К вопросу о токсичности препаратов на основе наноселена

видимому, это объясняется усилением обменных процессов, происходящих в организме кроликов при использовании НРП кобальта.

Масса печени кроликов в опытной группе 3 была значительно меньше по сравнению с другими группами. Нами установлена положительная корреляция между кратностью введения кобальта и изучаемым показателем. Самая большая масса печени была у животных опытной группы 1, она превышала показатель опытной группы 2 на 1,0 % и опытной группы 3 на 3,7 %. Это позволило нам предположить, что при частом введении НРП кобальта печень работала в напряженном режиме, при усилении обменных процессов, что и оказало влияние на увеличение массы органа.

Выводы. Таким образом, проведенные исследования по изучению влияния кратности введения НРП кобальта на организм кроликов позволили установить оптимальный режим введения. Это было однократное введение в течение 7 суток. Эту кратность мы рекомендуем использовать для улучшения процессов гемо-поэза, профилактики повышения иммунного статуса и увеличения продуктивности животных при дозировке

0.02.мг на 1 кг живой массы.

Литература

1. Каширина Л.Г., Кулаков В.В. Некоторые показатели крови и продуктивность свиней при введении в рацион ультрадисперсного порошка железа // Вестник Воронеж. гос. аграр. ун-та. - 2011. - № 3. - С. 65-67.

2. Каширина Л.Г., Сайтханов А.О. Динамика живой массы супоросных свиноматок при введении в рацион ультрадисперсного порошка железа // Зоотехния. - 2012. - № 8. - С. 13-16.

3. КоваленкоЛ.В., Фолманис Г.Э. Биологически активные нанопорошки железа. - М.: Наука, 2006. - 124 с.

4. Назарова А.А. Влияние нанопорошков железа, кобальта и меди на физиологическое состояние молодняка крупного рогатого скота: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Рязань, 2009. - 21 с.

УДК 615.9 Е.А. Карпова, О.К. Демиденко, О.П. Ильина

К ВОПРОСУ О ТОКСИЧНОСТИ ПРЕПАРАТОВ НА ОСНОВЕ НАНОСЕЛЕНА

В статье рассмотрены методы синтеза наноселена при использовании стабилизаторов различной природы. Приведены сравнительные данные токсичности разных форм селена: наноселена, селенита натрия и метилселеноцистеина. Показано, что препараты наноселена обладают значительно меньшей токсичностью, чем известные препараты селена.

Ключевые слова: наноселен, токсичность.

E.A. Karpova, O.K. Demidenko, O.P. Ilina TO THE ISSUE OF THE TOXICITY OF THE PREPARATION BASED ON NANO-SELENIUM

The methods of the nano-selenium synthesis using stabilizers of different nature are considered in the article. The comparative data of selenium various form toxicity: nano-selenium, sodium selenite and methyl-selenium-cysteine are given. It is shown that the nano-selenium preparations have significantly less toxicity than the known selenium preparations.

Key words: nano-selenium, toxicity.

Введение. Селен известен своими многочисленными функциями в организме животного и человека. Биологическая активность селена обусловлена его участием в регуляции образования антиоксидантов. Существует тесная корреляция между уровнем селена в организме и активностью селенсодержащего фермента глутатионпе-роксидазы, который предотвращает накопление в клетках перекисных продуктов обмена веществ [2, 3, 7].

Помимо этого, селену принадлежат важные метаболические функции. Он участвует в поддержании иммунной системы [14, 20, 22, 24, 29], улучшает подвижность сперматозоидов [15], активирует гормоны щи-

товидной железы [16, 21], а также играет значительную роль в профилактике раковых заболеваний [12, 13, 17, 23, 25, 27].

Однако, помимо этих положительный функций в организме, селен в дозах, чуть более превышающих терапевтические, вызывает токсичность [19]. Сочетание введенной дозы и химической формы селена играет фундаментальную роль в определении его токсичности [14, 20].

Нижним пределом содержания селена в корме, при котором наступают явления селеноза, считают 34 мг/кг корма. Концентрация 5 мг/кг является токсичной. При 8 мг/кг Se отмечаются тяжелые повреждения, а при 10 мг/кг, например, цыплята уже не вылупляются [11]. Смертельная доза селенитов составляет 0,59-10 мг/кг массы тела [1].

Для более лучшего усвоения селена, снижения его токсичности разрабатывается большое количество новых селенсодержащих препаратов.

