оценивали с помощью Т-критерия Вилкоксона. Различия считали значимыми от p<0,05.

Результаты. Показано, что введение с кормом НЧФ приводит к статистически значимым изменениям морфометрических показателей печени. В опытных группах отмечалось достоверное увеличение диаметра междольковых вен, на фоне снижения диаметра центральных вен, и выраженное увеличение в обеих группах доли безъядерных гепатоцитов. Так же в печеночной ткани выявлялись воспалительные признаки с различной интенсивностью патологических процессов, что приводило к нарушению компенсаторных возможностей органа.

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о негативном влиянии на печень НЧФ (как синтетического, так и биогенного происхождения), проявляющемся в виде некробиотических изменений паренхимы печени.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Литература

1. Khan U. A., Chen L., Ge G. Recent development for biomedical applications of magnetic nanoparticles. Inorganic Chemistry Communications. 2021; 134:108995. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2021.108995
2. Meng Y.Q., Shi Y.N., Zhu Y.P., Liu Y.Q., Gu L.W., Liu D.D. et al. Recent trends in preparation and biomedical applications of iron oxide nanoparticles. Journal of Nanobiotechnology. 2024; 22:24. https://doi.org/10.1186/s12951-023-02235-0
3. Shen S., Huang D., Cao J., Chen Y., Zhang X., Guo S., et al. Magnetic liposomes for light-sensitive drug delivery and combined photothermal–chemotherapy of tumors. Journal of Materials Chemistry B. 2019; 7 (7): 1096–106. https://doi.org/10.1039/C8TB02684J
4. Samrot A.V., Sahithya C.S., Selvarani A.J., Purayil S.K., Ponnaiah P. A review on synthesis, characterization and potential biological applications of superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Current Research in Green and Sustainable Chemistry. 2021; 4: 100042. https://doi.org/10.1016/j.crgsc.2020.100042
5. Aboushoushah S., Alshammari W., Darwesh R., Elbaily N. Toxicity and biodistribution assessment of curcumin-coated iron oxide nanoparticles: Multidose administration. Life Sciences. 2021; 277:119625. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2021.119625
6. Stolyar S.V., Ladygina V.P., Boldyreva A.V., Kolenchukova O.A., Vorotynov A.M., Bairmani M.S. et al. Synthesis, Properties, and in vivo Testing of Biogenic Ferrihydrite Nanoparticles. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2020; 84 (11): 1366–1369. https://doi.org/10.1080/1040841X.2017.1306689
7. Sathiyanarayanan G., Dineshkumar K., Yang Y.H. Microbial exopolysaccharide-mediated synthesis and stabilization of metal nanoparticles. Critical Reviews in Microbiology. 2017; 43 (6): 731-752. https://doi.org/10.1080/1040841X.2017.1306689
8. Wu L., Wen W., Wang X., Huang D., Cao J., Qi X. et al. Ultrasmall iron oxide nanoparticles cause significant toxicity by specifically inducing acute oxidative stress to multiple organs. Particle and Fibre Toxicology. 2022. 19:24. https://doi.org/10.1186/s12989-022-00465-y
9. Singh S.P., Rahman M.F., Murty U.S., Mahboob M., Grover P. (2013) Comparative study of genotoxicity and tissue distribution of nano and micron sized iron oxide in rats after acute oral treatment. Toxicology and Applied Pharmacology. 2013; 266 (1): 56–66. https://doi.org/10.1016/j.taap.2012.10.016
10. Garcia-Fernandez J., Turiel D., Bettmer J., Jakubowski N., Panne U., RivaGarcia L. et. al. In vitro and in situ experiments to evaluate the biodistribution and cellular toxicity of ultrasmall iron oxide nanoparticles potentially used as oral iron supplements. Nanotoxicology. 2020; 14 (3): 388-403. https://doi.org/10.1080/17435390.2019.1710613
11. Stolyar S. V., Yaroslavtsev R. N., Bayukov O. A., Balaev D.A., Krasikov A.A., Iskhakov R.S. et. al. Preparation, structure and magnetic properties of synthetic ferrihydrite nanoparticles. Journal of Physics: Conference Series. 2018; 994 (1): 012003. https://doi.org/10.1088/1742-6596/994/1/012003
12. Ладыгина В.П., Пуртов К.В., Столяр С.В., Исхаков Р.С., Баюков О.А., Гуревич Ю.Л. и др. Способ получения наночастиц ферригидрита. Патент Российской Федерации RU2457074C1. 24.03.2011.
13. Stolyar S .V., Kolenchukova O. A. Boldyreva A. V., Kudryasheva N.S., Gerasimova Y.V., Krasikov A.A. et. al. Biogenic Ferrihydrite Nanoparticles: Synthesis, Properties In Vitro and In Vivo Testing and the Concentration Effect. Biomedicines. 2021; 9 (3): 323. https://doi.org/10.3390/biomedicines9030323
14. Aboulhoda B.E., Othman D.A., Rashed L.A., Alghamdi M.A., E Esawy A.E.W. Evaluating the hepatotoxic versus the nephrotoxic role of iron oxide nanoparticles: One step forward into the dose-dependent oxidative effects. Heliyon. 2023; 9(11):e21202. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e21202
15. Tyumentseva A., Khilazheva E., Petrova V., Stolyar S. Effects of iron oxide nanoparticles on the gene expression profiles of cerebral endotheliocytes and astrocytes. Toxicology in Vitro. 2024; 98: 105829. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2024.105829
16. Mohamed E.K., Fathy M.M., Sade, N.A., Eldosoki D. E. The effects of rutin coat on the biodistribution and toxicities of iron oxide nanoparticles in rats. Journal of Nanoparticle Research. 2024; 26:49. https://doi.org/10.1007/s11051-024-05949-w