Оценка действия биодоз наночастиц серебра на обмен белков в организме животных

международный научный журнал «инновационная наука» УДК: 636:612.015.32.014.46:546.57

№10/2015

ISSN 2410-6070

И.Р.Шамсутдинова

аспирант

Южно-Уральский государственный аграрный университет

М.А.Дерхо

доктор биологических наук, профессор Южно-Уральский государственный аграрный университет г. Троицк Челябинской обл., Российская Федерация

ОЦЕНКА ДЕЙСТВИЯ БИОДОЗ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА НА ОБМЕН БЕЛКОВ В ОРГАНИЗМЕ

ЖИВОТНЫХ

Аннотация

Изучено влияние наночастиц серебра на активность и направленность белкового обмена в организме лабораторных животных. Установлено, что действие наночастиц серебра на активность и направленность белкового обмена зависело от количества частиц металла, поступивших в организм крыс пероральным путем в ходе эксперимента. Наночастицы серебра в дозе 4,25 и 6,61 мг на 1 кг живой массы в сутки обладали анаболическим эффектом в организме животных, стимулируя синтез белков глобулиновых фракций и способствуя задержке белкового азота. Данные свойства в наибольшей степени были выражены при введении наночастиц серебра в суточной дозе 6,61 мг на 1 кг живой массы. Белковый обмена на фоне поступления в организм крыс наночастиц серебра в количестве 12,81 мг на 1 кг живой массы в сутки приобретал катаболическую направленность, о чём свидетельствовало повышение концентрации общего белка в крови и мочевины - индикатор скорости выведения белкового азота из организма крыс.

Ключевые слова

наночастицы серебра, белковый обмен, лабораторные крысы, кровь.

В последние годы появились данные, раскрывающие биологические эффекты серебра в живом организме и доказывающие его действие как микроэлемента [1, 2. 8]. По данным [1] в организме животных и человека содержание серебра составляет 20 мкг на 100 г сухого вещества. Наиболее богаты металлом мозг, железы внутренней секреции, печень, почки и кости скелета.

Установлено, что серебро оказывает стимулирующее действие на кроветворные органы [7], способствует повышению количества Т - лимфоцитов и иммуноглобулинов классов А, М, G[4]. В организме животных ионы серебра накапливаются в митохондриях гепатоцитов и регулируют биоэнергетику клеток [3, 5]. Кроме этого, ионы серебра могут включаться в молекулы купроэнзимов как антогонисты меди [6], инициируя потерю их активности. Например, замена меди на серебро в молекуле церулоплазмина приводит к изменению его пространственной конфигурацию и потере феррооксидазной активности [6].

В тоже время влияние серебра на другие белковые молекулы организма животных и их метаболизм практически не изучено, что обуславливает актуальность данной проблемы.

В связи с этим целью нашей работы явилось изучение влияния наночастиц серебра на активность и направленность белкового обмена в организме лабораторных животных.

Материалы и методы. Экспериментальная часть работы выполнена на базе вивария и кафедры органической, биологической и физколлоидной химии ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный аграрный университет» в 2015 г. Объектом исследования являлись самцы крыс линии Вистар с массой тела 240-270 г, которые содержались в стандартных условиях вивария при естественном освещении.

Для проведения эксперимента было сформировано 4 группы (n=14): первая - контрольная, содержалась на стандартном пищевом и водном рационе, вторая, третья и четвертая - опытные. Животным данных групп в течение 30 суток добавляли в питьевую воду водную дисперсию наночастиц серебра в суточной дозе, соответственно, 4,25; 6,61 и 12,81 мг на 1 кг живой массы.

17

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10/2015 ISSN 2410-6070

Материал исследований (кровь) получали после декапитации крыс, которую проводили под наркозом эфира с хлороформом с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕЕС) и Хельсинкской декларации. В плазме крови определяли концентрацию общего белка, альбуминов и мочевины с помощью стандартных наборов реактивов «Эко-сервис», «Абрис» и «Витал диагностикс Спб». Концентрацию глобулинов, альбумин-глобулиновый коэффициент, соотношение общего белка и мочевины (ОБ/мочевина) определяли расчетным методом.

Статистическую обработку данных проводили методом вариационной статистики на ПК с помощью табличного процессор «Мю1геойЕхсе1 - 2003» и пакета прикладной программы «Биометрия».

Результаты исследования.Биологические эффектынаночастиц серебра в организме крыс оценивали по изменению активности и направленности белкового обмена. При этом до начала опыта животные опытных групп достоверно не различались по величине изучаемых показателей (табл.).

Однако через 1 месяц употребления серебросодержащей воды происходили сдвиги в белковом метаболизме в зависимости от дозы металла.

В I и II опытных группах крыс (табл.), несмотря на сохранение концентрации общего белка в кровеносном русле, уменьшался как относительный, так и абсолютный уровень альбуминов, хотя и не выходил за границы нормы. При этом увеличивалось содержание глобулинов на 7,72-11,46% по сравнению с контролем, что сказывалось на величине Alb/Gl-коэффициента, которая снижалась на 11,97-17,61% (р<0,001). Следовательно, наночастицы серебра в организме животных данных опытных групп стимулировали синтез белков глобулиновых фракций, в состав которых входят и защитные белки организма животных, что согласовывалось с данными [3].

Превалирование анаболической направленности в белковом обмене крысопытных круп, определяющим прирост биосинтеза глобулинов, подтверждался снижением уровня азота, выводимого из организма в составе мочевины. Концентрация показателя, по сравнению с контролем, уменьшалась на 8,1213,16% (табл.), обуславливая увеличение величины соотношения между общим белком и мочевиной (ОБ/мочевина). Обозначенные изменения в наибольшей степени были выражены у животных второй опытной группы, которым в воду добавляли водную дисперсию наночастиц серебра в суточной дозе 6,61 мг на 1 кг живой массы.

