HEPATOTOXIC EFFECT OF NANOPARTICLES OF METAL OXIDES (ZNO AND CUO)

Abstract

The liver was examined in rats (n = 15) after a single intraperitoneal injection of nanoparticles of ZnO (95 nm) and CuO (90 nm). Histological sections were stained with hematoxylin-eosin. To detect hepatocyte apoptosis, the expression of caspase-3 was studied using an immunohistochemical reaction; the proportion of immunopositive cells was counted. It was demonstrated that hepatotoxic effect of nanoparticles studied was similar. Most significant destructive and irreversible changes (severe circulatory disorders, focal and / or total necrobiotic processes, changes in the architectonics of the organ) were found in the experimental group which received injections of CuO nanoparticles. The demonstrated activation of caspase-3 depended not only on the dose and time period after injection, but also on the degree of degenerative changes in the liver during administration of the nanoparticles. However, comparatively severe liver lesions were accompanied by considerably insignificant (in comparison with the control) activation of the enzyme. This trend was most evident in the group of animals that received CuO nanoparticles.

Keywords

liver / hepatocytes / apoptosis / caspase 3 / metal nanoparticles

References

[1] Арсентьева И. П., Зотова Е. С., Фолманист Г. Э. и др. Аттестация наночастиц металлов, используемых в качестве биологически активных препаратов // Нанотехника. 2007. № 10. С. 72-77.

[2] Благитко Е. М. О целесообразности введения нанопрепаратов серебра как антибактериальных и противовирусных средств в медицинскую практику в Российской Федерации // Нанотехнологии и наноматериалы для биологии и медицины: сборник материалов научно-практической конференции с международным участием. Новосибирск, 2007. Ч. 2. С. 36-39.

[3] Бородулин В. Б., Горошинская И. А., Качесова П. С. и др. Изучение биологического действия наночастиц железа // Росс. нанотехнол. 2015. Т. 10, № 3-4. С. 86-93.

[4] Дмитриева Е. В., Москалева Е. Ю., Коган Е. А. и др. Роль системы Fas/Fas-L в индукции апоптоза гепатоцитов при хронических вирусных гепатитах // Арх. патол. 2003. Т. 65, № 6. С. 13-17.

[5] Каплун А. П., Безруков Д. А., Родина А. В. и др. Современная наномедицина // Нанотехника. 2007. № 2. С. 3-8.

[6] Крутиков Ю. А., Коптев В. Ю., Кудринский А. А. и др. Определение содержания серебра в тканях и органах цыплятбройлеров после орального и ингаляционного применения водных дисперсий наночастиц серебра // Гигиена и санитария. 2016. № 2. С. 207-211.

[7] Мильто И. В., Суходоло И. В. Структурные изменения некоторых органов крыс после однократного внутривенного введения наноразмерного магнетита // Морфология. 2012. Т. 141, вып. 2. С. 49-53.

[8] Привалова Л. И., Кацнельсон Б. А., Логинова Н. В. и др. Цитологические и биохимические особенности жидкости, получаемой при бронхоальвеолярном лаваже у крыс после интратрахеального введения наноразмерных меднооксидных частиц // Токсиколог. вестн. 2014. № 5. С. 8-15.

[9] Duffin R., Tran L., Brown D. et al. Proinfammogenic effects of low-toxicity and metal nanoparticles in vivo and in vitro: higlhlighting, the role of particle surface area and surface reactivity // Inhalation Toxicol. 2007. Vol. 19. P. 849-856.

[10] Egorova Е. М. Biological effects of silver nanoparticles. In: Silver Nanoparticles: Properties, Characterization and Applications. New York: Nova Science Publishers, 2010. P. 221-258.

[11] Griffitt R. J., Weil R., Hyndman K. A. et al. Exposure to copper nanoparticles causes gill injury and acute lethality in Zebrafish (Danio rerio) // Environ. Sci. Technol. 2007. Vol. 41, № 23. P. 8178-8186.

[12] Heinlaan M., Ivask А., Blinova I. et al. Toxicity of nanosized and bulk ZnO, CuO and TiO2 to bacteria Vibrio fischeri and crusta ceans Daphnia magna and Thamnocephalus platyurus // Chemosphere. 2008. Vol. 71, № 7. P. 1308-1316.

[13] Hu X., Cook S., Wang P., Hwang H.-M. In vitro evaluation of cytotoxicity of engineered metal oxide nanoparticles // Sci. Total Environ. 2009. Vol. 407. P. 3070-3072.

[14] Huang X., Jain P.K., El-Sayed I. H., El-Sayed M. A. Gold nanoparticles: interesting optical properties and recent applications in cancer diagnostics and therapy // Nanomedicine. 2007. Vol. 2, № 5. P. 681-693.

[15] Linhua H., Lei C. Oxidative stress responses in different organs of carp (Cyprinus carpio) with exposure to ZnO nanoparticles // Ecotoxicol. Environ. Safety. 2012. Vol. 80. P. 103-110.

[16] Ma P., Luo Q., Chen J. et al. Intraperitoneal injection of magnetic Fe3O4-nanoparticle induces hepatic and renal tissue injury via oxidative stress in mice // Int. J. Nanomedicine. 2012. Vol. 7. P. 4809-4818.

[17] Nishimori H., Kondoh M., Isodaa K. et al. Silica nanoparticles as hepatotoxicants // Eur. J. Pharmaceut. Biopharmaceut. 2009. Vol. 72, № 3. P. 496-501.

[18] Schins R. P., Knaapen A.M, Cakmak G. D. Oxidant-induced DNA damage by quartz in alveolar epithelial cells // Mutat. Res. 2002. Vol. 517, № 1. Р. 77-86.

[19] Shatskaya N. V., Levina A. S., Repkova M. N. et al. Delivery of bleomycin A5 into cells using TiO2 nanoparticles to enhance the degradation of intracellular DNA // Nanotechnol. Russia. 2013. Vol. 8, № 3-4. P. 277-282.

[20] Wang Z., Li N., Zhao J. et al. CuO nanoparticle interaction with human epithelial cells: cellular uptake, location, export, and genotoxicity // Chem. Res. Toxicol. 2012. Vol. 25, № 7. P. 1512-1521.

[21] Yu C. H., Oduro W., Kin Tam, Tsang E. S. C. Some Applications of Nanoparticles. In: Handbook of Metal Physics. Chapter 10. Amsterdam: 2008. Vol. 5. Р. 365-380.

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector