Вплив феромагнітних наночастинок залiза на ріст асцитного лімфолейкозу L1210 у мишей.

| Июл 27, 2018 | Нанотехнологии |

Мосієнко В.С.1, Кущевська Н.Ф.2, Бурлака А.П.1, Шляховенко В.О.1, Лукін С.М.1, Карнаушенко О.В.1, Вербиненко А.В.1, Яковлєв П.А.3

 

1Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України

2Університет «Україна», кафедра сучасних нанотехнологій та наноматеріалів

 3Центр відновлення здоров’я “Калхіві” м. Київ, Україна

 

В наш час у зв’язку з унікальними хімічними, фізичними, біологічними та фармакологічними властивостями, багатьма вченими світу, почали широко досліджуватись наноматеріали різного походження та розроблятися нові нанотехнології [1-4]. Науковий пошук спрямований на вивчення впливу наночастинок на біологічні об’єкти усіх рівнів  живого від молекулярного до цілісного організму. Застосування нанотехнологій дає можливість отримати  якісно нові лікарські препарати, підвищити ефективність лікування багатьох захворювань, в тому числі, і злоякісних пухлин [5-7]. Американський національний інститут здоров`я включив наномедицину  у  п’ятірку найбільш пріоритетних галузей медицини ХХ1 століття. Вчені Інституту вважають, що наночастинки та нанотехнології допоможуть успішно лікувати пацієнтів з різними формами онкологічних захворювань [8-10].

Бурхливий розвиток нанотехнологій у світі призвів до виникнення конвергентних технологій, стосовно синергетичних комбінацій головних галузей науки і техніки (N-nano-, B-bio-, I-info, C-cogno-) технології [11-14].

Найбільш вивченими в медицині є металеві наночастинки та утворені ними нанокомпозити. Це наночастинки заліза, золота, міді, платини та інших металів. Новий клас органічних кластерних сполук наночастинок феромагнетиків має унікальні фармакологічні властивості. Вони близькі до гемоглобіну і ефективні при лікуванні вірусних і пухлинних захворювань, при анемії та імунодефіцитних станах організму.

Сьогодні існує нагальна потреба у вивченні фармакологічних та токсикологічних властивостей наночастинок заліза, дослідженні  їх їпротипухлинної активності та побічних дій. Феромагнітні наночастинки заліза проникають через клітинні мембрани та гематоенцефалічний бар’єр і накопичуються в клітинах різних органів і тканин [15]. R. Elliott at all [16] вважають, що головною проблемою досліджень в онкології ХХ1 століття є вивчення обміну заліза в тканинах, порушення мітохондріального дихання та імуносупресивного стану хворих з пухлинною хворобою.

Феромагнітні наночастинки викликають оксидативний стрес та  запалення, що призводить до епігеномних і геномних змін в клітинах, які задіяні в процесі їх поділу. Наночастинки заліза можуть блокувати відновлення ДНК, викликати її метилювання, що призводить до порушення функціонування генів [17,18]. Оксидативний стрес може активувати шляхи внутрішньоклітинної передачі сигналів, включаючи фактор NF-kb. При пошкодженні ДНК наночастинками заліза може активуватись ген пухлинної супресії р-53 та запускатись механізм апоптозу, або навпаки, цей процес може зупинятись [19]. Феромагнітні наночастинки залiза утворюють пероксид водню, який є рушієм генерування високореактивних гідроксильних радикалів, викликати перекисне окиснення ліпідів, ушкодження білків та нуклеїнових кислот. Збільшення концентрації заліза та метаболітів перекисного окиснення ліпідів, активує поліаміноксидазу, яка дезамінує (окиснює) поліаміни та їх прекурсори, що призводить до утворення високотоксичних альдегідів, які можуть пригнічувати ріст злоякісних клітин [20,21].

Таким чином, дослідження та впровадження в практику наночастинок феромагнетиків та технологій їх одержання обумовлюють швидку конвергенцію інших наук і технологій при вирішенні таких надскладних завдань як діагностика, профілактика, лікування та реабілітація пухлинної хвороби.

Метою роботи було дослідження впливу різних доз феромагнітних наночастинок залiза (ФНЗ) та їх композитів в комбінації з інгібіторами синтезу поліамінів на розвиток експериментального лімфолейкозу мишей L1210 та асцитної карциноми Ерліха.

 

Об’єкти та методи.

