МНОГОКАМЕРНАЯ МОДЕЛЬ КАК ИНСТРУМЕНТ АНАЛИЗА ТОКСИКОКИНЕТИЧЕСКОЙ РОЛИ РАСТВОРЕНИЯ ЭЛЕМЕНТООКСИДНЫХ НАНОЧАСТИЦ И ФАГОЦИТАРНОЙ РЕАКЦИИ НА ИХ ОТЛОЖЕНИЕ В ЛЁГКИХ ПРИ ХРОНИЧЕСКОЙ ИНГАЛЯЦИОННОЙ ЭКСПОЗИЦИИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В статье прослежены этапы развития системной многокамерной модели, описывающей механизмы лёгочной задержки частиц при хронических ингаляционных экспозициях. Эта модель была впервые разработана и экспериментально испытана для разных условий экспозиции к полидисперсной пыли SiO2 или TiO2, а в дальнейшем успешно использована как базовая для анализа паттернов задержки наночастиц (НЧ) разного химического состава (Fe2O3, SiO2, NiO). Наиболее существенная адаптация её к условиям воздействия элементо-оксидных НЧ потребовалась ввиду необходимости учесть роль не только физиологических механизмов их элиминации, но также их растворимости «in vivo». Было найдено, что относительный вклад последней может быть разным для НЧ разной природы, причём в некоторых случаях доминирующим. Моделирование задержки NiO-НЧ свидетельствует также о том, что повреждение физиологических механизмов лёгочного клиренса особо токсичными наночастицами может сделать их лёгочную токсикокинетику нелинейной.

Об авторах

Б. А. Кацнельсон

ФБУН Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий Роспотребнадзора

Автор, ответственный за переписку.
Email: bkaznelson@etel.ru

Кацнельсон Борис Александрович - доктор медицинских наук, профессор, заведующий отделом токсикологии и биопрофилактики

Россия

М. П. Сутункова

ФБУН Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий Роспотребнадзора

Email: sutunkova@ymrc.ru
Сутункова Марина Петровна - кандидат медицинских наук, заведующий лабораторией токсикологии среды обитания Россия

Л. К. Конышева

Екатеринбургская духовная семинария

Email: konkl@yandex.ru

Конышева Людмила Константиновна - кандидат медицинских наук, доцент кафедры церковно-исторических и гуманитарных дисциплин

Россия

С. Н. Соловьева

ФБУН Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий Роспотребнадзора

Email: solovyevasn@ymrc.ru

Соловьева Светлана Николаевна - научный сотрудник отдела токсикологии и биопрофилактики

Россия

И. А. Минигалиева

ФБУН Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий Роспотребнадзора

Email: ilzira@ymrc.ru

Минигалиева Ильзира Амировна - заведующий лабораторией промышленной токсикологии

Россия

В. Б. Гурвич

ФБУН Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий Роспотребнадзора

Email: gurvich@ymrc.ru

Гурвич Владимир Борисович –nдоктор медицинских наук, директор

Россия

Л. И. Привалова

ФБУН Екатеринбургский медицинский научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий Роспотребнадзора

Email: privalova@ymrc.ru

Привалова Лариса Ивановна - доктор медицинских наук, профессор, заведующий лабораторией научных основ биологической профилактики

