The influence of thetitanium dioxide on some functions of central nervous system of rats.pdf ВведениеВ настоящее время большое внимание уделяется перспективам развитиянанотехнологий, т.е. технологий направленного создания и использования ве-ществ и материалов в диапазоне размеров до 100 нанометров. Достижения вразвитии нанотехнологий будут связаны с тесным контактом человека с нано-материалами, поэтому изучение потенциальных рисков их использованияпредставляется первостепенной задачей [1, 2]. Одной из таких задач являетсяизучение биологического воздействия наночастиц на живые системы и ихвлияние на здоровье человека. Для оценки эффектов наноматериалов важны ихфизико-химические свойства [3]. Такие характеристики наноразмерных частиц,как размер и форма, площадь удельной поверхности, химический состав, вно-сят, вероятно, наибольший вклад в их биологическую активность [4, 5].Наночастицы диоксида титана в настоящее время являются одними изнаиболее распространенных наночастиц, широко используемых в различныхобластях. Они применяются для повышения потребительских качеств бумаги,красок, керамики, пищевых продуктов и т.п. Разрабатываются новые направ-ления применения наночастиц TiO2 в других областях - например, использо-вание высоких концентраций аэрозоля наночастиц ТiO2 для быстрого очище-ния воздуха в модели катастрофы химических токсичных паров [6].Диоксид титана считается биологически инертным в микроразмерном со-стоянии. Однако степень его биологической инертности в наноразмерномсостоянии мало изучена. По-видимому, физико-химические характеристикичастиц влияют на прохождение барьеров организма, их распределение, нако-пление и выведение из организма. Многочисленные исследования описываютнеоднозначные последствия воздействия TiO2. Продемонстрировано развитиецитотоксичности, общей токсичности для организма в целом или отдельныхсистем [7-10], или отсутствие токсичности, или очень незначительная ток-сичность [11, 12].Известно, что нервная система наиболее чувствительна к разного родавоздействиям. Поведенческие реакции используются для проведения эколо-гических, фармакологических, нейрофизиологических, генетических и эво-люционных исследований [13], и в настоящее время наблюдается расшире-ние сферы их применения как тестирующих систем [14].Целью настоящего исследования явилось изучение в эксперименте осо-бенностей нейротропных эффектов наночастиц диоксида титана.Материалы и методики исследованияИсследование проводили в октябре 2010 г. на половозрелых крысах-самцахаутбредного стока Wistar разведения питомника НИИ фармакологииСО РАМН (г. Томск) с исходной массой тела 160-180 г. Животные содержа-лись в группах по 10 особей в пластмассовых клетках в отдельном отсеке вива-рия при одинаковом температурном режиме (20-22°С), на стандартном пище-вом рационе вивария, при световом режиме СТ12:12 (освещение с 8.00 до20.00 ч), при свободном доступе к воде и пище, в соответствии с правилами,принятыми Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, ис-пользуемых для экспериментальных и иных научных целей. После 10-дневнойадаптации к условиям местного вивария и карантина из 80 крыс с помощьютеста «открытое поле» [15] выделялось 28-30 особей со сходным типом нерв-ной системы - сбалансированными процессами возбуждения и торможения(средние показатели двигательной активности за 5 мин наблюдения).Из отобранных животных формировалось 3 группы: контрольная и2 опытные, получавшие в течение 7 сут в утренние часы в составе привлека-тельного корма наночастицы TiO2. Исследовали влияние TiO2 в виде порош-ков двух степеней дисперсности: нанодисперсный (12 нм) и микродисперс-ный (175 нм) в дозе 250 мг/кг массы тела. Процедура кормления крыс диок-сидом титана состояла в следующем: ежедневно в 10 часов утра животныхрассаживали в одноместные клетки и предлагали им порошок TiO2, заверну-тый в привлекательный корм (блинчик площадью около 20 см2). Животныеконтрольной серии получали только привлекательный корм. После того, каккаждая крыса полностью съедала предложенную порцию, ее возвращали всоответствующую общую клетку. Вне периода кормления диоксидом титанаживотные получали стандартный гранулированный корм и воду по потреб-ности.После окончания опытов (через 24 ч после последнего кормления порошкамидиоксида титана) все крысы были вновь протестированы в «открытом поле».При тестировании в «открытом поле» регистрировали следующие показа-тели: латентный период выхода из центрального квадрата, горизонтальнаядвигательная активность, вертикальная двигательная активность, норковыйрефлекс, дефекации (индекс эмоциональности) [15]. Общую двигательнуюактивность подсчитывали как сумму горизонтальной, вертикальной активно-стей и числа заглядываний в норку.В течение эксперимента проводилась круглосуточная видеосъемка по-ведения животных в группах с помощью камеры Axis 221 (Швеция). Ви-деофайлы сохранялись и в дальнейшем анализировались с помощью про-граммы «Mouse Express», автоматически оценивающей двигательную ак-тивность в условных единицах по принципу покадровой оценки измене-ния изображения [16]. Кроме того, визуально при просмотре видеофайловоценивали количество межиндивидуальных контактов агрессивного ха-рактера каждый час.За сутки до и через сутки после эксперимента регистрировали электро-энцефалограмму (ЭЭГ) у крыс с помощью подкожных игольчатых электро-дов [17]. Каждый электрод представлял собой иглу из нержавеющей стали(длина 12 мм, диаметр 0,6 мм). Внутри иглы располагалась золотая прово-лока (регистрирующая часть электрода, диаметр 0,4 мм), покрытая лаковойизоляцией. При регистрации ЭЭГ ненаркотизированную крысу фиксирова-ли, вводили подкожно два регистрирующих электрода в области левого иправого полушария теменной части головы и референтный электрод в об-ласти носовой кости, а также фиксировали серебряные клипсовые мини-электроды (земляной и дополнительный, для контроля артефактов) на левойпередней лапе и правой задней лапе животного. Для лучшего контакта скожей для клипсовых миниэлектродов использовали электродный гель«Униагель». ЭЭГ регистрировали монополярно при помощи 24-канальногоэлектроэнцефалографа «Энцефалан-131-03» («Медиком МТД», г. Таганрог)в частотном диапазоне от 0,16 до 70 Гц. Частота дискретизации составила250 Гц. Применялся запирающий фильтр, вырезающий 50 Гц колебания,связанные с сетевой наводкой. ЭЭГ регистрировали в двух режимах: 1) ис-ходная ЭЭГ в течение 30 с; 2) звуковая стимуляция: частые стандартные(1000 Гц, 80 дБ) и редкие девиантные (500 Гц, 80 дБ) стимулы с вероятно-стью предъявления 80 и 20%. Звуковой стимулятор располагался на рас-стоянии 20 см от головы крысы с правой стороны.Статистическая обработка результатов проводилась в программе StatSoftStatistica 6.0. При типировании крыс на группы по особенностям нервнойсистемы использовали кластерный анализ, метод К-средних. Спектральныйанализ ЭЭГ проводили при помощи программного обеспечения «Энцефа-лан». Статистическая значимость различий исследуемых показателей оцени-валась с использованием непараметрического критерия парных сравненийВилкоксона и критерия Колмагорова-Смирнова с уровнем значимости р

Скачать электронную версию публикации