银钴纳米颗粒对功能测试和肝组织变化的影响:体外研究

文件类型:原始研究文章

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伊斯兰设阿兹德大学设拉子分校物理系,伊朗设拉子

抽象

银钴纳米粒子用于医学。在这项研究中,研究了银钴纳米颗粒对成年雄性大鼠功能测试和肝组织变化的影响。将28只体重为180-220 g的成年雄性Wistar大鼠分成7组,每组7只。对照组,实验组1接受25mg / kg的银钴纳米颗粒(AgCo NPs),其中在75秒内腹膜内合成了银纳米颗粒(Ag NPs)持续14天。实验组2接受100mg / kg的AgCo NP,其中在75秒内腹膜内合成Ag NP 14天。实验组3接受25mg / kg的AgCo NP,其中在300秒内腹膜内合成Ag NP 14天。在测试期结束时,从心脏采集血液样本,并测量肝酶的血清水平,如AST,ALT,ALP,白蛋白和总蛋白。另外,在苏木精-曙红染色后研究了肝脏中的组织变化。通过ANOVA和Duncan检验分析结果。结果显示,与对照组相比,实验组的血清天冬氨酸转氨酶(AST),白蛋白和总蛋白水平没有明显变化。实验组的平均血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)和碱性磷酸酶水平(ALP)与对照组相比无显着变化(P<0.05)。在接受AgCo NPs的实验组中,未观察到肝组织损伤。 AgCo NP不会改变肝脏酶和肝脏组织的血清水平。

关键词


介绍

纳米技术产品在人类活动中的应用正在广泛增加。纳米颗粒广泛用于工业,电子和医学[1]。钴是一种磁性矿物,钴纳米颗粒具有特殊的性能,包括较大的表面积,这与它的小尺寸及其催化和磁性有关[2]。钴纳米颗粒广泛用于工业应用,例如化学催化剂,气体敏感设备,涂料,光学试剂,磁条以及医学生物技术,包括磁共振图像和实验性癌症治疗[4,5]。

Ag NPs用于与食品的化学和物理特性相关的许多领域,包括食品,医学和工业用途[6]。银纳米颗粒的这些性质包括生物学性质,高电导率,热和光学性质[7-8]。由于其性质,Ag NP具有多种用途,包括在工业,家用电器,保健产品,消费产品,医疗设备覆盖范围,光学传感器,制药业,食品工业,骨科以及作为抗癌剂中用作抗菌剂。 [9]。

在Bocate及其同事于2019年的一项研究中,据报道,Ag NP和辛伐他汀对产于曲霉的产毒菌种具有抗真菌活性[10]。银纳米颗粒对铜绿假单胞菌具有抗菌活性 [11]。李和同事在2007年进行的一项研究表明, Ag NPs对金黄色葡萄球菌和 大肠杆菌 [12]。银纳米颗粒对念珠菌具有抗真菌活性[13]。 银纳米颗粒对牛疱疹病毒1具有抑制作用[14]。

银纳米颗粒在大鼠中具有抗炎活性[15]。 另外,已经表明Ag NP具有抗菌特性,减少炎症并调节纤维原性细胞因子。 [16]. A recent 研究表明,银纳米颗粒具有抗血管生成特性[17]。业已证明,银纳米颗粒不仅诱导计划的细胞死亡,而且对癌细胞也敏感[17]。 Ag NPs诱导细胞形态的变化并增加氧化应激,从而导致线粒体损伤[18]。

暴露于钴纳米颗粒会导致氧化应激,炎症和DNA损伤[19,20]。 通常,一些矿物纳米颗粒可能对致癌物和细胞中毒具有影响,这些影响与矿物的化学性质有关。纳米颗粒可通过产生ROS引起DNA损伤和氧化应激[21]。暴露于钴纳米颗粒会诱发小鼠肺损伤和DNA突变[22]。 然而,一些研究表明遗传中毒对某些纳米颗粒的影响,其机理仍不清楚。体外研究表明,暴露于钴纳米颗粒会导致DNA损伤和细胞变形,其中涉及ROS和氧化应激[23,24]。

