Различные варианты дозозависимого эффекта наночастиц оксида селена и оксида меди in vitro и применение парадигмы гормезиса

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. В исследованиях in vitro на культуре кардиомиоцитов было показано, что зависимости доза-эффект могут быть монотонными для одних эффектов и немонотонными для других. В данной работе мы хотели продемонстрировать, что указанные особенности зависимости доза-эффект являются общей закономерностью.

Материалы и методы. Были проведены эксперименты in vitro на культуре человеческих фибробластоподобных клеток ФЛЭЧ-104. Исследовали цитотоксичность сферических наночастиц оксида селена (SeO-НЧ) со средним диаметром 51 ± 14 нм и оксида меди (CuO-НЧ) со средним диаметром 21 ± 4 нм.

Результаты. SeO-НЧ и CuO-НЧ оказывают цитотоксический эффект на человеческие фибробластоподобные клетки, о чём свидетельствует снижение АТФ-зависимой люминесценции. При этом цитотоксический эффект CuO-НЧ несколько сильнее по сравнению с SeO-НЧ. Наш эксперимент выявил дозы, вызывающие как гипертрофию клеток, так и уменьшение размеров клеток и ядер.

Обсуждение. Мы наблюдали как монотонную, так и различные варианты немонотонной зависимости доза-эффект для исследуемых наночастиц. Для немонотонной зависимости нам удалось построить адекватные математические выражения на основе обобщённой парадигмы гормезиса, которую мы рассматривали ранее в отношении цитотоксичности CdS-НЧ и PbS-НЧ для кардиомиоцитов.

Заключение. Вариабельность типов зависимости доза-эффект, проявляющаяся в различных эффектах цитотоксичности наночастиц, вероятно, является общим правилом.

Участие авторов:

Панов В.Г. — статистическая обработка, написание текста;

Минигалиева И.А. — сбор данных литературы, написание текста, редактирование;

Бушуева Т.В. — написание текста;

Артёменко Е.П. — сбор данных литературы, сбор и обработка материала;

Рябова Ю.В. — сбор данных литературы, сбор и обработка материала;

Сутункова М.П. — концепция и дизайн исследования;

Гурвич В.Б. — концепция и дизайн исследования;

Привалова Л.И. — концепция и дизайн исследования, редактирование;

Кацнельсон Б.А. — концепция и дизайн исследования, редактирование.

Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки. 

Заключение комитета по биомедицинской этике: Местный комитет по этике Екатеринбургского медицинского исследовательского центра профилактики и охраны здоровья промышленных работников, Российское агентство по защите прав потребителей, протокол № 2 от 20.04.2021 г.

Поступила: 10.11.2021 / Принята к печати: 25.11.2021 / Опубликована: 30.12.2021

Об авторах

В. Г. Панов

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий»; ФГБУН «Институт промышленной экологии уральского отделения российской академии наук»

Автор, ответственный за переписку.
Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-6718-3217
Россия

Ильзира Амировна Минигалиева

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий»

Email: ilzira-minigalieva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0097-7845

Доктор биол. наук, зав. отд. токсикологии и биопрофилактики ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора, 620014, Екатеринбург.

e-mail: ilzira-minigalieva@yandex.ru

Россия

Т. В. Бушуева

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-5872-2001
Россия

Е. П. Артёменко

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-0125-0063
Россия

Ю. В. Рябова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-2677-0479
Россия

М. П. Сутункова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-1743-7642
Россия

В. Б. Гурвич

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-6475-7753
Россия

Л. И. Привалова

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-1442-6737
Россия

Б. А. Кацнельсон

ФБУН «Екатеринбургский медицинский - научный центр профилактики и охраны здоровья рабочих промпредприятий»

