Наночастицы серебра вызывают изменения в протеоме печени

Материалы XVII Всероссийского конгресса с международным участием «Фундаментальные и прикладные аспекты нутрициологии и диетологии. Лечебное, профилактическое и спортивное питание»

лила (ГТ на фоне МС). В ходе эксперимента оценивали систолическое артериальное давление (САД) на установке PanLab (Испания). При диссекции у животных выделяли абдоминальную жировую ткань и взвешивали на электронных весах. В сыворотке крови определяли уровень глюкозы с использованием наборов фирмы «Диасенс» (РБ), общий холестерол и общий билирубин - RANDOX (Великобритания), холестерол липопротеинов низкой плотности (ХЛПНП) - ВюМах1та (Польша). Инсулин и лептин определяли ИФА-методом на наборах Demeditec (Германия). Для анализа полученных данных был применен ППП Statistica 7.0, использовали методы непараметрической статистики. Данные представлены в виде медиан и процентилей (25; 75).

Результаты и обсуждение. Показано, что высококалорийная диета приводит к достоверному (р<0,05) нарастанию массы абдоминального жира в 3 раза по сравнению с контролем [7,80 (6,00; 11,65) и 2,70 (2,05; 3,60) г], а также к увеличению уровня САД [157 (150; 161) и 133 (130; 138) мм рт.ст.]. В то же время у животных группы ГТ на фоне МС отмечалось достоверное (р<0,05) снижение массы абдоминальной жировой ткани по сравнению с группой крыс, находящихся только на высококалорийной диете [4,15 (3,50; 6,30) и 7,80 (6,00; 11,65) г], а также снижение САД [133 (130; 134) и 157 (150; 161) мм рт.ст.].

Изучение биохимических показателей не выявило в группе высококалорийного питания достоверных изменений, кроме повышения уровня общего билирубина. При ГТ на фоне МС было выявлено достоверное повышение уровня ХЛПНП [0,63 (0,49; 0,73) и 0,49 (0,46; 0,55) ммоль/л] по сравнению с контролем и повышение концентрации глюкозы по сравнению с группой крыс, получавших высококалорийное питание [7,80 (7,15; 8,40) и 6,90 (6,15;7,60) ммоль/л]. Из этого следует, что сочетанное воздействие приводит к более выраженному нарушению липидного и углеводного обменов в организме крыс. При абдоминальном ожирении у крыс (МС) отмечалось 3-кратное повышение уровня лептина по сравнению с контролем [203,28 (171,00; 235,05) vsв 71,68 (42,06; 90,12) пг/мл]. При ГТ содержание лептина в сыворотке крови снижалось до 33,78 (21,01; 44,94) г/мл, а при ГТ на фоне МС несколько повышалось [101,94 (40,23; 116,59) пг/мл] по сравнению с контролем. Эти данные демонстрируют развитие лептинорезистен-тности на фоне избыточного питания как при нормальной, так и при сниженной функции щитовидной железы. Оценка индекса НОМА выявила достоверное 2-кратное повышение показателя при ГТ и 3-кратное повышение при ГТ на фоне МС по сравнению с контролем, что указывает на развитие инсулинорезистентности у животных этих групп.

Заключение. Таким образом, проведенные эксперименты свидетельствуют о том, что высококалорийная диета приводит к абдоминальному ожирению у крыс линии Вистар, сопровождаемому рядом признаков метаболического синдрома (повышение САД, уровня лептина и индекса НОМА). Наряду с этим показано, что состояние гипотиреоза оказывает дополнительное негативное влияние на организм крыс.

Шипелин В.А.1, Згода В.Г.2, Гмошинский И.В.1, Хотимченко С.А.1-3

НАНОЧАСТИЦЫ СЕРЕБРА ВЫЗЫВАЮТ ИЗМЕНЕНИЯ В ПРОТЕОМЕ ПЕЧЕНИ

1 ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва

2 ФГБНУ «Научно-исследовательский институт биомедицинской химии им. В.М. Ореховича», Москва

3 ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России

Актуальность. Наночастицы металлического серебра (НМС) выпускаются во всем мире в массовом масштабе и используются в широком спектре потребительских товаров. Из данных литературы известно, что НМС может обладать токсическими эффектами в отношении живых организмов при самых разных путях поступления. Механизм нанотоксичности НМС получил в литературе название «Эффект троянского коня» и состоит в способности наночастиц проникать через биологические барьеры организма, накапливаться в клетках и высвобождать в них в высоких локальных концентрациях ионы Ag+ под действием окислителей. Как следствие, серебро является клеточным ядом ввиду его способности необратимо ингибировать ферменты и мембранные транспортеры, содержащие тиоловые группы. Особого внимания заслуживают работы последних лет, в которых показано, что НМС может быть также токсичным при поступлении в желудочно-кишечный тракт. Учитывая широкий ассортимент потребительской продукции с НМС, представленной, в первую очередь, биологически активными добавками к пище, актуальным является исследование воздействия этого наноматериала при пероральном введении.

Цель данной работы - поиск маркеров токсического действия НМС на протеом микросомальной фракции печени (МФП) при пероральном пути поступления в подостром токсикологическом эксперименте длительностью 92 сут.

Материал и методы. В качестве препарата НМС использовался «Арговит-С» с диаметром наночастиц в диапазоне 580 нм по данным просвечивающей электронной микроскопии и динамического рассеяния света. Препарат вводили перорально растущим крысам самцов Wistar в дозах 0,1; 1,0 и 10 мг/кг массы тела (м.т.) ежедневно в течение 92 сут. Животные в контрольных группах получали деионизированную воду или водный раствор стабилизатора поливинилпирролидона. После окончания эксперимента выделяли МФП и методом 2D-электрофореза в полиак-риламидном геле исследовалипротеом с последующей идентификацией вариабельно экспрессирующихся белков масс-спектрометрически - методом наноВЭЖХ-МС/МС высокого разрешения на приборе Orbitrap Elite.