考虑到本研究中AgCo NPs的副作用,研究了不同量的AgCo NPs对成年雄性大鼠AST,ALT,ALP,ALP,白蛋白和总蛋白水平以及肝组织变化的影响。必须注意功能测试和肝组织变化。

材料和方法

AgCo NPs的合成

银钴纳米颗粒通过两步法合成。首先,通过电化学方法制备银纳米颗粒。为此,电解质溶液包含硝酸银,硝酸钾和聚乙烯吡咯烷酮。在75和300秒内合成了银纳米颗粒。在实验过程中,阴极电极以3000 rpm的速度旋转,电流为1A。在第二步中,将硫酸钴和十六烷基三甲基溴化铵溶液添加到与第一步合成的相同量的银纳米颗粒中。然后,用于制备银钴纳米颗粒;逐滴加入硼氢化钠作为还原剂。因此,溶液的颜色变为深棕色表明通过还原法形成了银-钴纳米颗粒。所有这些实验都是在室温下进行的[25]。

动物

在这项实验研究中,使用了28只体重180至220克,年龄2.5至3个月的雄性Wistar大鼠。将动物随机分为7只动物的4组,直到在相同条件下于20-22日在标准笼中进行测试°C,光照12小时,黑暗12小时。为他们提供了足够的水和食物,并尊重了有关动物的道德考量。

动物治疗

将动物分成7组的4组,包括:对照组:未受到任何药物治疗的影响。实验组1接受25mg / kg的AgCo NP,其中在75秒钟内腹膜内合成Ag NP 14天。实验组2接受100mg / kg的AgCo NP,其中在75秒内腹膜内合成Ag NP 14天。实验组3接受25mg / kg的AgCo NP,其中在300秒内腹膜内合成Ag NP 14天。使用以前的研究选择摄入剂量,注射类型和注射持续时间[26-28]。

治疗期结束后,用乙醚麻醉动物。从心脏的左心室收集血液。将血样在实验室中保持20分钟,并以5000 rpm离心15分钟。从血块中分离出血清。 AST,ALT和DGKC,ALP的测量使用对硝基苯基磷酸AMP法进行。使用缩二脲反应终点法测量总蛋白质。在该实验中,碱性环境中具有铜离子和酒石酸的蛋白质会导致形成天蓝色,并且颜色强度与样品中蛋白质的总量成正比。溴甲酚绿用于测量白蛋白,其中溴甲酚和白蛋白产生有色复合物。产生的颜色强度与样品中白蛋白的含量成正比[29,30]。

组织学实验

尸检后,取出动物肝脏。在固定阶段,在10%甲醛-甲醛中建立组织。脱水步骤借助不同浓度(低至高)的酒精进行。澄清步骤是通过将纸巾放在装有木聚糖的两个容器中进行的。在三个装有熔融石蜡的培养皿中进行组织替换阶段(65°C),每个人放置一个小时。在成型阶段,将石蜡包埋的样品放入装有熔融石蜡的模具中。在横截面中,将切片切成4.5微米的厚度。使用苏木精-曙红涂料的染色阶段。所有组织学研究均在病理学家的指导下进行[31]。

统计分析

使用SPSS-22,ANOVA和Duncan检验分析数据。统计推断线用于检验在P水平下接受不同量的AgCo NP的实验组之间的显着差异<与对照组比较为0.05。在这项研究中,表中列出了实验结果以及相应的统计计算结果。

结果与讨论

在这项研究中,接受AgCo NPs的实验组的血清平均AST,ALT,ALP,白蛋白和总蛋白的统计分析和比较与对照组进行了比较。 P<0.05是进行统计学推断以检验不同组之间显着差异的基础。

与对照组相比,接受AgCo NPs的实验组的平均血清天冬氨酸转氨酶(AST)酶水平无明显变化(P<0.05) (Table 1).

