О пороговой концентрации наночастиц оксида никеля при хронической ингаляционной экспозиции крыс

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Наночастицы оксида никеля представляют интерес для токсикологической науки не только как производимые для промышленных и научных нужд, но и как спонтанные загрязнители атмосферы и рабочей зоны при промышленных процессах, связанных с металлургией и сваркой.

Материал и методы. Проведено ингаляционное воздействие на крыс в установке типа «только нос» нано-аэрозоля оксида никеля в концентрации 2,4 ± 0,4 мкг/м3 при 4-часовых экспозициях по 5 раз в неделю общей продолжительностью от 2 нед до 6 мес. 

Результаты. Из нескольких десятков исследованных показателей отмечено лишь несколько статистически значимых проявлений, связанных с реакцией глубоких дыхательных путей на вдыхаемые наночастицы, однако по биохимическим и морфометрическим показателям лёгких даже на самых больших сроках воздействия межгрупповые различия были несущественны. Вместе с тем, уже с первых недель экспозиционного периода обнаруживаются генотоксический и аллергический эффекты этого воздействия.

Выводы. В отношении большинства оценённых эффектов воздействие наночастиц оксида никеля на данных концентрациях может рассматриваться как близкое к пороговому или даже к недействующему уровню. Однако по некоторым показателям отмечаются эффекты, позволяющие предположить беспороговый характер.

Об авторах

Борис Александрович Кацнельсон

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Автор, ответственный за переписку.
Email: bkaznelson@ymrc.ru
ORCID iD: 0000-0001-8750-9624

Доктор медицинских наук, профессор, научный консультант ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, г. Екатеринбург, Российская Федерация.

e-mail: bkaznelson@ymrc.ru

Россия

Иван Николаевич Чернышов

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: chernishov@ymrc.ru
ORCID iD: 0000-0002-2018-5386

Младший научный сотрудник отдела токсикологии и биопрофилактики ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП
Роспотребнадзора, г. Екатеринбург, Российская Федерация.

e-mail: chernishov@ymrc.ru

Россия

Светлана Николаевна Соловьева

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: solovyevasn@ymrc.ru
ORCID iD: 0000-0001-8580-403X

Заведующая клиникой экспериментальных животных ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, г. Екатеринбург, Российская Федерация.

e-mail: solovyevasn@ymrc.ru

Россия

Ильзира Амировна Минигалиева

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: ilzira-minigalieva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0097-7845

Доктор биологических наук, заведующий отделом токсикологии и биопрофилкатики, заведующий лабораторией промышленной токсикологии ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, г. Екатеринбург, Российская Федерация.

e-mail: ilzira-minigalieva@yandex.ru

Россия

Владимир Борисович Гурвич

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: gurvich@ymrc.ru
ORCID iD: 0000-0002-6475-7753

Доктор медицинских наук, профессор, научный руководитель ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, г. Екатеринбург, Российская Федерация.

e-mail: gurvich@ymrc.ru

Россия

Ирина Евгеньевна Валамина

ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: ivalamina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7387-5287

Кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник, заведующая лабораторией ЦНИЛ ГБОУ ВПО УГМУ, г. Екатеринбург, Российская Федерация.

e-mail: ivalamina@mail.ru

Россия

Олег Германович Макеев

ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: oomt305@maii.ru
ORCID iD: 0000-0001-6819-3185

Доктор медицинских наук, профессор, заведующий лабораторией технологий клеточной и генной терапии Института медицинских клеточных технологий, ГБОУ ВПО УГМУ, г. Екатеринбург, Российская Федерация.

e-mail: oomt305@maii.ru

Россия

Рената Рашидовна Сахаутдинова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: sahautdinova@ymrc.ru
ORCID iD: 0000-0002-2726-9259

Кандидат медицинских наук, заведующий диагностическим лабораторным отделением НПО «Диагностических лабораторных технологий» ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, г. Екатеринбург, Российская Федерация.

e-mail: sahautdinova@ymrc.ru

Россия

Лариса Ивановна Привалова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: privalovali@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0002-1442-6737

Доктор медицинских наук, профессор, заведующий лабораторией научных основ биопрофилактики ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, г. Екатеринбург, Российская Федерация.

e-mail: privalovali@yahoo.com

Россия

Анастасия Евгеньевна Царегородцева

ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: aisha12_95@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9444-8399

Младший научный сотрудник лаборатории ЦНИЛ ГБОУ ВПО УГМУ, г. Екатеринбург, Российская Федерация.

e-mail: aisha12_95@mail.ru

Россия

Артем Владимирович Коротков

ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: oomt305@maii.ru
ORCID iD: 0000-0001-5114-6104

Кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории технологий клеточной и генной терапии Института медицинских клеточных технологий, ГБОУ ВПО УГМУ, г. Екатеринбург, Российская Федерация.

e-mail: oomt305@maii.ru

Россия

Евгений Александрович Шуман

ФГБОУ ВО «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: oomt305@maii.ru
ORCID iD: 0000-0003-1981-4330

Мадший научный сотрудник лаборатории технологий клеточной и генной терапии Института медицинских клеточных технологий, ГБОУ ВПО УГМУ, г. Екатеринбург, Российская Федерация.

e-mail: oomt305@maii.ru

Россия

Владимир Григорьевич Панов

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; фГБУН «институт промышленной экологии» уральского отделения российской академии наук

Email: vpanov@ecko.uran.ru
ORCID iD: 0000-0001-6718-3217

Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории математического моделирования в экологии и медицине Института промышленной экологии УрО РАН, г. Екатеринбург, Российская Федерация.

e-mail: vpanov@ecko.uran.ru

Россия

Марина Петровна Сутункова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: sutunkova@ymrc.ru
ORCID iD: 0000-0002-1743-7642

Доктор медицинских наук, директор ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, г. Екатеринбург, Российская Федерация.

e-mail: sutunkova@ymrc.ru

Россия

Список литературы

  1. Katsnelson B.A., Privalova L.I., Sutunkova M.P., Minigalieva I.A., Gurvich V.B., Shur V.Y., Shishkina E.V., Makeyev O.H., Valamina I.E., Varaksin A.N., et al. Experimental research into metallic and metal oxide nanoparticle toxicity in vivo. In: Bioactivity of Engineered Nanoparticles. Springer: Singapore. 2017: 259-319.
  2. Sutunkova M.P., Privalova L.I., Minigaliyeva I.A., Gurvich V.B., Panov V.G., Katsnelson B.A. The most important inferences from the Ekaterinburg nanotoxicology team’s animal experiments assessing adverse health effects of metallic and metal oxide nanoparticles. Toxicol. Rep. 2018; 5: 363-76.
  3. Ada K., Turk. M., Oguztuzun S., Kilic M., Demirel M., Tandogan N., Ersayar E., Latif O. Cytotoxicity and apoptotic effects of nickel oxide nanoparticles in cultured HeLa cells. Folia Histochem. Cytobiol. 2010; 48: 524-9.
  4. Capasso L., Camatini M., Gualtieri M. Nickel oxide nanoparticles induce inflammation and genotoxic effect in lung epithelial cells. Toxicol. Lett. 2014; 226: 28-34.
  5. Minigalieva I.A., Bushueva T.V., Froehlich E. Are in vivo and in vitro assessments of comparative and combined toxicity of the same metallic nanoparticles compatible. or contradictory. or both? A juxtaposition of data obtained in respective experiments with NiO and Mn3O4 nanoparticles. Food Chem. Toxicol. 2017; 109: 393-404.
  6. Mahmoud A., Elif G., Gul O. Nickel oxide nanoparticles are highly toxic to SH-SY5Y neuronal cells. Neurochem. Int. 2017; 108: 7-14.
  7. Cao Z., Fang Y., Lu Y., Qian F., Ma Q., He M., Pi H., Yu Z., Zhou Z. Exposure to nickel oxide nanoparticles induces pulmonary inflammation through NLRP3 inflammasome activation in rats. Int. J. Nanomed. 2016; 11: 3331-46.
  8. Gong N., Shao K., Li G., Suna Y. Acute and chronic toxicity of nickel oxide nanoparticles to Daphnia magna: The influence of algal enrichment. Nanoimpact 2016; 3: 104-9.
  9. De Carli R.F., Chaves D.S., Cardozo T.R., De Souza A., Seeber A., Honatel K.F., Lehmann M., Dihl R.R. Evaluation of the genotoxic properties of nickel oxide nanoparticles in vitro and in vivo. Mutat. Res. Genet. Toxicol. Environ. Mutagen. 2018; 836: 47-53.
  10. Morimoto Y., Hirohashi M., Ogami A., Oyabu T., Myojo T., Hashiba M. Pulmonary toxicity following an intratracheal instillation of nickel oxide nanoparticle agglomerates. J. Occup. Health 2011; 53: 293-5.
