Регенерация экспериментальной раны под влиянием наночастиц цинка

19. Stark, R. Mitochondrial function and endocrine diseases / R. Stark, M. Roden // Eur. J. Clin. Invest.-2007.-Vol. 37.-P. 236-248.

DETECTION OF THE NORMALIZATION OF AN ACTIVITY OF

SUCCINATE DEHYDROGENASE IN BLOOD LYMPHOCYTES AT THE TOXIC HEPATITIS RATS UNDER THE INFLUENCE OF ENERGY

METABOLISM REGULATOR "YANTAR-ANTITOKS" BY THE CYTO-BIOCHEMICAL METHOD

A.V.CHERNIKOV, V.A.HAZANOV, D.I.KUZMENKO, V. YU.SEREBROV

The Siberian State Medical University Innovative Pharmacology Research

With the help of a new cyto-biochemical method the study was made to detect the possibility of correcting the activity of succinate dehydrogenase (SDH) activity in blood lymphocytes of rats with CCLt-hepatitis that was made by intragastric administration of the course of the drug "YANTAR-ANTITOKS" that belongs to a group of drugs - the regulators of energy metabolism. It was shown that the administration of the course of "YANTAR-ANTITOKS" to an animals with CC^-hepatitis contributed to the normalization of the expressed activity of SDH and the level of the nitroblue tetrazolium to the endogenous substrates. This cyto-biochemical method allowed get the detailed characterization of the different states of SDH activity in animals not only during the norm condition, but also in terms of its changes at different degrees of severity of the pathological process. The possible mechanisms of of the normalizing action of succinic acid (SA) coming into the body of the drug "YANTAR-ANTITOKS" may be based on: first, stimulation of the most powerful way of energy production in mitochondria due to the preferential oxidation; of SA, secondly, this substrate oxidation led to the increase the providing of the reducing equivalents the processes of detoxification of xenobiotics in microsomes (protective effect of the drug "YANTAR-ANTITOKS" with toxic liver damage); third, the involvement of adrenergic regulation, apparently, increased by the cell surface receptors. to the SA (signaling effect).

Key words: succinate dehydrogenase, succinic acid,

mitochondria, lymphocytes, cytochemistry, toxic hepatitis.

УДК 615. 281 [6:539] - 022.532

РЕГЕНЕРАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ РАНЫ ПОД ВЛИЯНИЕМ НАНОЧАСТИЦ ЦИНКА

И.В.БАБУШКИНА, Е.В.ГЛАДКОВА, И.А.МАМОНОВА, С.В.БЕЛОВА,

Е. В .КАРЯКИНА*

Целью исследования было сравнительное изучение влияния на скорость регенерации полнослойной кожной раны у экспериментальных животных наночастиц цинка в виде суспезии и в комплексном соединении с биополимером хитозаном. На 40 белых крысах-самцах была моделирована полнослойная рана. Для оценки течения раневого процесса использовали методы планиметрического и бактериологического исследования ран, проводили общий анализ крови с подсчетом лейкоцитарной формулы на 3, 5, 7, 10 и 14 сутки. Использование суспензий наночастиц цинка в изотоническом растворе хлорида натрия оказывается эффективным при местном лечении неинфици-рованных ран. Наиболее выраженное регенеративное действие отмечается у комплексного препарата наночастиц цинка на основе хи-тозана.

Ключевые слова: наночастицы, цинк, хитозан, полнослойная рана.

Заживление повреждений, вызванных различными механическими, термическими и другими факторами (гнойновоспалительные процессы, дистрофические и др.) остается актуальной научно-практической задачей. Использование местного лечения позволяет существенно повысить эффективность лечения трофических язв, ожогов и ран. В настоящее время в клинической практике используются более 300 видов раневых покрытий, но использование комбинированных покрытий, сочетающих положительные свойства нескольких типов, позволяет решить разнонаправленные задачи, воздействуя на различные звенья патогенетического процесса [4].