Известен комплексный поливитаминный препарат, регулирующий метаболические процессы и снижающий частоту проявления селенового дефицита в организме животных, в том числе птиц, содержащий селен и масляный растворитель, при этом он содержит в своем составе селен в виде натрия селенита, ретинола ацетат в качестве витамина А, а масляным растворителем является масло кукурузных зародышей [5].

Существует препарат, содержащий селенит натрия и витамин Е, который с успехом используется для профилактики послеродовых заболеваний у крупного рогатого скота [28].

Недостатком данных препаратов является их неудовлетворительная усвояемость из-за большого размера частиц селена, а также высокая токсичность.

Для направленной доставки в органы - мишени лекарственных веществ, а следовательно, для снижения токсического действия веществ на весь организм активно изучают нанотехнологии. В биомедицине особый интерес представляют комплексные препараты на основе наночастиц химических элементов и органических полимеров - стабилизаторов (матриц) - нанокомпозитные препараты. Необходимо отметить, что малый размер частиц обусловливает их новые свойства [18, 26].

Так, наносредство, на основе наномолекулярного селенопротеина, обладает выраженным иммуно-тропным и метаболическим действием. Средство представляет собой наномолекулярную селенопротеино-вую матрицу, содержащую селен [9]. Но в полученном средстве не сам селен является наноразмерным, а наномолекула селенопротеина.

Для направленного действия селена в поврежденные органы, ткани и клетки, для безопасного восполнения этого элемента в организме и, следовательно, для снижения его токсического действия на организм в целом во время синтеза наноселена используют различные стабилизаторы и матрицы.

Так, в качестве азотсодержащих полимеров могут быть использованы: поливинилпирролидон, желатин, хитозан и другие азотсодержащие полимеры, способные стабилизировать наночастицы нульвалентного селена [6]. В качестве матрицы-носителя используется бычий сывороточный альбумин (BSA) [30]. Стабилизированные белком наночастицы селена с размерами 20-60 нм полностью сохраняют спектр биологической активности ионного селена: стимулируют синтез селенсодержащих ферментов, но при этом в несколько раз менее токсичны, чем селенит натрия [30].

В качестве белковой матрицы для препаратов, содержащих наноселен, используют и белок сыворотки молока - лактоферрин [4]. Однако надо заметить, что белок молока является аллергеном.

В Иркутском институте химии СО РАН им. А.Е. Фаворского был синтезирован новый комплексный препарат, содержащий в своем составе полисахарид лиственницы сибирской - арабиногалактан (используется в качестве матрицы-носителя) и селен в наноразмерном состоянии.

Цель. Изучить токсичность нового нанокомпозитного препарата селена (арабиногалактан+селен).

Материалы и методы исследования. Исследования проводили согласно Руководству по экспериментальному (доклиническому) исследованию новых фармакологических веществ [8], с соблюдением правил работы с экспериментальными животными (Правила проведения работ с использованием экспериментальных животных - приложение к Приказу МЗ СССР от 12.08.1977 г., №755; Хельсинская декларация всемирной медицинской ассоциации, 2000 г.). Исследования проведены на 60 мышах (30 самцов, 30 самок), массой 20-22 г, выращиваемых в виварии Научно-исследовательского противочумного института Сибири и Дальнего Востока. Животные были разделены на 6 групп. Все животные получали препараты peros, первые 6 ч после дачи препарата за животными вели непрерывное наблюдение. Животные первой группы получали селенит натрия (токсическая доза селенита натрия) в дозе 4,56 мг Se/кг - контрольная группа, животные второй группы получали 9,12мг Se/кг, животные третей группы - 9,50 мг Se/кг. Исследуемый препарат давали начиная с дозы 9,12 мг Se/кг и далее увеличивали дозу в 2 раза, т.е. 4-я группа - наноселен в дозе, эквивалентной по содержанию селена в препарате селенита натрия (9,12 мг Se/кг); 5-я группа - наноселен (20 мг Se/ кг); 6-я группа - наноселен (40 мг Se/кг). За животными вели наблюдение 14 дней.

Результаты исследования. Результаты изучения токсичности исследуемого препарата на мышах представлены в таблице. Изучаемый композитный препарат (арабиногалактан + наноселен) в дозе 9,12 мг

Бе/кг не вызвал смерть ни одной мышки; в дозе 20 мг Бе/кг - все мыши опытной группы остались живы; доза 40 мг Бе/кг также не явилась летальной для животных. Препарат сравнения, селенит натрия, вызывает 100 %-ю гибель мышей в дозе 9,50 мг Бе/кг.