Експерименти проведено на 300 нелінійних і лінійних мишах CDF1 і BDF1 обох статей, масою від 17 до 23г, розводки віварію ІЕПОР ім. Р.Є. Кавецького НАН України, яким після двотижневого карантину перещеплювали за стандартними методиками лімфолейкоз L1210 та асцитну карциному Ерліха. В черевну порожнину вводили по 300-500 тис. лейкозних клітин  або клітин карциноми Ерліха в 0,2мл розчину стерильного натрію хлориду. Пухлинні штами було отримано з клітинного банку ліній з тканин людини і тварин ІЕПОР ім. Р.Є. Кавецького НАН України.

Феромагнітні наночастинки залiза (ФНЗ) було вперше отримано  д.т.н професором Н.Ф. Кущевською за оригінальною методикою, зокрема, в співвідношенні 40% Fe2O3 + 60% Fe3O4. Протилейкозну дію ФНЗ оцінювали по динаміці росту лімфолейкозних клітин в асцитній суспензії, по її об’єму, динаміці росту ваги тварин та середній тривалості  життя мишей. Основні результати досліджень аналізували з використанням t-критерію Стьюдента.

 

Результати досліджень та їх обговорення.

Із літератури відомо [17,18], що при дослідженнях не звертається увага на власну дію феромагнітних наночастинок і при цьому вивчають їх, в основному, в якості носіїв для конструювання нових лікарських засобів на базі вже відомих препаратів, зокрема, платини, з метою їх швидкого цільового транспортування і глибокого проникнення в патологічне вогнище чи збільшення пролонгування їх дії  для підвищення протипухлинного або протизапального ефектів та зменшення побічних ускладнень.

При вивченні протипухлинної активності ФНЗ нами застосовувалась половинна, десята та сота доза від LD50 (8,41г)  на кг маси тіла мишей, які вводились 3-х разово перорально в об’ємі 0,3мл дистильованої води кожного дня в профілактичному варіанті за три доби до перещеплення асцитної карциноми Ерліха.

В результаті профілактичного досліду виявилось, що темп росту асцитних ракових клітин на протязі перших двох тижнів був найменшим у групі мишей, які отримували ФНЗ в дозі 16мг/кг маси тіла тварин і за перший тиждень він складав в середньому 0,1±0,04г, за другий – 1,2±0,8. В контрольній групі мишей за цей період маса тварин збільшувалась в середньому на 1,9±0,6г та на 2,1±0,6г відповідно. В інших групах приріст ваги мишей мав тенденцію до збільшення, але він був нижчий, ніж в контрольній групі.

Щодо середньої тривалості життя, то вона, як виявилось, була найбільшою у мишей, які отримували найменшу дозу наночастинок і складала 27,8±2,4 доби, порівняно з контрольною групою мишей, де СТЖ складала 24,1 ±2,7 доби. СТЖ в інших двох групах мишей мала тільки тенденцію до її подовження. Слід зауважити, що жодна із таких великих доз, введених мишам в профілактичному режимі, не призводила до стимуляції росту асцитної карциноми Ерліха.

Оскільки частинки заліза практично не розчиняються у воді та спирті і утворюють кластери, то для отримання рівномірної суспензії брали наночастинки кремнію (препарат Силард). В інших дослідах для отримання рівномірної суспензії додавали сахарозу, глину-Бентоніт,  фулерен С60  «Вода життя» в певних пропорціях, а також інгібітори поліамінів ДФМО (Дифторметилорнітин) та МГБГ (Метилгліоксаль-біс-гуанілгідразон).

ФНЗ та їх композити вводили перорально в об`ємі 0,3 мл щоденно в кількості 10-12 введень на курс, починаючи на наступну добу після перещеплення лімфолейкозних клітин L1210.

В дослід взято 50 мишей-самиць CDF1, їм перещеплено лімфолейкозні клітини L1210, після чого тварини роподілялись на 5 груп по 10 мишей в кожній. І – контрольна, ІІ – група мишей , яким щоденно вводили перорально композит ФНЗ (5 мкг + 250 мкг SiO2 ) на мишу в об`ємі 0,2 мл дистильованої води в кількості 10 введень; ІІІ – групі мишей вводили композит ФНЗ (50 мкг на мишу за вище описаною схемою); ІV – вводили композит ФНЗ 500 мкг на мишу за такою ж схемою; V – вводили ФНЗ 50 мкг на мишу без оксиду кремнію.

Найбільш ефективним виявився композит ФНЗ (50 мкг на мишу). Середня тривалість життя мишей складала 18,5 ± 0,3 та 18,9 ± 0,5 доби, відповідно. В другій і четвертій групі мишей середня тривалість життя мало відрізнялась від мишей контрольної групи, яка була 17,3 ± 0,7 доби (мал. 1).

Мал. 1 Середня тривалість життя мишей з перещепленим лімфолейкозом L1210 при лікуванні одними ФНЗ та їх композитом в різних дозах.

При вивченні впливу ФНЗ в дозі 50 мкг + 250 мкг бентоніту на мишу та ФНЗ в такій же дозі плюс 500 мкг сахарози виявилось, що композити  з ФНЗ по-різному впливали на  тривалість життя,  порівняно з групою мишей, які отримували одні  ФНЗ і складала відповідно 18,8 ± 0,6 та 18,3 ± 0,5 доби, а композит ФНЗ із сахарозою навіть зменшував середню тривалість життя мишей, порівняно з контрольною групою і складала відповідно 15,6 ± 0,4 та 17,0 ± 0,7 доби. (мал. 2).

Аналізуючи зміни динаміки маси тіла тварин було показано, що вона змінюється хвилеподібно з найменшою зміною маси мишей в групі, яка отримувала ФНЗ з бентонітом.

Мал.2. Середня тривалість життя мишей з перещепленим лімфолейкозом L1210 при лікуванні ФНЗ в дозі 50 мкг на мишу та їх композитів.

Досліджено вплив ФНЗ в дозі 50 мкг на мишу на лімфолейкоз L1210 разом із фулереном С60 («Вода життя») [22]. Розчин фулерену С60 упорядковує структуру води, яка стає  подібною до структури води нормальних тканин організму людини. Він нормалізує обмінні процеси в клітинах організму, особливо при різних патологічних станах, має антиоксидантні, протизапальні та протипухлинні властивості. Гідратований фулерен С60 вводився мишам перорально вранці і в кінці робочого дня щоденно в об’ємі 0,7мл в кількості 10введень через 30 хвилин після введення ФНЗ. Іншим групам мишей з перещепленим лімфолейкозом вводили ДФМО через день в черевну порожнину в дозі 16мг/мишу в кількості 6 ін’єкцій або МГБГ в дозі 0,2мл/мишу по такій самій схемі. На 9 добу після перещеплення лімфолейкозу у 3-х мишей з 10 в кожній групі забирали всю асцитну рідину з черевної порожнини,  печінку, нирки, кров, лімфолейкозні клітини для  досліджень на ЕПР, а також тонкий і товстий кишківник для визначення мітотичного індексу клітин епітелію цих органів.

При аналізі досліду виявилось, що об’єм асцитної рідини лімфолейкозних клітин був найбільшим в групі мишей, які отримували фулерен С60 і складав в середньому 9,3мл, порівняно з 8,3мл в контрольній групі мишей. В інших групах мишей об’єм асцитної рідини був меншим ніж в контрольній групі. Кількість лімфолейкозних клітин найбільша  була в контрольній групі мишей та в групі мишей, які отримували фулерен С60 і складала в середньому 1385х106 та 1431х106, а найменша – в групах мишей, які отримували ДФМО, ФНОЗ, МГБГ і складала в середньому відповідно 550х106,  977х106, 977х106   клітин. В групі мишей, які отримували ФНЗ і фулерен С60  кількість лейкозних клітин практично не    відрізнялась від таких показників в контрольній групі мишей.

Маса тіла мишей в динаміці змінювалась по-різному. Приріст різниці між вихідними та кінцевими даними маси тіла мишей при лікуванні лише  ФНЗ складав 0,38г, найбільший приріст маси тіла мишей був в групі, яка отримувала один фулерен С60 і складав 0,62г, найменший приріст ваги був в групі мишей, які отримували МГБГ і в контрольній і був негативним відповідно -0,88 і -0,2г

(мал. 3).

Мал 3. Різниця ваги тіла мишей з лімфолейкозом L1210 між вихідними та кінцевими даними маси тіла мишей при лікуванні ФНЗ, фулереном С60, їх композитом а також модуляторами обміну поліамінів.

Показники різниці між вихідними і кінцевими даними маси тіла мишей корелювали з об’ємом асцитної рідини лімфолейкозу L1210 в різних групах мишей. Щодо різниці маси тіла мишей, які отримували МГБГ і в контрольній групі, то вона виявилась від’ємною, хоча об’єм асцитної рідини в цих групах мишей був набагато більшим, ніж в інших піддослідних групах. Це свідчить  про те, що токсичний вплив лімфолейкозних клітин та модулятора поліамінів МГБГ на організм мишей був значно більшим, ніж в групах тварин, які отримували наночастинки  феромагнетиків  та фулерену С60  і, що ці наночастинки зменшують або нейтралізують цей негативний вплив, і таким чином, підвищують протипухлинну резистентність організму.

Середня тривалість життя мишей з лімфолейкозом  L1210 виявилась найбільшою (р<0,05) в групі тварин, які отримували лише ФНЗ і складала 19,9±1,3 доби та в групі мишей, які отримували ФНЗ + ДФМО і була 18,6 ± 1,6 діб, порівняно з середньою тривалістю життя контрольних мишей – 17,0±1,4 доби, а найменша тривалість життя мишей виявилась в групі мишей, які отримували фулерен С60  і складала в середньому 13,6±1,2 доби (мал .4).

Мал. 4. Середня тривалість життя мишей з перещепленим асцитним лімфолейкозом L1210 при лікуванні ФНЗ в дозі 50 мкг на мишу та композитом фулереном С60, ДФМО і МГБГ: 1.ФНЗ; 2. Фулерен С60; 3. ФНЗ+фулерен С60; 4. Контроль; 5. ДФМО+ФНОЗ; 6. МГБГ.

Вплив ФНЗ в  різних дозах  на активність FeS- білків – N-2 мітохондрій, активність цитохрому Р-450, генерування супероксидних та  NO-радикалів в нирках, печінці, нейтрофілах периферичної крові та лімфолейкозних клітинах L1210 in vivo  вивчали методом ЕПР-спектрометрії, використовуючи технологію спінового уловлювача за допомогою комп’ютеризованого радіоспектрометра ЕПР РЕ 1307. Як відомо [23] значне зростання рівнів генерування радикалів кисню в лейкозних клітинах призводить до підвищення їх загибелі.

При курсовому лікуванні ФНЗ вcтановлено, що ці наночастинки, виконуючи функцію гемоглобіну, нормалізують транспорт електронів в мітохондріях, активують mNOS, покращують окисне фосфорилювання та знижують рівень супероксидних радикалів. Показано, що ФНЗ знижують рівень NO в лейкозних клітинах, а це призводить до зменшення темпу їх росту. ФНЗ нормалізують активність в печінці цитохрому Р-450.

Отже, узагальнюючи отримані результати досліджень за даними ЕПР-спектрограм, зроблено висновок, що ФНЗ діють на енергетичний потенціал мітохондрій та кисневий обмін лейкозних і нормальних клітин та нейтрофілів периферичної крові організму, підвищує детоксикуючу активність паренхіматозних органів (в першу чергу печінки), змінює рівнь NO і, таким чином, зменшуючи імуносупресивність, підвищують протипухлинну резистентність організму.

У зв`язку з тим, що організм з пухлиною знаходиться в імуносупресивному стані [24, 25], нами було досліджено вплив ФНЗ на імунний механізм мишей з асцитним лімфолейкозом L1210. Відомо, що майже 70% імунних клітин знаходиться в тонкому і товстому кишківнику, а ФНЗ вводився саме через шлунково-кишковий тракт.

Нами було проведено дослідження  мітотичної активності епітелію тонкого кишківника та печінки у мишей під дією курсової дози ФНЗ та їх композитів — фулерен С60. Коефіцієнт зміни мітотичного індексу (МІ ‰) розраховували за формулою:

Отримані результати свідчать, що (МІ ‰) в тонкому кишківнику мишей з лімфолейкозом L1210 підвищувався в досліджуваних групах по-різному: найбільшим виявився в групі мишей, які отримували ФНЗ + фулерен С60 , нижчий рівень цього показника, порівняно з контрольними тваринами, які отримували дистильовану воду, виявився в групі мишей, яким вводився один фулерен С60 або ФНЗ (мал. 5, табл. 1).

Мал. 5 Підвищення мітотичної активності в криптах тонкого кишечника при застосуванні ФНЗ + Фулерен С60. Гематоксилін- еозин. Збільшення х 200.