Актуальным является поиск новых, альтернативных препаратов, улучшающих репаративную регенерацию. Уникальные свойства наноматериалов и их биологическая активность могут быть использованы для создания нового класса антибактериальных и ранозаживляющих средств. Однако необходима большая

работа для выяснения фундаментальных закономерностей взаимодействия наночастиц металлов с биологическими объектами [3].

Наночастицы металлов проявляют ярко выраженную биологическую активность, в том числе влияние на регенерацию тканей. Учитывая исключительную роль цинка в жизнедеятельности организмов и его необходимость для процессов регенерации тканей, можно предположить, что этот элемент может обладать ранозаживляющими свойствами, ускоряя регенерацию поврежденной кожи. Местное применение пасты из окиси цинка улучшает заживление язв на ногах на 83%. У людей, страдающих такими язвами, концентрация цинка в организме, как правило, ниже нормы. Цинк также является эффективным средством для местного стоматита. Тем не менее, в литературе имеются лишь отдельные данные по влиянию цинка в виде наночастиц на заживление ран [1,2].

Цель исследования — провести сравнительное изучение влияния наночастиц цинка в виде комплексного препарата на основе биополимера хитозана и суспензии наночастиц цинка в изотоническом растворе на репаративную регенерацию полнослойных экспериментальных ран.

Материалы и методы исследования. Использовались наночастицы цинка, полученные плазмохимическим методом при воздействии плазменным потоком с температурой 5000-6000оК.

Экспериментальные исследования по изучению влияния наночастиц металлов на раневой процесс проведены на 40 белых крысах-самцах массой 170±30 г. Все животные содержались в индивидуальных клетках. Режим содержания и питания животных был одинаков во всех группах опытов. Все исследования проводились в соответствии с Хельсинкской декларацией 1975 г. и ее пересмотром в 1983 г.

Модель полнослойной раны была получена следующим образом [5]: после предварительной обработки кожи, в асептических условиях, под наркозом, на выбритом от шерсти участке в межлопаточной области у крыс иссекалась кожа с подкожной клетчаткой в виде квадрата 2x2 см (400 мм2) по контуру, предварительно нанесенным трафаретом.

На раневую поверхность 1 опытной группы однократно накладывают стерильные салфетки, смоченные суспензией наночастиц цинка в изотоническом растворе в концентрации 50 мг/мл. Раневую поверхность 2 опытной группы однократно обрабатывали 1 г комплексного препарата хитозана с наночастицам цинка (наночастицы цинка с дисперсностью 50 нм - 50 мг, 950 мг низкомолекулярного хитозана (качество соответствует ТУ 9289-06700472124-03, произведен ЗАО «БИОПРОГРЕСС»). При взаимодействии с раневым экссудатом препарат образовал слой гидрогеля толщиной 2 мм, полностью покрывающий рану. После подсыхания гидрогеля открытым способом в течение 20-30 мин сформировалась эластичная, плотно прилегающая к поверхности раны пленка толщиной 1 мм. На протяжении всего периода наблюдения осуществляли контрольные исследования, при которых учитывались следующие параметры течения раневого процесса: наличие и характер воспалительной реакции, состояние краев и дна раны, сроки очищения раны от некротических тканей и появления грануляций, сроки начала эпителизации ран. Изменения перечисленных признаков фиксировались и выражались количественно, учитывая сроки лечения, использовали методы планиметрического и бактериологического исследования ран на 3, 5, 7, 10 и 14 сутки. В те же сроки определяли общее количество лейкоцитов в крови и подсчитывали лейкоцитарную формулу.

Статистическую обработку результатов исследования проводили с вычислением средних величин количественных показателей, средних ошибок и коэффициента корреляции. Существенность различий средних величин оценивали по показателям Стьюдента. Распределение животных по группам отражено в табл.1.

Результаты и их обсуждение. Во всех сериях экспериментов на 1 сутки после моделирования гнойной раны средняя площадь ран, по данным планиметрического метода исследования, составила 400 мм2.