Острая токсичность наноселена и селенита натрия

Доза наноселена, мг Se/ кг Гибель животных, % Доза селенита натрия Гибель животных, %

9,12 - 4,56 16,7

20 - 9,12 50

40 - 9,50 100

Действительно, полученные нами данные свидетельствуют о более низкой токсичности наноселена и схожи с данными отечественных и зарубежных коллег. Так, на кафедре терапии и фармакологии Ставропольского государственного аграрного университета было установлено, что при внутрибрюшинном введении препарата наноселена LD5o мышей составляет 32,9 ± 0,3 мг/кг. Для сравнения, соответствующий показатель для селенита натрия - 10 мг/кг [10].

В патенте [6] токсичность препаратов на основе наноселена на разных полимерах определяется следующим образом (мг Se/ кг): для азотсодержащего полимера поливинилпирролидона LD50 - 25,38, а LD™ -44,18; для желатина LD50 - 17,31, а LD™ - 36,15; для хитозана LD50 - 22,73, а LD™ - 39,93; токсичность препарата сравнения - селенита натрия - составила LD50 - 5,13, а LD™ - 9,23.

Китайские исследователи доказали, что LD50 для наноселена (БСА) составила 113,0 мг Se/кг, в то время как LD50 селенита натрия - 15,7 мг Se/кг [30]. Таким образом, острая токсичность селена в нанораз-мерной форме в 7 раз ниже селенита натрия на основе дозы селена.

Летальная доза органического селена в форме метилселеноцистеина - 27,5 мг Se/ кг (вызывает 100%-ю гибель мышей при пероральном введении). Однако наноселен (БСА) в дозе 36 мг Se/ кг вызывает гибель только 10 % мышей и 70 % мышей в дозе 150 мг Se/ кг [30].

Выводы. Из вышесказанного следует, что на токсичность наноселена в организме большое влияние оказывает природа матрицы-носителя - белок, полисахарид или азотсодержащее основание, а также пути введения. Но тем не менее значительно снижена токсичность селена, когда он представлен в наноразмер-ном состоянии.

Литература

1. Ветеринарная токсикология с основами экологии: учеб. пособие / под ред. М.Н. Аргунова. - СПб.: Лань, 2007. - 416 с.

2. Георгиевский В.И., Анненков П.Н., Самохин В.Т. Минеральное питание животных. - М.: Колос, 1979. -471 с.

3. Зайцев С.Ю., Конопатов Ю.В. Биохимия животных. Фундаментальные и клинические аспекты: учеб. -СПб.: Лань, 2004. - С. 271-272.

4. Пат. 2485964 Рос. Федерация: кл.А61К35/20; A61K33/04; A61P37/02; B82B1/00. Иммуностимулирующая композиция для животных / С.В. Козлов, В.С. Степанов, А.С. Фомин [и др.]. - Заявители и патентообладатели С.А. Староверов, АЛ Волков. - 2012100596/15; заявл. 10.01.2012; опубл. 27.06.2013, Бюл № 18. - 1 с.

5. Пат. 2250099 Рос. Федерация: МПК7кл. А61К009/08; А61К033/04; А61К031/07; А61К035/78. Комплексный препарат семакур-А / А.Б. Саморядова, Е.Н. Вергейчик. - Заявители и патентообладатели ООО «БиоТЭП». - 2002132915/15; заявл. 06.12.2002; опубл. 20.04.2005, Бюл. № 11. - 2 с.

6. Пат.2392944 Рос. Федерация МПК6кл А61К031/785; А61К033/04; А61Р003/02. Препарат для лечения и профилактики нарушения обмена селена для сельскохозяйственных животных / В.А. Оробец, А.В. Серов, В.А. Беляев [и др.]. - Заявители и патентообладатели ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет». - 2008137463/15; заявл. 18.09.2008; опубл. 27.06.2010. - 2 с.

7. РешетникЛ.А., Парфенова Е.О. Биогеохимическое и клиническое значение селена для здоровья человека // Сиб. мед. журн. - 1999. - Т. 18, № 3. - С. 16-22.

8. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / под общ. ред. Р.У. Хабриева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ОАО «Издательство «Медицина», 2005. - 832 с.

9. Пат. 2242234 Рос. Федерация МПК7 кл. А61К033/04; А61К035/78; А61Р037/02. Способ получения нано-молекулярного селенопротеина, обладающего иммунотропным и метаболическим действием / Ю.А. Новицкий, М.Ю. Новицкий. - Заявители и патентообладатели Ю.А. Новицкий, М.Ю. Новицкий. -2003136035/15; опубл. 20.12.2004.