  11. Zhang Q., Yukinori K., Zhu X., Sato K., Mo Y., Kluz T., Donaldson K. Comparative toxicity of standard nickel and ultrafine nickel after intratracheal instillation. J. Occup. Health 2003; 45: 23-30.
  12. Katsnelson B.A., Minigalieva I.A., Privalova L.I., Sutunkova M.P., Gurvich V.B., Shur V.Y., Shishkina E.V., Varaksin A.N., Panov V.G. Lower airways response in rats to a single or combined intratracheal instillation of manganese and nickel nanoparticles and its attenuation with a bio-protective pre-treatment. Toxicol. Rev. 2014; 6: 8-14.
  13. Lee S., Hwang S.-H., You J.J., Kim S.-H., Lee D.-K., Lee H.-S., Chung S.-T., Jeong Lee S., Jeong J., Roh Ch., Huh Y.S., Cho W.-S. Nickel oxide nanoparticles can recruit eosinophils in the lungs of rats by the direct release of intracellular eotaxin. Part Fibre Toxicol. 2016; 13: 30.
  14. Chang X.H., Zhu A., Liu F.F., Zou L.Y., Su L., Liu S.K., Zhou H.H., Sun Y.Y., Han A.J., Sun Y.F., et al. Nickel oxide nanoparticles induced pulmonary fibrosis via TGF-1 activation in rats. Hum. Exp. Toxicol. 2017; 36: 802-12.
  15. Zhu A., Chang X., Sun Y., Zou L., Su L., Li S., Liu S., Zhou H., et al. Role of Oxidative Stress and Inflammatory Response in Subchronic Pulmonary Toxicity Induced by Nano Nickel Oxide in Rats. J. Nanosci. Nanotechnol. 2017; 1: 1753-61.
  16. Senoh H., Kano H., Suzuki M., Ohnishi M., Kondo H., Takanobu K., Umeda Y., Aiso S., Fukushima S. Comparison of single or multiple intratracheal administration for pulmonary toxic responses of nickel oxide nanoparticles in rats. J. Occup. Health 2017; 59: 112-21.
  17. Dumala N., Mangalampalli B., Chinde S., Kumari S., Mahoob M., Rahman M., Grover P. Genotoxicity study of nickel oxide nanoparticles in female Wistar rats after acute oral exposure. Mutagenesis 2017; 32: 417-27.
  18. Ogami A., Morimoto Y., Murakami M., Myojo T., Oyabu T., Tanaka I. Biological effects of nano-nickel in rat lungs after administration by inhalation and by intratracheal instillation. J. Phys. Conf. Ser. 2009; 151: 012032
  19. Oyabu T., Myojo T., Lee B.-W., Okada T., Izumi H., Yoshiura Y., Tomonaga T., Li Y.-S., Kawai K., Shimada M., et al. Biopersistence of NiO and TiO2 Nanoparticles Following Intratracheal Instillation and Inhalation. Int. J. Mol. Sci. 2017; 18: 2757.
  20. Oyabu T., Ogami A., Morimoto Y., Shimada M., Lenggoro W., Okuyama K., Tanaka I. Biopersistence of inhaled nickel oxide nanoparticles in rat lung. Inhal. Toxicol. 2007; 19: 55-8.
  21. Zaitseva N.V., Zemlyanova M.A., Zvezdin V.N., Dovbysh A.A., Ulanova T.S., Smirnov S.A., Stepankov M.S. Comparative assessment of the effects of short-term inhalation exposure to Nickel oxide nanoparticles and microdispersed Nickel oxide. Nanotechnologies 2016; 11: 671-7.
  22. Sutunkova M.P., Solovyeva S.N., Minigalieva I.A. et al. Toxic Effects of Low-Level Long-Term Inhalation Exposures of Rats to Nickel Oxide Nanoparticles. International Journal of Molecular Sciences. 2019; 20: 1778.
  23. Katsnelson B.A., Privalova L.I., Kuzmin S.V., Degtyareva T.D., Sutunkova M.P., Yeremenko O.S. Some peculiarities of pulmonary clearance mechanisms in rats after intratracheal instillation of magnetite (Fe3O4) suspensions with different particle sizes in the nanometer and micrometer ranges: Are we defenseless against nanoparticles? Int. J. Occup. Environ. Health 2010; 16: 508-24.
  24. Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., Алексеева О.Г., Ползик Е.В. Пневмокониозы. Патогенез и биологическая профилактика. Екатеринбург: УрО РАН; 1995

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Кацнельсон Б.А., Чернышов И.Н., Соловьева С.Н., Минигалиева И.А., Гурвич В.Б., Валамина И.Е., Макеев О.Г., Сахаутдинова Р.Р., Привалова Л.И., Царегородцева А.Е., Коротков А.В., Шуман Е.А., Панов В.Г., Сутункова М.П., 2021


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 81728 от 11 декабря 2013.