Таблиця 1. Мітотичний індекс епітелію тонкого кишківника мишей після курсового лікування ФНЗ, їх композиту та фулерену С60.

Приведені вище дані свідчать про наявність впливу на мітотичну активність епітелію тонкого кишківника досліджуваних сполук, особливо при застосуванні ФНЗ + Фулерен С60, а це значить, що імунний механізм активізується під дією ФНЗ та їх композитів. Тим більше, що проведені гістологічні дослідження печінки мишей у вищеназваних групах виявили активацію клітин ретикулоендотеліальної системи та екстрамедулярного кровотворення, що свідчить про наявність імунної перебудови в органах і системах піддослідних тварин. Найбільша ступінь вираженості цього показника була у печінці групи мишей, яким вводили ФНЗ.

При дослідженні впливу доз ФНЗ 4 та 20 мкг/мишу введених перорально з асцитним лімфолейкозом L1210 на слідуючу добу після перещеплення в кількості 11 введень було отримано найкращі терапевтичні результати. Найбільша СТЖ виявилась в групі мишей, які отримували 4 мкг/мишу ФНЗ і склала 19,0±2,1 доби (28,5%), порівняно з контрольною групою мишей. На асцитному  штамі лімфолейкозу L1210 малі дози виявились найбільш ефективними і статистично значимо (Р<0,05) подовжували середню тривалість життя мишей.

Таким чином, вперше було встановлено, що феромагнітні наночастинки заліза при пероральному введенні в дозах від 2 до 50 мкг/мишу затримують ріст асцитних лейкозних клітин L1210, зменшують об`єм асцитної рідини та подовжують середню тривалість життя мишей на 7-28,5% в залежності від отриманої дози. Для створення рівномірної суспензії ФНЗ використовувались наступні композити: SiO2 (препарат Силлард), бентоніт, сахароза, фулерен С60 , які по-різному впливали на протилейкозну дію ФНЗ. Показано в терапевтичних дослідах, що фулерен С60, і сахароза стимулювали ріст лейкозних клітин, наночастинки SiO2 і бентоніт не суттєво впливали на ріст лейкозних клітин і майже не подовжували життя мишей порівняно з контрольними тваринами. Зроблений висновок, що використання наночастинок заліза, як транспортного, цільового засобу,  мабуть не завжди може тільки підсилювати протипухлинну активність, але можна отримати і зворотній негативний ефект. Лікування ФНЗ в комбінації з інгібіторами поліамінів ДФМО і МГБГ мишей з лімфолейкозом L1210 суттєво не збільшувало тривалість їх життя, порівняно з одними ФНЗ.

При вивченні механізму дії на ЕПР було встановлено, що ФНЗ нормалізують процес транспорту електронів в електротранспортному ланцюгу мітохондрій лейкозних і нормальних клітин, причому більш виражена дія ФНЗ була у злоякісних клітинах, що сприяло зниженню рівня супероксидних радикалів. При цьому у мітохондріях клітин знижується рівень NО і комплекс NO-FeS білків. Наночастинки заліза підвищують майже  в два рази активність цитохрому Р-450 печінки, що збільшує протипухлинну резистентність організму.

Оскільки значна кількість імунних клітин знаходиться в тонкому кишківнику, нами досліджено гістологічно мітотичний індекс епітелію тонкого кишківника і показано, що під дією ФНЗ та його композитів статистично значимо підвищується мітотичний індекс. Це свідчить про те, що ФНЗ діють не лише на кисневий обмін, а й підвищують захисні імунні механізми організму з пухлиною.

Отримані позитивні дані в терапевтичних  дослідах на перещепленому асцитному лімфолейкозі L1210 підтверджують перспективність досліджень, які пов`язані з циторегулюючими механізмами впливу на злоякісні клітини феромагнітних наночастинок та композитів на їх основі та підвищують протипухлинну резистентність організму.

Література.