10. Новый биологически активный препарат на основе наночастиц селена / А.Г. Храмцов, А.В. Серов, В.П. Тимченко [и др.] // Вестник Сев-КавГТУ. - 2010. - № 4 (25).

11. Хеннинг А. Минеральные вещества, витамины, биостимуляторы в кормлении сельскохозяйственных животных / пер. с нем. Н.С. Гельман; под ред. А.Л. Падучевой, Ю.И. Раецкой. - М.: Колос, 1976.

12. Baughman T.A. Elemental mercury spills // Environmental Health Perspectives. - 2006. - Vol. 114. - P. 147152.

13. Celo V, Lean D.R.S., Scott S.L. Abiotic methylation of mercury in the aquatic environment // Science of the Total Environment. - 2006. - Vol. 368. - P. 126-137.

14. Clarkson T.W., Magos L, Myers G.J. The toxicology of mercury--current exposures and clinical manifestations // N Engl J Med. - 2003. - Vol. 349. - P. 1731-1737.

15. Corazza A, Boffito C. Mercury dosing solutions for fluorescent lamps // Journal of Physics D-Applied Physics. - 2008. - Vol. 41.

16. Eckelman M.J., Anastas P.T., Zimmerman J.B. Spatial Assessment of Net Mercury Emissions from the Use of Fluorescent Bulbs // Environmental Science & Technology. - 2008. - Vol. 42. - P. 8564-8570.

17. Engelhaupt E. Do compact fluorescent bulbs reduce mercury pollution? // Environmental Science & Technology. - 2008. - Vol. 42. - P. 8176-8176.

18. Garnett M.C., Kallinteri P. Nanomedicines and nanotoxicology: some physiological principles // Occupatinal Medicine-Oxford. - 2006. - P. 307-311

19. Gilbert S.G., Grantwebster K.S. Neurobehavioral Effects of Developmental Methylmercury Exposure // Environmental Health Perspectives. - 1995. - Vol. 103. - P. 135-142.

20. Griffiths C, McGartland A, Miller M. A comparison of the monetized impact of IQ decrements from mercury emissions // Environ Health Perspect. - 2007. - Vol. 115. - P. 841-847.

21. Reduction of mercury loss in fluorescent lamps coated with thin metaloxide films / V.D. Hildenbrand, C.J.M. Denissen, A.J.H.P. Van der Pol [et al.] // Journal of the Electrochemical Society. - 2003. - Vol. 150. -P. H147-H155.

22. Jang M, Hong S.M., Park J.K. Characterization and recovery of mercury from spent fluorescent lamps // Waste Management. - 2005. - Vol. 25. - P. 5-14.

23. Mercury vapor release from broken compact fluorescent lamps and in situ capture by new nanomaterial sorbents / N.C. Johnson, S. Manchester, L. Sarin [et al.] // Environmental Science & Technology. - 2008. - Vol.

42. - P. 5772-5778.

24. Psychological effects of low exposure to mercury vapor: application of a computer-administered neurobehavioral evaluation system / Y.X. Liang, R.K. Sun, Y. Sun [et al.] // Environ Res. - 1993. - Vol. 60. - P. 320-327.

25. Love Sarin. Nano-Selenium: Novel Formulations for Biological and Environmental Applications A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy In the Division of Engineering at Brown University Providence, Rhode Island. - May 2010.

26. Nel A, Xia T, Madler L. Toxic potential of materials at the nanolevel // Science Magazine. - 2006. - Vol. 311. - P. 622-627.

27. Ralston N. Nanomaterials: Nano-selenium captures mercury // Nature Nanotechnology. - 2003. - Vol. 3. -P. 527-528.

28. Smith I., Hogan J. Vitamin E and selenium can help lover incident of mastitis // Zarge anim. Veter. - 1988. -

43, 6. - Р. 20-24.

29. Spasic M.B., Spasic Z.S., Buzadzic B. Effect of term exposure to cold on the antioxidant defense system in the rat // Free Rad. Biol. Med. - 1993. - № 3. - P. 291-299.

30. Zhang J., Wang X, Xu T. Elemental selenium at Nano Size (Nano-Se) as a potential chemopreventive Agent with reduced risk of selenium toxicity: comparison with Se-Methelselenocysteine in mice // Toxicological sciences. - 2008. - № 101 (1). - P. 22-30.