Таблица

Показатели белкового обмена (n=7), X±Sx

Показатель Время исследовани й Опытные группы

Контроль I II III

Общий белок, г/л до опыта 79,29±2,30 78,38±1,63 79,67±1,23 78,59±1,39

ч/з 30 сут 79,51±2,23 79,83±1,92 79,67±1,52 83,41±1,52

Альбумин, г/л до опыта 46,50±1,69 47,20±1,67 47,27±1,82 46,68±1,53

ч/з 30 сут 46,60±1,68 44,38±1,18 42,99±1,04 49,09±0,95

Альбумин, % до опыта 58,64±0,32 60,21±0,28 59,33±0,37 59,39±0,29

ч/з 30 сут 58,61±0,30 55,59±0,51*** 53,99±0,74*** 58,85±1,36

Глобулины, г/л до опыта 32,79±0,80 31,18±0,66 32,40±0,60 31,91±0,64

ч/з 30 сут 32,91±0,68 35,45±0,87 36,68±0,90* 34,32±1,55

Alb/Gl-коэф., усл. ед. до опыта 1,42±0,01 1,51±0,04 1,46±0,02 1,46±0,02

ч/з 30 сут 1,42±0,01 1,25±0,01*** 1,17±0,04*** 1,43±0,08

Мочевина, ммоль/л. до опыта 3,59±0,023 3,55±0,12 3,51±0,14 3,59±0,12

ч/з 30 сут 3,57±0,20 3,28±0,08 3,10±0,09 9,63±0,08***

ОБ/мочевина, усл. ед. до опыта 22,44±0,9 22,33±0,9 22,34±0,83 22,43±0,9

ч/з 30 сут. 22,46±0,9 24,18±1,15 25,76±0,6 8,96±0,3

Примечание: * - р<0,05; *** - р<0,001 по отношению к величине «контроль»

18

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №10/2015 ISSN 2410-6070

В III опытной группе крыс, которым в течение 1 месяца в составе питьевой воды поступали наночастицы серебра в суточной дозе 12,81 мг на 1 кг живой массы, было установлено повышение концентрации общего белка крови, по сравнению с контролем на 4,91% (табл.). При этом в его составе увеличивалась доля альбуминов на 5,34%, что, вероятно, было следствием повышения востребованности данных белков в транспорте частиц серебра. Хотелось бы отметить, что уровень альбуминов соответствовал границам нормы, и прирост его концентрации достоверно не сказывался на уровне глобулинов и величине альбумин/глобулинового коэффициента. Однако в организме крыс белковый обмен приобретал катаболическую направленность, о чем свидетельствовало увеличение концентрации мочевины, по сравнению с контролем, в 2,69 раза (р<0,001) и уменьшение величины соотношения между общим белком и мочевиной (ОБ/мочевина).

Таким образом, результаты наших исследований показали, что влияние наночастицсеребра на активность и направленность белкового обмена зависело от количества частиц металла, поступивших в организм крыс пероральным путем в ходе эксперимента. Наночастицы серебра в дозе 4,25 и 6,61 мг на 1 кг живой массы в сутки обладалианаболическим эффектом в организме животных, так как стимулировали синтез белков глобулиновых фракций и способствовали задержке белкового азота. Данные биологические свойства в наибольшей степени были выражены при пероральном введениинаночастиц серебра в суточной дозе 6,61 мг на 1 кг живой массы. Белковый обмена на фоне поступления в организм крыс наночастиц серебра в количестве 12,81 мг на 1 кг живой массы в сутки приобретал катаболическую направленность, что подтверждалось повышением концентрации общего белка в крови и скорости выведения белкового азота в составе мочевины из организма крыс.

Список использованной литературы:

1. Войнар, А.И. Микроэлементы в живой природе / А.И. Войнар. - М.: Высшая школа, 1962. - 300 с.

2. Дулин, М.Н. Серебро в ультрадисперсном состоянии / М.Н. Дулин, Н.Е. Богданчикова. - Новосибирск: СО РАМН, 1995. -С. 19-24.

3. Кульский, П.А. Серебряная вода / П.А. Кульский. - Киев: Науковадумка, 1987. - 134с.

4. Масленко, А.А. Влияние серебряной воды и воды, консервированной серебром, на органы пищеварения / А.А. Масленко // Врачебное дело. -1976. - №5. - С. 88-90.

5. Развитие лабораторных крыс, длительное время получавших с кормом соли серебра / Е.Ю. Ильичева, В.В. Баришполец, Н.В. Цымбаленко [и др.] // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2012. - Т. 153. -№ 3. - С. 359 — 365.

6. Распределение микроэлементов и экспрессия генов Cu-транспортных белков и купроэнзимов в печени мышей, получавших ионы Ag / Е.А. Затуловский, Е.Ю. Ильичева, А.Н. Скворцов [и др.] // Сборник материалов IV съезда Российского общества биохимиков и молекулярных биологов (11-15 мая 2008 г., Новосибирск). - 2008. - С. 448.

7. Ткаченко, Е.А. Влияние а-токоферола и наночастиц серебра на морфологический состав крови мышей при экспериментальной кадмиевой интоксикации / Е.А. Ткаченко, М.А. Дерхо // Известия ОГАУ. 2015. № 1(51). С. 84-87.

8. Щербаков, А.Б. Препараты серебра: вчера, сегодня, завтра. / А.Б. Щербаков // Фармацевтичний журнал. -2006. - № 5. - С.45-57.

© Шамсутдинова И.Р., М.А. Дерхо 2015

19