Использование нанотехнологий в экспериментальной курортологии. Итоги и перспективы

ни и снижение содержания белка свидетельствуют о сложных патогенетических механизмах развития данного патологического процесса.

Определение уровня свободой воды в эритроцитах периферической крови позволяет

Литература

1. Белоусова Е.С., Микашинович З.И., Коваленко Т.Д. Признаки риска развития миопатии, вызванной длительным приемом Симвастатина (Зокора) // Фундаментальные исследования. 2014. №5. С.1197-1200.

2. Гольдберг Е.Д., Крыжановский Г.Н. Дизрегуляци-онная патология системы крови. М.: ООО «Медицинское информационное агенство», 2009. 432 с.

3. Крыжановский Г.Н. Дизрегуляционная патология: руководство для врачей. М.: Медицина, 2002. 632 с.

4. Микашинович З.И., Нагорная Г.Ю., Коваленко Т.Д. Особенности обеспечения газотранспортной функции эритроцитов и показатели окислительного стресса у подростков с эссенциальной артериальной гипертензией // Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2014. №6. С. 53-57.

5. Микашинович З.И., Саркисян О.Г. Метаболическая перестройка в ткани влагалища женщин, больных атрофическим кольпитом, в перимено-паузальном периоде // Геронтология. 2014. Т.2, №3. С. 273-285.

6. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ БТАТБТЖА. М., 2002. 312 с.

7. Медицина климактерия / Сметник В.П. [и др.]. Ярославль: ООО «Изд.Литера», 2006. 848 с.

8. Фаращук Н.Ф. Структура воды в крови: клинические аспекты. Смоленск: Изд. СГМА, 2007. 252 с.

9. Фаращук Н.Ф., Рахманин Ю.А. Вода - структурная основа адаптации. Москва - Смоленск, 2004. 172 с.

10. Шиффман Ф. Дж. Патофизиология крови. М.: Бином, 2014. 448 с.

повысить эффективность диагностики атрофи-ческого кольпита при отсутствии четких клинических признаков для своевременного назначения медикаментозной терапии.

References

Belousova ES, Mikashinovich ZI, Kovalenko TD. Priznaki riska razvitiya miopatii, vyzvannoy dlitel'nym priemom Simvastatina (Zokora). Fundamental'nye issledovaniya. 2014;5:1197-200. Russian.

Gol'dberg ED, Kryzhanovskiy GN. Dizregulyatsionnaya patologiya sistemy krovi. Moscow: OOO «Meditsinskoe informatsionnoe agenstvo»; 2009. Russian. Kryzhanovskiy GN. Dizregulyatsionnaya patologiya: rukovodstvo dlya vrachey. Moscow: Meditsina; 2002. Russian.

Mikashinovich ZI, Nagornaya GYu, Kovalenko TD. Oso-bennosti obespecheniya gazotransportnoy funktsii eritrot-sitov i pokazateli okislitel'nogo stressa u podrostkov s es-sentsial'noy arterial'noy gipertenziey. Voprosy biologicheskoy, meditsinskoy i farmatsevticheskoy khimii. 2014;6:53-7. Russian.

Mikashinovich ZI, Sarkisyan OG. Metabolicheskaya perestroyka v tkani vlagalishcha zhenshchin, bol'nykh atroficheskim kol'pitom, v perimenopauzal'nom periode. Gerontologiya. 2014;2(3):273-85. Russian.

Rebrova OYu. Statisticheskiy analiz meditsinskikh dan-nykh. Primenenie paketa prikladnykh programm STATISTIKA. Moscow; 2002. Russian. Meditsina klimakteriya / Smetnik VP, et al. Yaroslavl': OOO «Izd.Litera»; 2006. Russian.

Farashchuk NF. Struktura vody v krovi: klinicheskie as-pekty. Smolensk: Izd. SGMA; 2007. Russian. Farashchuk NF, Rakhmanin YuA. Voda - strukturnaya osnova adaptatsii. Moskva - Smolensk; 2004. Russian. Shiffman F. Dzh. Patofiziologiya krovi. M.: Binom, 2014. Russian.

УДК: 616.36-001.6:615.838.9 DOI: 10.12737/18480

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ КУРОРТОЛОГИИ.