Анализ показателей выявил, что в опытных сериях с применением суспензии наночастиц цинка и комплексного препарата на основе хитозана с наночастицами цинка уменьшаются сроки заживления раны.

Динамика течения раневого процесса у экспериментальных животных различных групп представлена в табл. 2.

* ФГБУ «СарНИИТО» Минздравсоцразвития России, 410002, г. Саратов, ул. Чернышевского, 148.

Таблица 1

Распределение животных по сериям в эксперименте

Серии Метод лечения Количество животных

1 Контрольная группа (интактные животные) 10

2 Животные без лечения (спонтанное заживление). Группа сравнения. 10

3 Местное применение суспезии наночастиц цинка (50 мг/мл в изотоническом растворе ЫаС1) 10

4 Местное применение комплексного препарата хитозана с наночастицами цинка (50 мг наночастиц цинка, 950 мг хитозана) 10

ВСЕГО: 40

Таблица 2

Изменение площади раневой поверхности у экспериментальных животных

Сутки Площадь раны у экспериментальных животных, M, мм2

Группа сравнения, n=10 Применение суспензии наночастиц цинка, n=10 Применение наночастиц цинка в комплексе с хитозаном, n=10

1 396,9±5,7 403,2±6,0 416,3±5,1"

3 367,5±7,7 356,4±6,8 325,7±9,7'" р1<0,001 р2<0,01

5 328,4±19,1 276,7±13,5 р1<0,05 115,3±4,1*** р1<0,001 р2 <0,001

7 286,9±19,8 202,1±24,8 р1<0,01 56,5 ±3,8*** р1<0,001 р2<0,001

10 234,4±24,2 150,3±21,9 р1<0,01 6,6±1,9*** р1<0,001 р2<0,001

14 194,2±22,7 89,7±19,7 р1<0,001 0,0±0,0*** р1<0,001 р2<0,001

Примечание: р1 - уровень достоверности различий показателей по отношению к группе сравнения; р2 - уровень достоверности различий показателей в двух опытных группах

В результате проведенных исследований выявлено медленное заживление экспериментальной раны у животных группы сравнения, полного заживления к концу срока наблюдения у всех животных не отмечалось. Площадь раны в группе сравнения к 14 суткам уменьшилась на 52%. Следует отметить достоверно большую эффективность применения суспензии наночастиц цинка по отношению к группе сравнения, начиная с 5 суток наблюдения (р<0,05). Площадь раневой поверхности к 14 суткам исследования у животных этой опытной группы сократилась на 78%. Применение комплекса наночастиц цинка с хитозаном оказало еще более выраженное влияние на регенерацию раны по отношению к группе сравнения. При использовании комплекса наночастиц цинка с хитозаном к 14-суткам исследования наблюдалось полное заживления раны. При местном применении наночастиц цинка в составе различных форм на всех сроках наблюдения отмечались схожие клинические признаки воздействия, говорящие об эффективности воздействия, но достоверно более выраженное влияние на изменение площади раневой поверхности отмечалось в группе животных, получавших местное лечение комплексным препаратом на основе хитозана и наночастиц цинка (р<0,01).

Состояние репаративной регенерации экспериментальной раны характеризует также такой показатель, как суточное уменьшение площади ран в процессе лечения. Этот показатель в группе сравнения и в опытных группах при лечении наночастицами цинка в составе различных форм отражен в табл.3.

При анализе суточного уменьшения площади ран у животных различных групп установлено, что применение суспензии наночастиц цинка вызывает достоверное (р<0,05) ускорение сокращение площади ран, начиная с 7 суток. Применение комплексного препарата наночастиц цинка на основе хитозана достоверно демонстрирует более выраженную динамику суточного уменьшения площади ран на всех сроках наблюдения и полное заживление ран к 14 суткам у всех животных этой экспериментальной группы. Различие между двумя опытными группами при анализе этого показателя было достоверно (р2<0,001) на всех сроках наблюдения, что доказывает большую эффективность

влияния на репаративную регенерацию наночастиц цинка в составе комплексного препарата на основе хитозана.