与对照组相比,接受AgCo NPs的实验组的平均血清丙氨酸转氨酶(ALT)水平没有显着变化(P<0.05) (Table 1).

与对照组相比,接受AgCo NPs的实验组的平均血清碱性磷酸酶(ALP)水平无明显变化(P<0.05) (Table 1).

接受AgCo NPs的实验组的平均血清白蛋白水平与对照组相比无明显变化(P<0.05) (Table 1).

接受AgCo NPs的实验组的平均血清总蛋白水平与对照组相比无显着变化(P<0.05) (Table 1).

肝组织学研究结果表明,对照组肝组织完全正常,无细胞损伤。该组具有细胞结构,并维持肝细胞的放射状和自然状态(一个核和两个核)以及存在其独特特征的核和中心静脉(图1)。

实验组1的肝组织完全正常,没有细胞损伤。该组具有细胞结构,并保持肝细胞的放射状和自然状态(一个核和两个核)以及具有其独特特征的核和中心静脉的存在(图2)。

实验组2的肝组织完全正常,没有细胞损伤。该组具有细胞结构,并保持肝细胞的放射状和自然状态(一个核和两个核)以及存在其独特特征的核和中心静脉(图3)。

实验组3的肝组织完全正常,没有细胞损伤。该组具有细胞结构,并保持肝细胞的放射状和自然状态(一个核和两个核)以及存在其独特特征的核和中心静脉(图4)。

根据本研究的结果,与对照组相比,接受AgCo NP的实验组的血清天冬氨酸转氨酶(AST)酶,白蛋白和总蛋白水平没有明显变化。与对照组相比,接受AgCo NP的实验组的平均血清丙氨酸氨基转移酶(ALT)和碱性磷酸酶水平(ALP)没有明显变化。在接受银钴纳米颗粒的实验组中,肝脏组织健康且未变。

AgCo NP的核心由Ag NP组成。体外研究的最新发现表明,银纳米颗粒可以穿透细胞膜和其他生物坝[32]。 Ag NP可以使包括线粒体在内的细胞内器官失活,从而损害膜电位,从而诱导产生活性氧(ROS)。随着ROS的积累,氧化应激增加,接着是Ag NPs引起的细胞中毒[33]。根据对ATP的需求,肝细胞是由Ag NPs诱导的肝毒性的大部分志愿者,这是体内研究报告的。 Invivo的一项研究证明,Ag NPs通过降低ATP并降低抗氧化酶(尤其是谷胱甘肽)的活性来诱导肝脏毒性。因此,用Ag NPs处理的细胞具有异常的形状和大小[34]。

另外,在Recordati等人的研究中。 2015年,与较大的银纳米颗粒(100和40 nm)相比,最小的银纳米颗粒(10 nm)的诱导刺激了银组织的分布和肝胆管毒性。这项研究表明银纳米颗粒的作用取决于大小[35]。此外,在Xue等人于2016年的一项研究中,Ag NPs诱导了人类HepG2肝细胞的细胞死亡和细胞中毒。暴露于银纳米颗粒会导致G2 / M期的紊乱,并显着增加计划细胞死亡和ROS产生的比例,并降低HepG2细胞中的MMP。这些结果表明,Ag NPs的细胞机制可能与ROS产生诱导的氧化应激有关,从而导致线粒体损伤和诱导的细胞死亡[36]。

Shivastava等人在2016年的一项研究中,将小鼠暴露于Ag NPs会诱发氧化应激。暴露于银纳米颗粒会增加炎症,白介素-6和一氧化氮合酶的症状,这表明肝脏毒性[37]。此外,Lee等人在2013年进行的一项研究表明,Ag NPs是由自噬诱导的。另外,Ag NPs引起与大鼠肝脏自噬和细胞死亡相关的生物能缺陷。在这项研究中,发现在体内条件下暴露于银纳米颗粒会导致肝毒性[38]。

