anatomyЖурнал анатомии и гистопатологииJournal of Anatomy and Histopathology2225-7357N.N. Burdenko Voronezh State Medical University10.18499/2225-7357-2021-10-4-85-88anatomy-1433Research ArticleКРАТКОЕ СООБЩЕНИЕBRIEF ARTICLEВлияние наночастиц диоксида кремния на морфологию печени крысы при парентеральном введенииEffect of Silicon Dioxide Nanoparticles on Liver Morphology of Rats in Parenteral AdministrationЮкинаГ. Ю.YukinaG. Yu.

 Юкина Галина Юрьевна

ул. Льва Толстого, 6-8, г. Санкт-Петербург, 197022 

 Galina Yukina

 ul. L'va Tolstogo, 6-8, St-Petersburg, 197022 

pipson@inbox.ruСухоруковаЕ. Г.SukhorukovaE. G.

ул. Льва Толстого, 6-8, г. Санкт-Петербург, 197022 

 ul. L'va Tolstogo, 6-8, St-Petersburg, 197022 

ПоловниковИ. В.PolovnikovI. V.

ул. Льва Толстого, 6-8, г. Санкт-Петербург, 197022 

 ul. L'va Tolstogo, 6-8, St-Petersburg, 197022 

КрыжановскаяЕ. А.KryzhanovskayaE. A.

ул. Льва Толстого, 6-8, г. Санкт-Петербург, 197022 

 ul. L'va Tolstogo, 6-8, St-Petersburg, 197022 

ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова»РоссияFirst Pavlov State Medical University of St.-PetersburgRussian Federation2021161220211048588Copyright © Юкина Г.Ю., Сухорукова Е.Г., Половников И.В., Крыжановская Е.А., 20212021Юкина Г.Ю., Сухорукова Е.Г., Половников И.В., Крыжановская Е.А.Yukina G.Y., Sukhorukova E.G., Polovnikov I.V., Kryzhanovskaya E.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://anatomy.elpub.ru/jour/article/view/1433

Проблема потенциальной безопасности диоксида кремния в виде дисперсных частиц наноразмерной величины сохраняет свою актуальность. В связи с этим для использования в биомедицинских целях уникальных возможностей наноструктур кремния, а также для нивелирования их токсических эффектов, необходимо детальное изучение взаимодействия этих наночастиц с клетками и тканями in vivo.

Цель работы – изучение морфофункциональных изменений в печени крысы после однократного парентерального введения наночастиц диоксида кремния размером 12 нм в течение 6 мес.

Материал и методы

Материал и методы. С помощью общегистологических и иммуногистохимических методов исследована печень крыс после однократного парентерального введения 1 мл наночастиц диоксида кремния в дозе 7 мг/кг массы тела в концентрации 2 мг/мл. Контрольным животным вводили 1 мл физиологического раствора. Материал забирали через 21 сутки, 2, 4 и 6 месяцев и фиксировали в 10% нейтральном формалине.

Результаты

Результаты. Показано формирование гранулем в печени на 21-е сут эксперимента и увеличение числа клеток Купфера. Однако к 2-му мес эксперимента число гранулем значимо снижается по сравнению с 21-ми сут эксперимента и продолжает снижаться на последующих сроках. Средний размер гранулем уменьшается на 2-м мес эксперимента и на последующих сроках эксперимента не изменяется. Через 6 мес эксперимента морфофункциональное состояние печени характеризуется незначительно выраженным асептическим воспалением.

Заключение

Заключение. Однократное парентеральное введение наночастиц диоксида кремния вызывает выраженное асептическое воспаление печени, уменьшающееся к 6-му мес эксперимента. На всех сроках эксперимента не наблюдается соединительнотканного ремоделирования в печени.

The issue of the potential safety of silicon dioxide nanoparticles (SDNPs) remains relevant. In this connection, in order to use the unique capabilities of silicon nanostructures for biomedical purposes, as well as to level their toxic effects, a detailed study of these nanoparticles interaction with cells and tissues in vivo is required.

The aim of the research is to reveal morphofunctional changes in a rat's liver after a single parenteral administration of 12 nm silicon dioxide nanoparticles for the period of six months.