Таблица 3

Суточное уменьшение площади ран у экспериментальных животных

Серии экспериментов

Сутки Группа сравнения Применение суспензии наночастиц цинка, n=10 Применение наночастиц цинка в комплексе с хитозаном, n=10

3 4,6±1,2 5,8±0,4 10,9±0,9 р1<0,001 р2<0,001

5 5,4±2,1 9,6±1,1 32,3±0,6 р1<0,001 р2<0,001

7 6,4±0,5 14,0±2,0 р1<0,001 25,3±1,8 р1<0,001 р2<0,001

10 6,4±0,9 8,8±0,6 р1<0,05 29,9±0,9 р1<0,001 р2<0,001

14 4,4±0,3 10,6±0,8 р1<0,001 100 р1<0,001 р2<0,001

Примечание: р1 - уровень достоверности различий показателей по отношению к группе сравнения; р2 - уровень достоверности различий показателей в двух опытных группах

У 3 животных группы сравнения отмечено появление на 5 сутки скудного гнойного отделяемого, при бактериологическом исследовании в этот период высевались Escherichia coli и Staphylococcus aureus в количестве 3х103 КОЕ/мл, было отмечено, что края и дно раны гиперемированы и отечны. Площадь раны увеличилась на 12-24%. Следовательно, можно говорить о вторичном инфицировании раны. У одного из животных опытной группы, получавших лечение наночастицами цинка в виде суспензии, на 7 сутки также отмечалось вторичное инфицирование раны и увеличение ее площади на 15%. При бактериологическом исследовании высевался St. aureus в количестве 3х103 КОЕ/мл. Скорость регенерации раны у этого животного была замедлена. У всех животных группы, получавшей лечение комплексным препаратом на основе хитозана с наночастицами цинка, вторичного инфицирования раны не наблюдалось, посевы оставались стерильными до полного заживления. Одной из планиметрических характеристик репаративной регенерации экспериментальной раны является скорость заживления ран (в мм/сут.), данные представлены в табл.4.

Таблица 4

Скорость заживления ран

Серии экспериментов

Сутки Группа сравнения Применение суспензии Применение наночастиц

наночастиц цинка, n=10 цинка в комплексе с хитозаном, n=10

23,4±2,0 Р1<0,01 45,3±4,0***

3 14,7±2,4 р1<0,001 р2<0,001

105,2±3,3***

5 19,6±9,4 39,9±6,2 р1<0,001 р2<0,001

7 20,8±1,4 37,3±8,2 Р1<0,05 29,4±2,9** р1<0,01

10 17,5±2,0 17,3±1,4 16,6±1,0

15,2±1,3 Р1<0,001 1,7±0,5***

14 10,1±0,6 р1<0,001 р2<0,001

Примечание: р1 - уровень достоверности различий показателей по отношению к группе сравнения; р2 - уровень достоверности различий показателей в двух опытных группах

Данные табл.4 свидетельствуют о том, что самая высокая скорость заживления (105,2 мм/сут) достоверно (р<0,05) отмечена при использовании комплексного препарата хитозана и наночастиц цинка, несколько меньшая скорость заживления была отмечена при применении суспензии наночастиц цинка. В группе сравнения скорость заживления была достоверно (р<0,05) меньшей.

Анализ данных планиметрических исследований показывает высокую ранозаживляющую активность комплексного препарата на основе хитозана и наночастиц цинка, превосходящую эти показатели при применении суспензии наночастиц цинка.

