МЕХАНИЗМЫ ВЛИЯНИЯ НАНОЧАСТИЦ ЗОЛОТА НА СТРУКТУРЫ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ

МЕХАНИЗМЫ
ВЛИЯНИЯ
НАНОЧАСТИЦ
ЗОЛОТА
СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ ПРИ ПОДКОЖНОМ ВВЕДЕНИИ
НА
СТРУКТУРЫ
Колодеева А. Э., Лагурёва А. В., Новикова А.С., Полковникова А. С., Лукьяненко К. С.
Инженерная школа, Школа Биомедицины, Дальневосточный Федеральный Университет
Владивосток, Россия
MECHANISMS OF INFLUENCE OF GOLD NANOPARTICLES TO STRUCTURES OF
CONNECTIVE TISSUE WITH SUBCUTANEOUS
Kolodeeva А. E., Lagurеva
Lukyanenko K.S..
A.V., Novikova A.S., Polkovnikova A. S.,
Engineering school, Biomedicine school of Far Eastern Federal University, Vladivostok, Russia
Наночастицы золота, обладающие целым рядом уникальных характеристик
(оптические свойства, прочность, высокая площадь поверхности), в основном
используются в диагностических целях.
На современном этапе установлено, что наночастицы золота способны разрушать
кровеносные сосуды раковой опухоли, на основании этого сделано предположение, что
механизм повреждения сосудов связан с ингибированием фактора роста эндотелия
(VEGF). Получены данные об избирательной
миграции золотых наночастиц,
нагруженных антителами, к соответствующим раковым клеткам. У многих раковых
клеток на всей их поверхности есть белок, известный как рецептор эпидермального
фактора роста (EFGR), тогда как здоровые клетки обычно не экспрессируют этот белок.
Конъюгация (или связывание) наночастиц золота с антителами против EFGR, обычно
называемыми анти-EFGR, позволила исследователям обеспечить связывание наночастиц с
самими раковыми клетками. Поэтому изучаются свойства NPG в качестве
радимодификаторов для использования их в качестве мишеней для повреждения опухоли.
Дальнейшее усовершенствование диагностических подходов, основанных на
использовании наночастиц золота, связано с разработкой методов функционализации
поверхности этих наночастиц с помощью углеводов и повышения чувствительности
наносенсоров на основе золотых наночастиц с «профилизацией» их диагностических
возможностей.
Поэтому стремительно возрастает актуальность необходимости изучения
токсикокинетики золотых наночастиц на материале экспериментальных животных для
дальнейшей экстраполяции на организм человека.
Материал и методы: для работы использованы 5 крыс-самцов линии СВА, которых
разделили на 3 группы: 1. Контрольная интактная (чистый контроль, 1 крыса),
содержащаяся в одинаковых условиях температурно-влажностного режима, освещения и
питания с экспериментальными; 2. 2-я контрольная группа ( 1 крыса), которой подкожно
вводили 0,5 мл 0,01M раствор NaCl; 3. Экспериментальная группа, которой подкожно
вводили наночастицы золота (NPG) (3 крысы). Топография введения наночастиц золота и
физиологического раствора была идентична – задняя поверхность проксимальной трети
бедра задней конечности. Время введения инъекций в группе контроля и эксперимента
было также одинаковым, в 10.00, для исключения влияний суточных циркадных ритмов.
В 3-й экспериментальной группе вводили 0,5 мл взвеси NPG в 50% разведении в 0,01M
растворе NaCl (0,15 гЛ; рН 7,3-7,4; стабилизированной 0,5% альгиновой кислотой на
0,01М р-р NaCl). Размеры наночастиц в коллоидном растворе достигали 10-20 нм.
Получены коллоидные наночастицы золота в институте химии ДВО РАН, Владивосток).
Через 5 дней крыс забивали, выделяли мягкие ткани проксимальной трети заднего бедра,
включая лимфоидную ткань паховой области, а затем классическим способом
изготавливали парафиновые блоки. Полученные срезы депарафинировали, а затем
окрашивали стандартной методикой гематоксилин-эозином. Иллюстративный материал
получен на микроскопе Olympus Bx51 с цифровой фотокамерой СDх25, а затем
проанализирован с помощью оригинальных морфометрических компьютерных программ
фирмы Olympus.
Результаты и их обсуждение. Установлено, что в группах контроля в алгоритме забора
материала через 5 дней морфологических изменений тканей не обнаружено. Типичное
строение соединительной ткани, стенки кровеносных сосудов, мышечной ткани, кожи и
лимфоузлов паховой области задней конечности крыс прослеживалось во все дни забора
материала.
Материал, полученный в эксперименте от крыс, получавших подкожные инъекции
наночастиц золота, позволил установить явления выраженной
периваскулярной
лейкоцитарной инфильтрации вокруг стенки кровеносных сосудов вблизи контаминации
наночастиц в ткани. Обнаруживались кровеносные сосуды различного калибра, в
которых идентифицируется гипертрофия и гибель эндотелиоцитов,
разрушение
базальной мембраны. Цитоплазма эндотелиоцитов выбухает в просвет эндотелия, причём
на стороне сосуда, прилежащей к зоне введения наночастиц. На 5-е сутки золотые
наночастицы идентифицируются в свободном состоянии, также окружающие контаминат
лейкоциты начинают их постепенно фагоцитировать. Количество наночастиц в
цитоплазме
макрофагов наблюдалось от единичных до полной
заполненности
цитоплазмы наночастицами.
Нами отмечено, что в окружающей введённые наночастицы ткани происходит
выброс
лизосом
макрофагами,
а также миграция лейкоцитов в направлении
кровеносных сосудов. Отмечено, что основная масса макрофагов идентифицируется
только вблизи стенки кровеносных сосудов, а также мигрирующей через стенку
кровненосных сосудов. Также в сосудах наблюдается гибель части макрофагов с выходом
наночастиц золота в кровь.
Как и другие вторы, мы наблюдали выход в ткани с
инъекцией наночастиц золота не только лейкоцитарного пула, но и эритроцитарного
(Abdelhalim MA., 2012).
Полученные данные о динамике миграции наночастиц золота имеют значение для
разработки диагностических и лечебных мероприятий. Необходимо реализовать
диагностические и лечебные мероприятия при лечении опухолей до истечения 5-х суток
после локального подкожного введения наночастиц золота, так как к этому времени
большая их часть подвергается фагоцитозу и мигрирует в различных направлениях от
места введения, поэтому эффективность лечебных мероприятий в поздние сроки будет
снижена.
Таким образом, нами получены данные, подтверждающие способность эффекторных
клеток фагоцитарного звена, нагруженных золотыми наночастицами,
разрушать
сосудистую стенку, приводящую к увеличению её проницаемости за счёт гибели
эндотелия. Мы предполагаем, что механизм снижения фактора роста эндотелия и
отсутствие ангиогенеза в опухоли связан с дезактивацией макрофагов, прекращающих
вырабатывать VEGF, вследствие фагоцитирования большого количества наночастиц.