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-8750-9624
Россия

Список литературы

  1. Panov V.G., Minigalieva I.A., Bushueva T.V., Fröhlich E., Meindl C., Absenger-Novak M., et al. Some peculiarities in the dose dependence of separate and combined in vitro cardiotoxicity effects induced by CdS and PbS nanoparticles with special attention to hormesis manifestations. Dose Response. 2020; 18(1): 1559325820914180. https://doi.org/10.1177/1559325820914180
  2. Katsnelson B.A., Panov V.G., Minigalieva I.A., Bushueva T.V., Gurvich V.B., Privalova L.I., et al. On an extended understanding of the term ”hormesis” for denoting alternating directions of the organism’s response to increasing adverse exposures. Toxicology. 2021; 447: 152629. https://doi.org/10.1016/j.tox.2020.152629
  3. Bushueva T.V., Minigalieva I.A., Panov V.G., Sutunkova M.P., Gurvich V.B., Shur V.Y., et al. Comparative and combined in vitro vasotoxicity of nanoparticles containing lead and cadmium. Dose Response. 2021; 19(1): 1559325820982163. https://doi.org/10.1177/1559325820982163
  4. Yuan B., Webster T.J., Roy A.K. Cytoprotective effects of cerium and selenium nanoparticles on heat-shocked human dermal fibroblasts: An in vitro evaluation. Int. J. Nanomedicine. 2016; 11: 1427-33. https://doi.org/10.2147/ijn.s104082
  5. Kleiber C., Kotz S. Statistical Size Distributions in Economics and Actuarial Sciences. Wiley Series in Probability and Statistics. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Inc; 2003.
  6. Nweke C.O., Ogbonna C.J. Statistical models for biphasic dose-response relationships (hormesis) in toxicological studie s. Ecotoxicol. Environ. Contam. 2017; 12(1): 39-55. https://doi.org/10.5132/eec.2017.01.06
  7. Shakibaie M., Khorramizadeh M.R., Faramarzi M.A., Sabzevari O., Shahverdi A.R. Biosynthesis and recovery of selenium nanoparticles and the effects on matrix metalloproteinase-2 expression. Biotechnol. Appl. Biochem. 2010, 56(1): 7-15. https://doi.org/10.1042/ba20100042
  8. Katsumiti A., Thorley A.J., Arostegui I., Reip P., Valsami-Jones E., Tetley T.D., et al. Cytotoxicity and cellular mechanisms of toxicity of CuO NPs in mussel cells in vitro and comparative sensitivity with human cells. Toxicol. In Vitro. 2018; 48: 146-58. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2018.01.013
  9. Misra S.K., Nuseibeh S., Dybowska A., Berhanu D., Tetley T.D., Valsami-Jones E. Comparative study using spheres, rods and spindle-shaped nanoplatelets on dispersion stability, dissolution and toxicity of CuO nanomaterials. Nanotoxicology. 2014; 8(4): 422-32. https://doi.org/10.3109/17435390.2013.796017
  10. Nelson D.L., Cox M.M. Lehninger Principles of Biochemistry. 6th ed. New York, NY: Wh. Freeman; 2013: 158-62.
  11. Johnson KA. A century of enzyme kinetic analysis, 1913 to 2013. FEBS Lett. 2013; 587(17): 2753-2766. https://doi.org/10.1016/j.febslet.2013.07.012
  12. Kong E.Y., Cheng S.H., Yu K.N. Biphasic and triphasic dose responses in zebrafish embryos to low-dose 150 kV X-rays with different levels of hardness. J. Radiat. Res. 2016; 57(4): 363-9. https://doi.org/10.1093/jrr/rrw026
  13. Lopez S., France J., Gerrits W.J., Dhanoa M.S., Humphries D.J., Dijkstra J. A generalized Michaelis-Menten equation for the analysis of growth. J. Anim. Sci. 2000; 78(3): 1816-28. https://doi.org/10.2527/2000.7871816x
  14. Choi V.W., Yum E.H., Konishi T., Oikawa M., Cheng S.H., Yu K.N. Triphasic low-dose response in zebrafish embryos irradiated by microbeam protons. J. Radiat. Res. 2012; 53(3): 475-81.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Панов В.Г., Минигалиева И.А., Бушуева Т.В., Артёменко Е.П., Рябова Ю.В., Сутункова М.П., Гурвич В.Б., Привалова Л.И., Кацнельсон Б.А., 2024


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 - 37884 от 02.10.2009.