В общем анализе крови, проведенном на 3 сутки, у животных группы сравнения и животных обеих опытных групп, были выявлены признаки острого воспаления, количество лейкоцитов было повышено во всех группах до 24-29х109/л, количество палочкоядерных форм превышало 9%, что указывает на ядерный сдвиг лейкоцитарной формулы влево, который был минимальным у животных, получавших комплексный препарат на основе хитозана и наночастиц цинка (9,9%) и максимальным в группе сравнения (19,7%). Данные отражены в таблице 5.

Таблица 5

Динамика изменений содержания лейкоцитов и лейкоцитарной формулы у крыс различных групп

Сутки Серия Лейкоциты П/я нейтр. С/я нейтр. Лимфоциты

Контрольная группа 11,7±3,4х109/л 3,3±0,8 25,1±3,7 67,4±6,9

Группа сравнения 29,4±5,2х109/л 19,7±1,7 38,1±2,1 39,1±1,4

3 Суспензия наночастиц цинка 26,3±8,1х109/л 16,3±1,4 42,8±2,6 39,0±3,7

Препарат хитозана с наночастицами цинка 24,1±6,7х109/л 9,9±0,9 р1<0,001 р2<0,001 38,6±3,0 48,1±2,1 р1<0,001 р2<0,05

Контрольная группа 10,2±2,8х109/л 4,1±1,1 23,3±2,8 69,3±5,1

Группа сравнения 34,3±12,3х109/л 13,7±1,6 32,1±1,4 48,5±2,2

5 Суспензия наночастиц цинка 28,4±5,5х109/л 11,1±0,9 38,9±1,6 р1<0,001 45,8±2.2

Препарат хитозана с наночастицами цинка 22.1±6,7х109/л 7,4±0,9 р1<0,001 р2<0,01 29,3±1,5 р2<0,001 59,9±1,5 р1<0,001 р2<0,001

Контрольная группа 11,8±3,1х109/л 3,7±0,9 21,3±2,8 65,4±7,3

Группа сравнения 21,3±2,8х109/л 10,6±1,2 32,0±1,6 53,3±2,6

7 Суспензия наночастиц цинка 15,5±4,3х109/л 6,3±1,7 р1<0,05 30,9±1,4 57,9±1,6

Препарат хитозана с наночастицами цинка 11,8±7,3х109/л 4,4±0,5 р1<0,001 25,2±0,9 р1<0,001 р2<0,001 67,0±0,8 р1<0,001 р2<0,001

Примечание: р1 - уровень достоверности различий показателей по отношению к группе сравнения; р2 - уровень достоверности различий показателей в двух опытных группах

На 5 сутки наблюдения количество лейкоцитов у животных группы сравнения достоверно увеличилось, что может быть связано с вторичным инфицированием раны и признаками острого бактериального воспаления, это также подтверждается повышенным количеством палочкоядерных форм нейтрофилов (13,7%) и бактериологическими исследованиями ран, при которых у части животных выделен St. aureus в количестве 2х103 КОЕ/мл. На протяжении всего периода наблюдения отмечалась вялая положительная динамика исследуемых показателей, наличие воспалительных проявлений и «левом сдвиге», который сохранялся весь период наблюдения.

У животных, получавших лечение суспензией наночастиц цинка, также наблюдался единичный случай вторичного инфицирования раны. Количество палочкоядерных форм нейтрофилов у животных этой группы оставалось повышенным и составляло 11%. В группе животных, получавших лечение комплексным препаратом на основе наночастиц цинка и хитозана, количество палочкоядерных форм нормализовалось (7,4%) и было достоверно ниже, чем в группе сравнения (р<0,001).

К 7 суткам в группе сравнения количество лейкоцитов оставалось повышенным, количество палочкоядерных форм было несколько выше нормы (10,6%), в обеих опытных группах количество палочкоядерных форм снизилось до нормы, при бактериологическом исследовании посевы роста не дали.