Россия

Список литературы

  1. Katsnelson B.A., Privalova L.I., Konysheva L.K., Morosova K.I. Development of a multicompartmental model of the kinetics of quartz dust in the pulmonary region of the lung during chronic inhalation exposure of rats. Brit. J. Industr. Medic. 181-172 :(3)49 ;1992.
  2. Katsnelson B.A., Konysheva L.K, Sharapova N.Ye., Privalova L.I. Prediction of the comparative intensity of pneumoconiotic changes caused by chronic inhalation exposure to dusts of different cytotoxicity by means of a mathematical model. Occupat. and Environ. Medic. 180-173 :(3)5 ;1994.
  3. Katsnelson B.A., Konysheva L.K, Privalova L.I., Sharapova N.Ye. Quartz dust retention in rat lungs under chronic exposure simulated by a multicompartmental model: further evidence of the key role of the cytotoxicity of quartz particles. Inhalation Toxicology. 7156-703:(7)9 ;1997.
  4. Stober W. POCK model simulations of pulmonary quartz dust retention data in extended inhalation exposures of rats. Inhalation Toxicology. :(4)11 ;1999 292-269.
  5. Lang T., Buchanan D., Miller B. G, Donaldson K. Mathematical modeling to predict the responses to poorly soluble particles in rat lungs, Inhalation Toxicology. 409-403 ;(3)12 ;2000.
  6. Renwick L., Brown D., Clouter K., Donaldson K. Increased inflammation and altered macrophage chemotactic responses caused by two ultrafine particle types. Occup. Environ. Med. :61 ;2004 447-442.
  7. Stoeger T., Reinhard C., Takenaka Sh., Schroeppel A., Karg E., Ritter B. Instillation of six different ultrafine carbon particles indicates a surface area threshold dose for acute lung inflammation in mice. Environ. Health Perspect. 333-328 :(3)114 ;2006.
  8. SagerT.M., PorterD.W., Robinson V.A., Lindsley W.G., Schwegler-Berry V.A., Castranova V. Improved method to disperse nanoparticles in vitro and in vivo investigation of toxicity. Nanotoxicol. 129-118 :1;2007.
  9. Grassian V.H., O'Shaughnessy P.T., Adamcakova-Dodd A., Pettibone J.M., Thorne P.S. Inhalation exposure study of titanium dioxide nanoparticles with a primary particle size of 2 to 5 nm. Environ. Health Perspect. 402-397:115 ;2007.
  10. Neuberger M. Umweltepidemiologie und Toxikologie von Nanopartikeln, in: Gazso A., GreBler S., Schiemer F. (Eds), Nano-Chancen und Risiken aktueller Technologien. Springer, Wien - New York. 197-181 ;2007.
  11. Warheit D.B., Reed K.L., Sayes C.M. A role fore surface reactivity in TiO2 and quartz-related nanoparticle pulmonary toxicity. Nanotoxicol. 187-181:3 ;2009.
  12. Liu J., Feng X., Wei L., Chen L., Song B., Shao L. The toxicology of ion-shedding zinc oxide nanoparticles. Crit. Rev. Toxicol. 384-348 :(4)46 ;2016.
  13. Privalova L.I., Katsnelson B.A., Osipenko A. B., Yushkov B.N. , Babushkina L.G. Response of a phagocyte cell system to products of macrophage breakdown as a probable mechanism of alveolar phagocytosis adaptation to deposition of particles of different cytotoxicity. Environm. Health Persp. 218-205:35 ;1980.
  14. Bellmann B., Muhle H., Creutzenberg O., Dasenbrock C., Klipper R., MacKenzie J. C.,Morrow P., Mermelstein R. Lung clearance and retention of toner, utilizing atracer te chn ique, du ring ch ro nic inhalation exposure in rats. Fundam. Appl. Toxicol. 313 -300:17 ;1991.
  15. Katsnelson B.A., Privalova L.I., Kuzmin S.V., Degtyareva T.D., Sutunkova M.P., Yeremenko O.S. Some peculiarities of pulmonary clearance mechanisms in rats after intratracheal instillation of magnetite (Fe3O4) suspensions with different particle sizes in the nanometer and micrometer ranges: Are we defenseless against nanoparticles? Int. J. Occup. Environ. Health. 52-508:16 ;2010.
  16. Sutunkova M.P., Katsnelson B.A., Privalova L.I., Gurvich V.B., Konysheva L.K., Shur V.Ya., Shishkina E.V., Minigalieva I.A., Solovjeva S.N., Grebenkina S.V., Zubarev I.V. On the contribution of the phagocytosis and the solubilization to the iron oxide nanoparticles retention in and elimination from lungs under long-term inhalation exposure. Toxicology. 28-19:363;2016.
  17. Solovyeva S.N., Sutunkova M.P., Katsnelson B.A., Gurvich V.B., Privalova L.I., Minigalieva I.A., Slyshkina T.V., Valamina I.E., Makeyev O.H., Shur V.Ya., Zubarev I.V., Kuznetsov D.K., Shishkina E.V. Interplay of the pulmonary phagocytosis response to, and the in vivo solubilization of amorphous silica nanoparticles deposited in lungs of rats under long-term inhalation exposures as determinants of their modest fibrogenicity and low systemic toxicity (experimental and mathematical modeling). In: International Conference on Occupational Safety and Health, 4th edition, London, U.K., Journal of Nursing and Health Studies. :3 ;2018 2825-2574.
  18. Сутункова М.П., Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., Соловьёва С.Н., Гурвич В.Б., Бушуева Т.В., Сахаутдинова Р.Р., Валамина И.Е., Макеев О.Г., Зубарев И.В., Минигалиева И.А., Клинова С.В., Шур В.Я., Грибова Ю.В., Царегородцева А.Е., Коротков А.В., Шуман Е.А., Шишкина Е.В. Оценка токсических эффектов наночастиц оксида никеля при ингаляционных воздействиях. ЗниСО. 29-24 :(309)12 ;2018.
  19. Ramahandran G. Assessing nanoparticle risk to human health. Elsevier, Amsterdam. 2016.
  20. Maulderly J.L, McCunney R.G. Particle overload in the rat lung and lung cancer. Implications for human risk assessment. Taylor & Francis, Philadelphia, USA. 1997.
  21. Anderson D.S., Patchin E.S., Silva R.M., Uyeminami D.L., Sharmah A., Guo T., Das G.K., Brown J.M., Shannahan J. , Gordon T., Chen Lung Chi, Pinkerton K. E, Van Winkle L.S. Influence of particle size on persistence and clearance of aerosolized silver nanoparticles in the rat lung. Toxicological sciences. :(2)144 ;2015 381-366.
  22. Kolanjiyil A.V. Deposited nanomaterial mass transfer from lung airways to systemic regions. A thesis for MSc degree. Raleigh, NC. 2013.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Кацнельсон Б.А., Сутункова М.П., Конышева Л.К., Соловьева С.Н., Минигалиева И.А., Гурвич В.Б., Привалова Л.И., 2019


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 81728 от 11 декабря 2013.