ИТОГИ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Н.В. ЕФИМЕНКО, В.В. КОЗЛОВА, А.С.КАЙСИНОВА

«Пятигорский государственный НИИ курортологии Федерального медико-биологического агентства», пр-т Кирова, 30, г. Пятигорск, Ставропольский край, Россия, 357501, e-mail: orgotdel@fmbamail.ru

Аннотация. Цель исследования: изучение возможности модулирования терапевтического эффекта питьевой минеральной воды источника «Красноармейский» Пятигорского курорта, путем на-

сыщения её наночастицами серебра размером 30 нм, в условиях токсического поражения печени формалином. Проведены исследования на 88 крысах-самцах линии Вистар. В сравнительном аспекте изучены терапевтические эффекты минеральной воды источника «Красноармейский» Пятигорского курорта, модифицированной наночастицами серебра и «Ессентуки-17», в условиях токсического поражения печени формалином. Результаты: проведенный сравнительный анализ лечебного действия изучаемых минеральных вод показал модулирование терапевтических эффектов минеральной воды источника «Красноармейский», что проявилось в схожем воздействии на метаболическое обеспечение восстановительных реакций на здоровых животных и в условиях токсического поражения печени формалином. Выявлено, что механизмы влияния питьевых минеральных вод как нативных, так и модифицированных наночастицами серебра, обладают однонаправленным действием, а именно, модифицируют деятельность органов пищеварения за счет реализации эффекта «новизны», при этом развивается реакция стрессорного типа, которая в свою очередь инициирует формирование приспособительных процессов, протекающих с активизацией энергетического метаболизма, субстратами которого являются глюкоза и свободные жирные кислоты.

Ключевые слова: наночастицы серебра, питьевые минеральные воды, эксперимент, токсическое поражение печени формалином, крысы.

USE OF THE NANOTECHNOLOGIES IN EXPERIMENTAL BALNEOLOGY.

RESULTS AND PROSPECTS

N.V. EFIMENKO, V.V. KOZLOVA, A.S. KAISINOVA

"Pyatigorsk State Research Institute of Resort Study of the Federal medico-biological agency, Prospect Kirova, 30, Pyatigorsk, Stavropol region, Russia, 357501, e-mail: orgotdel@fmbamail.ru

Abstract. The article presents the results of experimental studies of therapeutic effect modulation of potable mineral water of «Krasnoarmeisky» in Pyatigorsk resort by saturating it with silver nanoparticles of 30 nm in terms of formalin liver toxicity. The authors has been carried out a comparative analysis of therapeutic effects of potable mineral waters of Pyatigorsk («Krasnoarmeisky») and Essentuki («Essentuki-17») resorts. It was shown a modulation of therapeutic effects of mineral water of «Krasnoarmeisky» spring which was demonstrated in a similar impact on metabolic regenerative reaction ensuring on healthy animals and in case of toxic liver involvement by formalin. The research objective is to study the possibilities of therapeutic effect modulation of potable mineral water of «Krasnoarmeisky» spring in Pyatigorsk resort by its saturation with silver nanoparticles of 30 nanometers in the conditions of toxic liver involvement by formalin. Materials and methods: there have been carried out some researches on 88 male-rats of the line Vistar. In the comparative aspect the authors have studied therapeutic effects of mineral water of «Krasnoarmeisky» spring in Pyatigorsk resort modified with silver nanoparticles and "Essentuki-17" in the conditions of toxic liver involvement by formalin. Results: the carried-out comparative analysis of medical effect of the studied mineral waters showed a modulation of therapeutic effects of mineral water of «Krasnoarmeisky» spring which manifested in similar impact on metabolic ensuring of regenerative reactions on healthy animals and in the conditions of toxic liver involvement by formalin. It has been revealed that mechanisms of influence of potable mineral waters both native, and modified by silver nanoparticles, possess the unidirectional action, namely, modify digestive organs activity due to the realization of «novelty» effect. Thus the reaction of stress type can be developed that in its turn initiates the formation of adaptive processes proceeding with activation of energy metabolism which substrata are glucose and free fatty acids.

Key words: silver nanoparticles, potable mineral water, experiment, toxic liver involvement by formalin, rats.

Актуальность. Наряду с «привычными» методами лечения, основанными на попытках применить лекарственные препараты для адресного изменения той или иной патологиче-

ской реакции, существует целый пласт других методов воздействия, основанный на немедикаментозных принципах, когда на первое место ставится активизация саногенетических про-

цессов. Эта методологическая особенность восстановительной медицины выгодно отличает ее от лекарственной медицины [4].