Выводы. Полученные данные экспериментальных исследований с применением планиметрических методов, включающих измерение площади раневой поверхности, подсчета суточного уменьшения площади ран в процессе лечения, вычисление скорости заживления ран, микробиологических методов исследо-

вания раневого процесса, общего анализа крови у животных с полнослойными ранами доказывают высокую ранозаживляющую активность наночастиц цинка в используемых концентрациях в составе различных препаратов - суспензии в изотоническом растворе и в составе комплексного препарата на основе хитозана, превосходящую скорость заживления в группе сравнения. Использование наночастиц цинка в виде суспензии достоверно повышает скорость репаративной регенерации экспериментальной раны по отношению к группе сравнения, но скорость купирования воспалительного процесса и другие показатели регенерации несколько ниже, чем при использовании комплексного препарата на основе хитозана.

Проведенные нами исследования показали, что наночастицы цинка в различных формах можно рекомендовать в качестве средства комплексного лечения ран при местном применении. Полученные данные также расширяют теоретические представления о действии наночастиц металлов на биологические системы организма.

Литература

1. Аттестация и применение наночастиц металлов в качестве биологически активных препаратов / И.П. Арсентьева [и др.] // Нанотехника. Спец. выпуск «Нанотехнологии-медицине».-2007.- № 2 (10).- С. 72-77.

2. Глущенко, H.H. Физико-химические закономерности биологического действия высокодисперсных порошков металлов / H.H. Глущенко, O.A. Богословская, И.П. Ольховская // Химическая физика.- 2002.- Т. 21(4).- С. 79-85.

3. Сергеев, Г.Б. Нанохимия / Г.Б. Сергеев.- Изд-во Московского Университета, 2003.- 305 с.

4. Юданова, Т.Н. Полимерные раневые покрытия с ферментативным и антимикробным действием: Дис. ... д-ра хим. наук: 02.00.06 / Т.Н. Юданова.- М., 2004.- 409 с.

5. Van Sprang, PA. Toxicity identification of metals: development of toxicity identification fingerprints / P.A. Van Sprang, C.R. Janssen // Environmental Toxicology and Chemistry.- 2001 -Vol. 20.- P. 2604-2610

THE REGENERATION OF AN EXPERIMENTAL WOUND UNDER INFLUENCE OF ZINC NANOPARTICLES

I.V.BABUSHKINA, E.V.GLADKOVA, I.A.MAMONOVA, S.V.BELOVA, E.V.KARYAKINA

Saratov Research Institute of Traumatology and Orthopedics

The research objective was a comparative study of influence of zinc nanoparticles on the rate of regeneration of a full-layer skin wound in experimental animals in the form of suspension and in a complex combination with biopolymer chitosan. A full-layer wound was modelled in 40 white male rats. To assess the course of the wound process methods of planimetric and bacteriological analysis of wounds used, complete blood count including estimation of leukocytic formula was carried out on the 3rd, 5th, 7th, 10th and 14th days. Use of suspensions of zinc nanoparticles in isotonic solution of sodium chloride is effective in local treatment of noninfected wounds. The most evident regenerative action is observed in the complex preparation of zinc nanoparticles on the basis of chitosan.

Key words: nanoparticles, zinc, chitosan, a full-layer wound.

УДК 611.8

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ПАРАМЕТРОВ ВЕКТОРА СОСТОЯНИЯ ВЕГЕТАТИВНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ КОРЕННОГО И ПРИШЛОГО НАСЕЛЕНИЯ ЮГРЫ

В.М.ЕСЬКОВ, Г.В.ГАЗЯ, А.А.СОКОЛОВА, А.Ю.ВАСИЛЬЕВА*

Методами классической статистики и новыми методами расчета хаотической динамики поведения вектора состояния организма человека в фазовом пространстве были получены данные. Различия между женщинами и мужчинами в параметрах вектора состояния коренного и пришлого населения Югры были также представлены. Было также доказано большое различие в параметрах двух групп людей (в возрасте до 40 лет и после 40).

Ключевые слова: анализ, синтез, вегетативная нервная система, вектор состояния

* Сургутский государственный университет, ул. Первопроходцев, 12, корп.1, г. Сургут