Material and methods

Material and methods. Using general histological and immunohistochemical methods to study the rats' liver after a single parenteral administration of 1 ml of silicon dioxide nanoparticles at a dose of 7 mg/kg of body weight at a concentration of 2 mg/ml. The sections of the rats' liver were studied by general histological and immunohistochemical methods after injection of 1mL of a SDNPs saline suspension at a concentration of 2 mg/mL (7mg/kg of body weight). Control animals were injected with 1 ml of saline solution. The material was collected in 21 days, 2, 4 and 6 months months after the administration of the SDNPs and it was fixed in 10% neutral formaldehyde.

Results

Results. The formation of granulomas in the liver on the 21st day of the experiment and an increase in the number of Kupfer cells were revealed. However, by the 2nd month of the experiment, the number of granulomas significantly decreases compared to the 21st day of the experiment and continues to decrease in subsequent periods. The average size of granulomas decreases during the 2nd month of the experiment and does not change during the subsequent periods of the experiment. After 6 months of the experiment, the morphofunctional state of the liver is characterized by slightly pronounced aseptic inflammation.

Conclusion

Conclusion. A single parenteral administration of silicon dioxide nanoparticles causes pronounced aseptic inflammation of the liver, decreasing by the 6th month of the experiment. Connective tissue remodeling in the liver is not observed at all periods of the experiment.