  1. Гусев А.Й. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. 2-е изд. исправ. М., Физматмет, 2007. — 416 с.
  2. Наноматериалы и нанокомпозиты в медицине, биологии, экологии / под ред. А.Я.Шпак, В.Ф.Чехун. Киев: Наукова думка, 2011. — 444 с.
  3. Шимановский Н.Я. Нанотехнологии в современной фармакологии. Межд.мед.журнал 2009. — 1. — С.131-135.
  4. Sahoo S.K., Parveen S., Panda Z.Z. The presrnt and future of nanotechnology in human health care. Nanomedicine. 2007 – 3. — 1 Р. 20-31.
  5. Рыбальченко М Нанотехнология для всех. М.: Наука, 2007. — 444с.
  6. Чекман І.С., Говоруха М.О., Дорогинская А.М. Нанотехнологія: вплив наночастинок на клітину // Укр. мед. часопис. – 2011. – 1. — С.30-35.
  7. Ferrari M. Cancer nanotechnology opportunities and challenges. Nat.Rev.Cancer. – 2005 – 3. – Р .161-171.
  8. Кущевськая Н. Ф. Наноразмерные порошки ферромагнетиков, полученных термическим способом и возможные пути биомедицинского назначения // Порошковая металлургия, 2006. — 7/8. — С.116-121.
  9. Seaton A., Tran L., Aitken R. et all. Nanoparticles human health hazard and regulation // R. Soc. Interface. – 2000. – 7. — Р. 119- 129.
  10. Zlatnic E.Y., Peredrava L. V., Zakora Y.I. Antitumor effect of metallic nanoparticles // Oncol. – 2010. — 32 ( Suppl.), p. 85.
  11. Прайда В., Медведева Д. А. Феномен NBIC – конвергенции. Реальность и ожидание // Философские науки – 2008 – 1 — С.97-117.
  12. Roco M.C. Nanotechnology: convergence with modern biology and medicine // Drin. Biotechnol – 2003 – 14 — Р. 337-346.
  13. І.С. Чекман, Т.Ю. Небесна, А.М. Дорошенко Конвергентні технології – нанобіомедичний аспект // Укр. мед. часопис – 2011. -3/4 — С. 25-27.
  14. Swierstra T., Boenink M., Wolhout B., van Est R. Converging tehnologics, shifting bounclaries// Nanothics – 2009 – 3 — Р. 213-216.
  15. В. С. Мосієнко, Н.Ф. Кущевська, А.П. Бурлака. Фізико-хімічні, фармако-токсикологічні та протипухлинні властивості феромагнітних наночастинок заліза (Експериментальні дослідження) // Онкологія – 2012 — 14, 1 — С. 13-18.
  16. Robert l. Elliott, Jonathan F. Head. Cancer: Tumor Iron Metabolism, Mitochondrial Dysfunction and Tumor Immunosuppression; «A Tight Partnership – Was Warburg Correct?» // Journal of Cancer Therapy – 2012 – 3 – Р. 278-311.
  17. Valco M., Rhodes C.J., Moncol j. et all. Free radicals metalls and antioxidants in oxidative strees induced cancer // Biol. Interact – 2006 – 1 — Р. 1- 40.
  18. Waldman W. J., Kristovich R., Knigt D. et all. Inflammatory properties of iron-containing carbon nanoparticles // Res. Tocsicol – 2007 – 8 — Р. 1149-1154.
  19. Lane P. Cancer p53 guardian of the genome // Nature – 1992.- 638 — Р. 15-16.
  20. R. Tipnis, J.Y. He, M.F. Khan. Diferential induction of poliamine oxidase activity in liver and heart of iron – overloaded rats // J. tocsic. environmen. health – 1997 — 51, 3 — Р. 235-244.
  21. Jaborian, A. Kreder, N. Clavrene et all. Poliamine modulation of iron uptake in CHO cells // Reprints, 2004. – 250р.
  22. И.С. Буренин, Н.И. Полянская, И.Н. Иалуева, Г.В. Андриевский. Изучение противоопухолевого действия коллоидных растворов фулеренов // Рос.биотерап.журнал – 2003 – 1 — С. 16-18.
  23. Бурлака А.П., Сидорик Є.П. Радикальні форми кисню та оксиду азоту при пухлинному процесі. Київ: Наукова думка, 2006 — 228с.
  24. Биологические методы лечения онкологических заболеваний / под ред. Т. Де Вито и др. М.:Медицина, 2002 — 918с.
  25. И.С. Мосиенко, В.А. Шляховенко, Ю.В. Яниш и др. Биотерапия опухолевой болезни. Лучевая диагностика. Лучевая терапия. – 2013 — 2-3 — С. 76-87.

РЕЗЮМЕ

 

Вплив феромагнітних наночастинок залiза на ріст асцитного лімфолейкозу L1210 у мишей.

Мосієнко В.С.1, Кущевська Н.Ф.2, Бурлака А.П.1, Шляховенко В.О.1, Лукін С.М.1, Карнаушенко О.В.1, Вербиненко А.В.1, Яковлєв П.А.3

 

1Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології

ім. Р.Є. Кавецького НАН України

2Університет «Україна», кафедра сучасних нанотехнологій та наноматеріалів

3Центр відновлення здоров’я “Калхіві” м. Київ, Україна

 

В терапевтичних і профілактичних дослідах вивчено вплив різних доз феромагнітних наночастинок залiза (ФНЗ) і їх композитів та інгібіторів поліамінів ДФМО, МГБГ на ріст асцитного перещепленого лімфолейкозу L1210 та асцитної карциноми Ерліха мишей. Досліджено на ЕПР вплив ФНЗ на активність Fes-білка-N-2 мітохондрій, генерування супероксидних та NО- радикалів, а також активність цитохрому Р-450 в пухлинних клітинах та здорових тканинах.

Показано, що ФНЗ в терапевтичних дозах від 2 до 50мкг/мишу при пероральному введенні виявились більш ефективними для цих штамів. Середня тривалість життя мишей, які отримували ФНЗ і їх композити  залежала від дози та схеми і комбінації лікування, і була більшою на 7-29%, порівняно з контрольними тваринами. ФНЗ в комбінації з інгібіторами поліамінів суттєво не збільшували середню тривалість життя мишей з перещепленим асцитним лімфолейкозом L1210.

ФНЗ здатні змінювати прооксидантні та оксидантні системи, синглетний рівень кисню, окисний фенотип мітохондрій лейкозних клітин і паренхіматозних органів, рівень активних форм цитохрому Р-450 та знижувати продукування  NО в мітохондріях клітин. Під дією ФНЗ і їх композитів підвищується мітотичний індекс епітелію клітин тонкого кишкивника і печінки, що говорить про зростання протипухлинної резистентності організму.

Нами вперше виявлено, що при терапевтичному лікуванні мишей з асцитним лімфолейкозом L1210 феромагнітними наночастинками заліза та їх композитами встановлено значний протипухлинний ефект без застосування цитотоксичних протипухлинних препаратів.

 

ABSTRACT

Effect of ferromagnetic nanoparticles iron on growth of ascites L1210 lymphocytic leukemia in mice.

Mosiyenko V.S .1, Kushchevskaya N.F.2, Burlaka A.P.1, Shlyakhovenko V.A.1, Lukin S.M.1, Karnaushenko O.V.1, Verbynenko A.V.1, Iakovlev P.A.3

1RE Kavetsky  Institute of Experimental Pathology, Oncology and Radiobiology, NAS  Ukraine, Kiev

2International University of Human Development, Department of modern nanotechnology and nanomaterials Ukraine

3Helth Recover Center “Kalhivi” Kyiv, Ukraine

 

In therapeutic and prophylactic experiments the effect of different doses of ferromagnetic nanoparticles iron (FNI) and their composites and inhibitors of polyamine synthesis (DFMO, MGBH) on the  growth of transplanted lymphocytic leukemia L1210 and Ehrlich ascite carcinoma in mice has been studied .

EPR spectroscopy method  for FNI effect on the activity of FeS-protein-N-2 ,mitochondrial superoxide and NO- radicals generation and the activity of cytochrome P-450 in tumor cells and healthy tissues.

It was shown that FNI in doses of 2 to 50μg / mouse after oral administration were the most effective. The average life span of mice treated with FNI and their composites, depends on dose and treatment regimen and was greater at 7-29% compared to control animals. FNI in combination with inhibitors of polyamine synthesis does not significantly increased the life expectancy of mice with ascites transplanted lymphocytic leukemia L1210.

FNI able to change prooxidative and oxidant system, the level of singlet oxygen, oxidative mitochondrial phenotype of leukemia cells and parenchymal organs, the level of active forms of cytochrome P-450 and reduce NO production in the mitochondria of cells. Under the influence of FNI and their composites mitotic index of epithelial cells of the small intestine and liver increased, indicating  the increase in antitumor resistance of the organism.

We  prove that in the therapeutic treatment of mice with lymphocytic leukemia L1210 ascites the iron nanoparticles and their composites can achieve significant antitumor effect without using of cytotoxic anticancer drugs.