Внедрение этой методологической парадигмы способствовало появлению таких принципиально новых исследований модификации активности действующего фактора, например, питьевых минеральных вод, как усиление биопотенциала биологически активными органическими соединениями (фитококтейли, экстракты пантов, аминокислотные и пептидные комплексы и т.п.), или наночастицами (НЧ) различных металлов [3,6,7].

Стремительное развитие молекулярной биологии и медицины, изучение возможности использования различных наноматериалов в фармакологических средствах, не охватывает проблемы использования бальнеосредств, модифицированных наночастицами. В то же время, немногочисленные работы посвященные изучению совместного использования природных минеральных вод (МВ) и фармацевтических субстанций показали, что наблюдается синергизм их действия, усиление биологического влияния, снижение побочных эффектов [1,2].

При исследовании непосредственного воздействия серебра на клетки организма на сегодняшний день остается неясным вопрос, в какой химической форме серебро связывается с мишенями (белковые и липидные компоненты биологических мембран) и проникает в клетку, и на каком этапе возможен биогенный переход ионной формы серебра в форму кластерного серебра.

Наночастицы металлов часто обладают свойствами, которых нет у ионных образцов этих металлов. НЧ серебра становятся хорошими катализаторами химических реакций, а так же непосредственно участвуют в них. Кроме того, на-ночастицы серебра проявляют способность генерировать активные формы кислорода [5].

Накопленный опыт отечественных и зарубежных ученых стимулировал новые направления комплексных научных изысканий в сфере курортологии в ФГБУ ПГНИИК ФМБА России, и послужил основой к формированию этиопа-тогенетического подхода в создании новых на-нобиотехнологических рецептур, а также разработке принципиально новых инновационных методов лечения социально значимых заболеваний.

Цель исследования - изучение возможности модулирования терапевтического эффекта питьевой минеральной воды источника «Красноармейский» Пятигорского курорта, путем насыщения её наночастицами серебра размером 30 нм, в условиях токсического поражения печени формалином.

Материалы и методы исследования. Исследования проведены на 88 крысах-самцах линии Вистар массой тела 180-260 грамм, у которых повреждение печени достигалось путем перорального введения формальдегида в виде 20% раствора формалина (СН2О) в дозе 0,2 мл на 100 г массы животного через день в течение 21 дня. Минеральную воду «Ессентуки-17» (МВ1) и минеральную воду «Красноармейский» (МВ2), а также её аналога, модифицированного наноча-стицами серебра применяли после воспроизведения модели токсического поражения печени в течение 21 дня, 1 раз в сутки, из расчета 1,5 мл на 100 грамм массы тела животного. Для модификации МВ2 использовали наночастицы серебра размером 30 нм, с концентрацией НЧ в образце 0,0864 г/л, стабилизированные поливи-нил-М-пирролидоном (8000±2000 Da). В спектрах абсорбции наночастиц изучаемой партии серебра наблюдаются 2 максимума: Л=400 нм и 520 нм - поперечный и продольный плазменный резонанс соответственно, что свидетельствует о анизотропной, предположительно стержнеобразной форме наночастиц. Модифицированную МВ готовили экстемпорально из расчета 0,01 мг НЧ серебра на кг массы животного (0,001мкг/100 г).

Метаболические изменения фиксировали по содержанию в крови ферментов, участвующих в клеточном метаболизме тканей (алани-наминотрансфераза (АлТ) Ед/л, аспартатами-нотрансфераза (АсТ) Ед/л, креатинин ммоль/л), показателям липидного обмена (общий холестерин (ОХС) нмоль/л, триглицериды (ТГ) ммоль/л), углеводного обмена (глюкоза г/л, инсулин МЕ/л), и по клиническим показателям (лейкоциты х109/л, лейкоцитарная формула (лимфоциты, %, сегментоядерные нейтрофилы %, моноциты %). Определяли концентрацию трий-одтиронина в плазме крови в нмоль/л. Проводили иммунологические исследования цитоф-люориметрическим методом используя следующую панель моноклональных антител: CD3-FITC, CD4-PE, CD8a-PE, CD45R-PE, CD5-FITC, I-Ek

МНС II-PE. Клеточность тимуса определяли в мкл/кл/100 мг массы.