Результаты и обсуждение. По окончании эксперимента у животных, подвергшихся воздействию НМС в указан-ныхвыше дозах,появилось в МФП 8, 6 и 8 белков, соответственно, которые отсутствовали в контрольных группах.

Физиология и биохимия питания

Среди них была идентифицирована с высокой степенью достоверности субъединица 1 активаторного комплекса протеасомы PSME1 (ген Psme1). Протеасомы распределяются по эукариотическим клеткам с высокой концентрацией и расщепляются пептидами в АТФ/убиквитин-зависимом процессе в нелизосомном пути. Существенной функцией протеасом является обработка пептидов класса 1 большого комплекса гистосовместимости. Полученные нами данные указывают на роль протеасомной деградации белков как звена нарушений, развивающихся в клетках печени под действием накапливающихся в них НМС. Экспрессия белка теплового шока HSP60 (ген Hspd1) была увеличена в группе животных, получавших НМС при максимальной дозе. Одной из особенностей HSP60 является его связь со статусом Se в организме. В нашем исследовании повышенный уровень HSP60 в МФП крыс группы 5 очевидно коррелирует с ранее выявленным у них глубоким нарушением селенового статуса, вызванного микроэлементным антагонизмом серебра и Se. Введение НМС сопровождалась исчезновением из протеома МФП белка, который был идентифицирован как р2а-тубулин (ген Tuba1b). Тубулин является основным компонентом микротрубочек, участвующих в структурной организации цитоскелета и являющихся ключевыми участниками процессов митоза и внутриклеточного переноса. Дефекты гена, кодирующего р2а-тубулин, ассоциированы со сложной дисплазией коры и другими пороками головного мозга. Экспрессия конститутивного белка каталазы, присутствовавшего в МФП животных всех групп, была значительно снижена при дозах НМС 0,1 и 10 мг/кг м.т. Известно, что каталаза является одним из основных ферментов разрушения активных форм кислорода, аснижение ее уровня является признаком гепатотоксичности.

Заключение. Таким образом, протеомное исследование МФП крыс, получавших в подостром эксперименте длительностью 92 сут НМС, позволило выявить ряд новых протеомных эффектов гепатотоксического действия данного наноматериала. Выявленные изменения коррелируют с ранее выявленными у этих животных морфологическими и биохимическими изменениями под действием наночастиц серебра и согласуются с тем, что печень является одной из основных мишеней токсического действия НМС при их многократном пероральном поступлении.

Работа выполнена за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы фундаментальных научных исследований (тема ФАНО России № 0529-2014-0029).

Шумакова А.А., Апрятин С.А., Мжельская К.В., Жминченко В.М.

ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ПОЧЕК КРЫС И МЫШЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ЛИНИЙ НА МОДЕЛИ ДЕФИЦИТА ЦИНКА

ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», Москва

Актуальность. Цинк (Zn) входит в состав более 300 ферментов, участвует в процессах метаболизма и в регуляции экспрессии ряда генов. Недостаточное потребление Zn приводит к анемии, вторичному иммунодефициту, половой дисфункции, порокам развития плода.Помимо использования в клинической диагностики общепризнанных показателей проявления дефицита Zn в организме, актуальной задачей является поиск новых биомаркеров, таких как микроэлементный гомеостаз в органах и биологических средах.

Цель работы - изучение элементного состава тканей почек лабораторных животных различных линий, находящихся на Zn-дефицитном рационе.

Материал и методы. В эксперименте продолжительностью 21 сут использовали 2 группы крыс самок линии Wistar и 2 группы мышей самок линии C57BI/6 (общее количество животных - 24 особи). Животные 1-х (контрольных) групп получали сбалансированный по минеральному составу гранулированный корм для грызунов, а 2-х (опытных) групп - готовый цинкдефицитный корм («MP Biomedicals, LLC», США). Исследования на животных выполняли в соответствии с приказом Минздрава России от 01.04.2016 № 199н «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики» и Guide for the care and use of laboratory animals. Eighth Edition / Committee for the Update of the Guide for the Care and Use of Laboratory Animals; Institute for Laboratory Animal Research (ILAR); Division on Earth and Life Studies (DELS); National Research Council of the national academies. Washington: The National Academies Press. 2011. Определение Zn в бедренной кости определяли атомно-абсорбционным методом (ААС) на приборе «SOLAAR 969» («UNICAM», Великобритания). Элементный состав почек (Ag, Al, Ba, Cd, Co, Cr, Cs, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, Se, V, Zn) определяли методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (ИСП-МС) на приборе «AgilentTechnologies 7700х». Минерализацию проводили, как описано в статье А.А. Шумаковой и соавт. «Токсичность свинца при его совместном введении с наноструктурным диоксидом кремния» (Вопросы питания. 2015. Т. 84, № 2. С. 10-18).

Результаты и обсуждение. В таблице приведены наиболее значимые результаты определения содержания элементов в почках животных, а также цинка в бедренной кости - одного из основных маркеров дефицита Zn. Нахождение животных на Zn-дефицитном рационе сопровождалось довольно существенным снижением его содержания в бедренных костях. Одновременно с этим установлено достоверное снижение содержания Co, Cr, Cs и Cu в почках крыс и Cd, Cr и Cs - в почках мышей с дефицитом Zn. Единственный элемент, содержание которого увеличивается в почках крыс был V - увеличение хоть и небольшое по абсолютной величине, тем не менее достоверное.