此外,Heydarnjad等人在2015年的一项研究表明,口服Ag NPs会引起血液生化因子和肝脏毒性的许多变化,包括用Ag治疗的小鼠中ALT,AST的水平升高和肝组织损伤与对照组相比,NPs [39]。另外,在Zhu等人在2016年的一项研究中,Ag NPs通过ROS介导的HepG2细胞途径诱导了计划的细胞死亡[40]。

在研究中 门登ça 等人在2018年提出了单剂Ag NPs(5 mg/kg b.w.) 通过在大鼠肝脏中积累银纳米颗粒引起肝毒性[41]。此外,Ahmadian等人在2018年的一项研究表明,Ag NPs可以用作治疗肝细胞癌的强化学疗法药物[42]。在研究中 Moradi-Sardareh et al in 2018,Ag NPs(0.25 mg / kg)可以显着改变血清和肝组织的氧化应激,但不会改变小鼠肝酶的血清水平[43]。此外,Cho等人在2018年的一项研究中显示,腹膜内施用10nm Ag NPs会导致小鼠肝脏中的空泡化,单细胞坏死和局灶性坏死[44]。

AgCo NPs涂层由钴纳米颗粒组成。一项针对钴铁氧体纳米粒子在大鼠肝脏中的遗传毒性的研究证明,暴露于铁氧体钴纳米粒子会导致与氧化应激,计划性细胞死亡,DNA损伤和细胞损伤相关的轴向基因表达增加[45]。

组织学研究结果表明,与氯化镉相比,暴露于钴纳米颗粒可导致更严重的肝脏损害,但是血清症状显示出模糊的变化。钴积累在肝脏,肾脏,胰腺和心脏中。盐和矿物质的钴通过活性氧(ROS)诱导DNA的氧化损伤,并抑制DNA修复[46]。在Garoui等人2011年的研究中,在暴露的氯化钴大鼠中观察到了肝脏毒性[47]。

BCL2蛋白家族包含计划的细胞死亡抗死亡蛋白,包括BCL-2和凋亡前Bax蛋白,它们是线粒体细胞死亡的主要调节剂。 BCL2家族蛋白调节细胞色素C从线粒体到细胞质的释放。 BCL-2蛋白通过保护透射通透性和稳定线粒体膜功能来稳定细胞色素C的释放,而Bax蛋白诱导细胞色素C的释放[48,49]。此外,BCL-2家族蛋白可以调节ROS的产生[48,49]。增加ROS分子抑制BCL-2的表达并改善Bax的表达。 Liu等人在2016年的一项研究表明,钴纳米颗粒增加了Bax与BCL2水平的比率,这些结果表明钴纳米颗粒通过BCL-2家族蛋白调节线粒体外膜的通透性,从而导致细胞色素的释放C并最终导致BRL-3A细胞的计划细胞死亡[50]。

这项研究的结果与其他研究人员不一致’结果发现,AgCo NPs剂量低,测试时间短似乎没有引起肝脏毒性。考虑到结果,可以得出结论,诸如纳米颗粒尺寸,剂量和纳米颗粒涂层的因素在纳米颗粒的作用中起重要作用。

结论

总的来说,这项研究的结果表明,AgCo NPs对成年雄性大鼠的功能和肝组织测试没有不利影响。但是,建议研究其他剂量的AgCo NPs对肝脏和人体及动物其他器官的影响。

致谢

因此,我们衷心感谢设拉子阿扎德大学副校长的密切合作。

利益冲突

作者声明,有关此手稿的出版没有利益冲突。

 

 
25. Parang Z,MoghadamniaD。化学还原法合成银-钴纳米颗粒及其对成年雄性大鼠甲状腺激素血清水平的影响。 Nanomed Res J,2018; 3(4):236-244。
28。 李TZZ,龚芳,张炳,孙建东,张婷,孔林,等。不同粒径的硝酸银和纳米银在大鼠体内的急性毒性和生物分布。中湖邵上杂志.2016; 32 (10):606-612。
29。 阿萨萨MF。手机场对白化病大鼠体重肝酶,血液指标和某些抗氧化剂的作用。 Al-Azhar Assiut Med J.2010; 8(3):68-83。