Результаты и их обсуждение. Учитывая существующие данные по кумуляции НЧ в организме, нами предварительно изучалось влияние НЧ серебра в высоком диапазоне концентраций 0,1-1,0 мг/кг массы тела здоровых крыс в сутки, при внутрижелудочном введении в течение двух недель. Проведенные исследования не выявили негативного влияния на динамику роста массы тела животных, относительные массы внутренних органов. Не пострадали системы, ответственные за активность ферментов I и II фазы детоксикации ксенобиотиков, уровень небелковых тиолов печени, показатели перекисного окисления липидов (ПОЛ) и системы антиокси-дантной защиты, биохимические показатели азотистого обмена, гематологические показатели, показатели апоптоза клеток печени. Таким образом, можно было предположить благоприятное специфическое формирование взаимосвязи регуляторного комплекса с исполнительными ферментативными реакциями обменных процессов под влиянием низких концентраций НЧ серебра.

Для изучения механизмов действия модифицированных МВ НЧ металлов нами проводились исследования курсового поения на организм здоровых животных.

После курсового приема (21 день) МВ «Красноармейский», модифицированной НЧ серебра, определялись иммунометаболические взаимодействия между клеточностью тимуса и уровнем трийодтиронина в виде прямой корреляционной связи (г=0,93, p=0,02), и обратной связи с уровнем глюкозы г (г= 0,90, p=0,01), и инсулином (г=-0,94, p=0,05).

Таким образом, прием МВ с НЧ серебра способствует регуляции пролиферативной активности иммунокомпетентных органов под влиянием гормональной адаптационной системы организма животного.

Дальнейшие исследования проводились на животных - крысах с патологической моделью токсического поражения формалином (подо-строе отравление).

Лечебный курс МВ1 после моделирования подострой формалиновой интоксикации способствовал снижению лейкоцитарной реакции на 18,4%, незначительно повысив процент лимфоцитов на 3,4-4,3%, и достоверно снизив %

нейтрофилов на 25,2% (р<0,001) и моноцитов на 42,5% (р<0,001).

Уровень трансаминаз (АсТ и АлТ) и щелочной фосфатазы снизился по сравнению с их концентрацией на патологической модели в среднем на 16,9%. Интенсивность утилизации глюкозы крови усилилась на 93,0%, креатинин поднялся на 38,9%. Из показателей липидного обмена общий холестерин крови после курсов МВ1 установился на уровне интактных значений (р<0,05), а триглицериды поднялись на 27,3%.

Курс модифицированной НЧ серебра МВ 2 способствовал также существенному нивелированию признаков воспаления, лейкоциты снизились на 26,1% и оказались на уровне интактных животных. Нормализация относительного содержания лимфоцитов свидетельствует о снижении активности процессов воспаления, и выраженном иммуностимулирующем эффекте питьевого воздействия.

У животных, получавших лечебный курс МВ2 с НЧ серебра, наблюдалась положительная динамика выздоровления: достоверное снижение уровня щелочной фосфатазы на 47,9% (р<0,001), которая оказалась ниже интакт-ных значений. Снижение активности ами-нотрансфераз - АсТ на 25,3% (р<0,05) и АлТ на 42,3% (р<0,001) свидетельствует о выраженном лечебном эффекте модифицированной МВ2. Кроме того, наблюдалась стабилизация таких показателей крови, как холестерин, глюкоза и креатинин, концентрация которых повысилась на 34,2% (р<0,05), 58% (р<0,001), и на 40,5% (р<0,001) соответственно.

Методом проточной цитофлюориметрии установлено, что модифицированная МВ «Красноармейский» НЧ серебра по силе воздействия при токсических поражениях формалином на субпопуляции лимфоцитов не уступает действию нативной МВ «Ессентуки-17». Наблюдаемое преобладание субпопуляции ци-тотоксических клеток, наряду со снижением соотношения T-help/T-cytotox, или индекса IRI в 2,15-2,2 раза (р<0,001) свидетельствует об активации саногенеза под влиянием изучаемых МВ.

Минеральная вода источника «Красноармейский», модифицированная НЧ серебра, в профилактическом и лечебном режиме обладает иммуномодулирующими свойствами, снижает активность свободнорадикальных процессов, одновременно увеличивая антиоксидантную за-

щиту организма, что способствует повышению реабилитационных мероприятий при токсическом поражении печени. Кроме того, наност-руктурированные биокомпозиты серебра в сочетании с МВ 2 активно взаимодействуют с исполнительными ферментативными реакциями энергетического обмена, используя липиды в качестве энергетического субстрата, что обеспечивает достижение цели - формирование компенсаторно-приспособительных реакций через активизацию адаптогенеза при токсическом воздействии формалином.

Полученные экспериментальные данные позволяют предположить, что модифицированные МВ могут оказывать влияние на разные уровни саногенетических систем живого организма и расширят возможности немедикаментозной коррекции метаболических нарушений различного генеза.