печеньмакрофагальные гранулемынаночастицы диоксида кремнияlivermacrophage granulomassilicon dioxide nanoparticles.ReferencesЗайцева Н.В., Землянова М.А., Звездин В.Н., Довбыш А.А., Гмошинский И.В., Хотимченко С.А. Влияние наночастиц диоксида кремния на морфологию внутренних органов у крыс при пероральном введении. Анализ риска здоровью. 2016;(4):80–94Zaitseva NV, Zemlyanova MA, Zvezdin VN, Dovbysh AA, Gmoshinskiy IV, Khotimchenko SA. Impact of silica dioxide nanoparticles on the morphology of internal organs in rats by oral supplementation. Health Risk Analysis. 2016 Apr;(4):80–94] (in Russian). doi: 10.21668/health.risk/2016.4.10Подколодная О.А., Игнатьева Е.В., Подколодный Н.Л., Колчанов Н.А. Пути поступления наночастиц в организм млекопитающих, их биосовместимость и клеточные эффекты. Успехи современной биологии. 2012;132(1):3–15Podkolodnaya OA, Ignatieva EV, Podkolodnyi NL, Kolchanov NA. Pathways for penetration of nanoparticles into mammalian organisms, their biocompatibility and cellular effects. Uspekhi Sovremennoi Biologii. 2012;132(1):3–15] (in Russian).Сутункова М.П., Соловьева С.Н., Кацнельсон Б.А., Гурвич B.Б., Привалова Л.И., Минигалиева И.А., и др. Некоторые особенности реакции организма на хроническую ингаляцию SIO2-содержащих субмикронных (преимущественно наноразмерных) частиц реального промышленного аэрозоля. Токсикологический вестник. 2017;(3):17–26Sutunkova MP, Solovyeva SN, Katsnelson BA, Gurvich VB, Privalova LI, Minigalieva IA, et al. Some peculiarities of the organism’s responses to a long-term inhalation of silica-containing submicron (predominantly, nanoscale) particles in a real industrial aerosol. Toxicological Review. 2017 Jun 28;(3):17–26] (in Russian). doi: 10.36946/0869-7922-2017-3-17-26Юкина Г.Ю., Журавский С.Г., Паневин А.А., Галагудза М.М., Томсон В.В., Блюм Н.М. Взаимодействие тканевых макрофагов и тучных клеток как начало органного ремоделирования в рамках хронической токсичности наночастиц кремнезема. Трансляционная медицина. 2016;3(2):70–9Yukina GYu, Zhuravskii SG, Panevin AA, Galagudza MM, Tomson VV, Blum NM. Macrophage granulomas and mast cells as beginning organ remodeling in case of silicon dioxide nanoparticles chronic toxicity. Translational medicine. 2016;3(2):70–9] (in Russian).Ebbesen M, Jensen TG. Nanomedicine: Techniques, Potentials, and Ethical Implications. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2006;1:1–11. doi: 10.1155/jbb/2006/51516Ebbesen M, Jensen TG. Nanomedicine: Techniques, Potentials, and Ethical Implications. Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2006;1:1–11. doi: 10.1155/jbb/2006/51516Eom H-J, Choi J. Oxidative stress of silica nanoparticles in human bronchial epithelial cell, Beas-2B. Toxicology in Vitro. 2009 Oct;23(7):1326–32. doi: 10.1016/j.tiv.2009.07.010Eom H-J, Choi J. Oxidative stress of silica nanoparticles in human bronchial epithelial cell, Beas-2B. Toxicology in Vitro. 2009 Oct;23(7):1326–32. doi: 10.1016/j.tiv.2009.07.010Lu X, Tian Y, Zhao Q, Jin T, Xiao S, Fan X. Integrated metabonomics analysis of the size-response relationship of silica nanoparticles-induced toxicity in mice. Nanotechnology. 2010 Dec 23;22(5):055101. doi: 10.1088/0957-4484/22/5/055101Lu X, Tian Y, Zhao Q, Jin T, Xiao S, Fan X. Integrated metabonomics analysis of the size-response relationship of silica nanoparticles-induced toxicity in mice. Nanotechnology. 2010 Dec 23;22(5):055101. doi: 10.1088/0957-4484/22/5/055101Nabeshi H, Yoshikawa T, Matsuyama K, Nakazato Y, Tochigi S, Kondoh S, et al. Amorphous nanosilica induce endocytosis-dependent ROS generation and DNA damage in human keratinocytes. Particle and Fibre Toxicology. 2011 Jan 15;8(1):1–10. doi: 10.1186/1743-8977-8-1Nabeshi H, Yoshikawa T, Matsuyama K, Nakazato Y, Tochigi S, Kondoh S, et al. Amorphous nanosilica induce endocytosis-dependent ROS generation and DNA damage in human keratinocytes. Particle and Fibre Toxicology. 2011 Jan 15;8(1):1–10. doi: 10.1186/1743-8977-8-1Napierska D, Thomassen LCJ, Rabolli V, Lison D, Gonzalez L, Kirsch-Volders M, et al. SizeDependent Cytotoxicity of Monodisperse Silica Nanoparticles in Human Endothelial Cells. Small. 2009 Apr 6;5(7):846–53. doi: 10.1002/smll.200800461Napierska D, Thomassen LCJ, Rabolli V, Lison D, Gonzalez L, Kirsch-Volders M, et al. SizeDependent Cytotoxicity of Monodisperse Silica Nanoparticles in Human Endothelial Cells. Small. 2009 Apr 6;5(7):846–53. doi: 10.1002/smll.200800461Park MVDZ, Annema W, Salvati A, Lesniak A, Elsaesser A, Barnes C, et al. In vitro developmental toxicity test detects inhibition of stem cell differentiation by silica nanoparticles. Toxicology and Applied Pharmacology. 2009 Oct;240(1):108–16. doi: 10.1016/j.taap.2009.07.019Park MVDZ, Annema W, Salvati A, Lesniak A, Elsaesser A, Barnes C, et al. In vitro developmental toxicity test detects inhibition of stem cell differentiation by silica nanoparticles. Toxicology and Applied Pharmacology. 2009 Oct;240(1):108–16. doi: 10.1016/j.taap.2009.07.019Thomassen LCJ, Aerts A, Rabolli V, Lison D, Gonzalez L, Kirsch-Volders M, et al. Synthesis and Characterization of Stable Monodisperse Silica Nanoparticle Sols for in Vitro Cytotoxicity Testing. Langmuir. 2009 Aug 21;26(1):328–35. doi:10.1021/la902050kThomassen LCJ, Aerts A, Rabolli V, Lison D, Gonzalez L, Kirsch-Volders M, et al. Synthesis and Characterization of Stable Monodisperse Silica Nanoparticle Sols for in Vitro Cytotoxicity Testing. Langmuir. 2009 Aug 21;26(1):328–35. doi:10.1021/la902050kYe Y, Liu J, Xu J, Sun L, Chen M, Lan M. NanoSiO2 induces apoptosis via activation of p53 and Bax mediated by oxidative stress in human hepatic cell line. Toxicology in Vitro. 2010 Apr;24(3):751–8. doi: 10.1016/j.tiv.2010.01.001Ye Y, Liu J, Xu J, Sun L, Chen M, Lan M. NanoSiO2 induces apoptosis via activation of p53 and Bax mediated by oxidative stress in human hepatic cell line. Toxicology in Vitro. 2010 Apr;24(3):751–8. doi: 10.1016/j.tiv.2010.01.001

The authors declare that there are no conflicts of interest present.