Выводы. Сравнительная оценка лечебного влияния минеральной воды «Ессентуки-17» и

Литература

1. Кайсинова А.С. Система медицинских технологий санаторно-курортной реабилитации больных с эрозивно-язвенными эзофагогастродуоденальны-ми заболеваниями: автореферат дис....доктора мед. наук. Пятигорск, 2013. 44 с.

2. Ефименко Н.В., Кайсинова А.С. Курортное лечение больных с эрозивно-язвенными эзофагогаст-родуоденальными заболеваниями в фазе затухающего обострения // Цитокины и воспаление. 2014. Т.13, №3. С. 102-104.

3. Савин Е.И., Субботина Т.И., Хадарцев А.А., Хренов П.А., Честнова Т.В., Бузулуков Ю.П., Анциферова А.Н. Экспериментальное исследование антибактериальной активности наночастиц серебра на модели перитонита и менингоэнцефалита in vivo // Вестник новых медицинских технологий (электронный журнал). 2014. №1. Публикация 221. URL: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/ Bulle-tin/E2014-1/4793.pdf. (Дата обращения: 30.04.2014). DOI: 10.12737/3865

4. Сыроешкин А.В. Наночастицы в природных водах // Наночастицы в природных и технологических средах. Методы и средства измерений: труды ВНИИФТРИ под редакцией Красовского П.А.-М., 2009. № 56 (148). С. 91-106.

5. Перспективы активации саногенетических реакций в восстановительной медицине / Фролков В.К., Нагорнев С.Н., Козлова В.В. [и др.] // Курортная медицина. 2015. № 2. С. 212-215.

6. Шевченко И.М. Разработка комплексного антимикробного препарата на основе наночастиц се-

дополнительно насыщенной НЧ серебра минеральной воды «Красноармейский», выявила модулирование терапевтических эффектов последней, что проявилось в схожем воздействии на метаболическое обеспечение восстановительных реакций в условиях токсического поражения печени формалином.

Механизмы влияния питьевых минеральных вод как нативных, так и модифицированных НЧ серебра, обладают однонаправленным действием, а именно, модифицируют деятельность органов пищеварения за счет реализации эффекта «новизны», при этом развивается реакция стрессорного типа, которая в свою очередь инициирует формирование приспособительных процессов, протекающих с активизацией энергетического метаболизма, субстратами которого являются глюкоза и свободные жирные кислоты. Аналогичную картину можно наблюдать при действии физических нагрузок (терренкур, плавание в бассейне и т.п.), гипоксии.

References

Kaysinova AS. Sistema meditsinskikh tekhnologiy sana-torno-kurortnoy reabilitatsii bol'nykh s erozivno-yazvennymi ezofagogastroduodenal'nymi zaboleva-niyami [dissertation]. Pyatigorsk (Pyatigorsk region); 2013. Russian.

Efimenko NV, Kaysinova AS. Kurortnoe lechenie bol'nykh s erozivno-yazvennymi ezofagogastroduoden-al'nymi zabolevaniyami v faze zatukhayushchego obos-treniya. Tsitokiny i vospalenie. 2014;13(3):102-4. Russian.

Savin EI, Subbotina TI, Khadartsev AA, Khrenov PA, Chestnova TV, Buzulukov YuP, Antsiferova AN. Ekspe-rimental'noe issledovanie antibakterial'noy aktivnosti nanochastits serebra na modeli peritonita i meningoent-sefalita in vivo. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnolo-giy (elektronnyy zhurnal) [internet]. 2014 [cited 2014 Apr 30];1[about 6 p.]. Russian. Available from: http://www.medtsu.tula.ru/VNMT/Bulletin/E2014-1/4793.pdf. DOI: 10.12737/3865

Syroeshkin AV. Nanochastitsy v prirodnykh vodakh. Nanochastitsy v prirodnykh i tekhnologicheskikh sre-dakh. Metody i sredstva izmereniy: trudy VNIIFTRI pod redaktsiey Krasovskogo P.A.-M.. 2009;56(148).91-106. Russian.

Frolkov VK, Nagornev SN, Kozlova VV [et al.] Perspek-tivy aktivatsii sanogeneticheskikh reaktsiy v vosstanovi-tel'noy meditsine. Kurortnaya meditsina. 2015;2:212-5. Russian.

Shevchenko IM. Razrabotka kompleksnogo antimikrob-nogo preparata na osnove nanochastits serebra dlya