Біохімічні показники крові лабораторних тварин при тривалому контакті з дослідним матеріалом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Харківський національний медичний університет, Україна

Біохімічні показники крові лабораторних тварин при тривалому контакті з дослідним матеріалом

Янішен І.В.

Сідорова О.В.

Кузнєцов Р.В.

Кричка Н.В.

Дюдіна І.Л.

Анотація

біохімічний кров лабораторний тварина

Метою даного дослідження було встановлення біохімічних показників крові лабораторних тварин при тривалому контакті з дослідним матеріалом. Матеріали та методи. У лабораторіях та віварії ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка» було проведено експериментальне дослідження на 28 білих лабораторних щурах віком 6 місяців з масою тіла від 200 до 250 грамів. Тварин випадковим чином поділено на дві групи: контрольну групу (14 щурів) і дослідну групу (14 щурів), які контактували зі стоматологічним склоіономерним цементом у дозі 1,0 мг/кг. Токсичний вплив оцінювали протягом 1 місяця. Процедура забору крові включала розширення хвостових вен, дезінфекцію, фіксацію хвоста та збір крові. Дослідження проводили в спеціальних умовах з повноцінним годуванням. Результати. Дослідження спрямоване на оцінку можливих негативних наслідків тривалого застосування стоматологічного склоіономерного цементу (СІЦ) на функціональний стан нирок. Для цього аналізувалася динаміка рівня діурезу та показників азотовидільної функції нірок (рівень сечовини та креатиніну в сечі та сироватці крові). Результати свідчать, що застосування стоматологічного склоіономерного цементу на основі поліакрилату карбоксилату не призвело до статистично значущих відхилень у досліджуваних показниках ні у самців, ні у самок. У сечі тварин не виявлено цукор, кетонів та білка. Аналіз рівня креатиніну в сироватці крові не показав статистично значущих відмінностей між станами, з рівнями, відповідно, (65,47±4,6) мкмоль/л у самців і (63,38±7,1) мкмоль/л у самок. Рівень сечовини в сироватці крові також не відрізнявся між станами, з рівнями, відповідно, (4,84±0,47) мкмоль/л у самців і (4,67±0,42) мкмоль/л у самок. Рівень сечовини в сечі не показав суттєвих розбіжностей між станами, з рівнями, відповідно, (374,35±20,7) ммоль/л у самців і (371,15±22,3) ммоль/л у самок. Висновки. Отримані результати дослідження свідчать про показ статистично значущих відхилень у досліджуваних показниках функціонального стану нірок як у самців, так і у самому після тривалого застосування стоматологічного склоіномерного цементу на основі поліакрилату карбоксилату. У сечі тварин не виявлено присутності цукру, кетонів та білка. Аналіз рівня креатиніну в сироватці крові не показав статистично значущих відмінностей між станами, а рівень сечовини в сироватці крові також не відрізнявся ними між собою. Таким чином, можна зробити висновок, що використання склоіномерного цементу не має негативного впливу на функціональний стан нірок у досліджуваних тварин.

Ключові слова: експеримент, лабораторні тварини, незнімні конструкції, цемент для фіксації, біохімічні показники крові Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дана робота є фрагментом науково-дослідної роботи Харківського національного медичного університету, зокрема кафедри ортопедичної стоматології «Відновлення якості життя пацієнтів з основними стоматологічними захворюваннями органів та тканин щелепно-лицевої ділянки за допомогою ортопедичного лікування та реабілітації», № державної реєстрації 0122U000350.

Biochemical parameters of blood of laboratory animals in case of prolonged contact with the research material

Yanishen I.V., Sidorova O.V., Kuznetsov R.V., Krychka N.V., Diudina I.L.

Abstract

Key words: experiment, laboratory animals, fixed structures, fixation cement, blood biochemical parameters

The purpose of this study was to determine the biochemical parameters of blood of laboratory animals in prolonged contact with the experimental material.

Materials and methods. An experimental study was conducted in the laboratories and vivarium of the State Institution "Institute of Spine and Joint Pathology named after Prof. M.I. Sitenko" on 28 white laboratory rats aged 6 months with a body weight of 200 to 250 grams. The animals were randomly divided into two groups: a control group (14 rats) and an experimental group (14 rats), which were exposed to dental glass ionomer cement at a dose of 1.0 mg/kg. Toxic effects were evaluated for 1 month. The blood sampling procedure included tail vein dilation, disinfection, tail fixation, and blood collection. The study was conducted in special conditions with full feeding.

Results. The study found no significant negative effects of prolonged use of dental glass ionomer cement (GIC) on kidney function. Analysis of diuresis, urea and creatinine levels in urine and blood serum showed no statistically significant differences between males and females. No sugar, ketones, or protein were detected in the animals' urine. Serum creatinine levels were (65.47±4.6) ^mol/l in males and (63.38±7.1) ^mol/l in females, while serum urea levels were (4.84±0.47) ^mol/l in males and (4.67±0.42) ^mol/l in females. Urinary urea levels were (374.35±20.7) mmol/l in males and (371.15±22.3) mmol/l in females.

Conclusions. The obtained results of the study indicate statistically significant deviations in the studied indicators of the functional state of the kidneys both in males and females after prolonged use of dental glass-inomer cement based on polyacrylate carboxylate. The presence of sugar, ketones and protein was not detected in the urine of the animals. The analysis of serum creatinine levels showed no statistically significant differences between the conditions, and serum urea levels did not differ between them either. Thus, it can be concluded that the use of glass-inomer cement has no negative effect on the functional state of the kidneys in the studied animals.

Вступ

Гематологічні параметри відображають фізіологічне функціонування всього організму і, отже, є обов'язковими для діагностики та ідентифікації будь-яких порушень у структурних і функціональних градієнтах людського тіла [1]. Кілька гематологічних показників, наприклад, гемоглобін (Hb), еритроцити (еритроцити), гематокрит (Hct) і біохімічні аналізи регулярно використовуються для доступу до здатності переносити кисень та іншого функціонального стану крові, який, зрештою, може діяти як еталонні предиктори для змінених фізіологічних функцій [2]. Компоненти, з яких складається будь-який стоматологічний матеріал, при попаданні або введення в організм можуть переноситься кров'ю в розчиненому або нерозчиненому вигляді та потрапляти до різних систем органів. Залежно від молекулярної структури елемента, він перетравлюється і біотрансформується в різних системах і тканинах. Печінка та нирки [1, 3] є основними органами, де більшість елементів обробляється, поглинається та готується до виведення з організму. Деякі з хімічних, біологічних або біохімічних агентів здатні змінювати нормальний фізіологічний процес організму через їх молекулярні зміни під час біотрансформації. Хоча це може принести користь багатьом системам органів, воно також може завдати їм шкоди, якщо не стежити за ним уважно та адекватно. Такі зміни зазвичай реєструються як змінені значення функціональних тестів органів [4, 5]. Кілька звітів вказують на потенціал деяких матеріалів для пломбування кореневих каналів змінювати фізіологію клітин, з якими вони контактують [6]. Такі матеріали накладають місцеву, системну, а також токсичність транспортної системи також після поглинання та біотрансформації в різних органах людського тіла [7].

Однак гематологічні параметри склоіономерних цементів рідко вивчалися. Отже, ми вважаємо, що передумовою є оцінка впливу традиційних склоіономерних цементів для фіксації на гематологічні параметри у експериментальних тварин для кращого розуміння фармакокінетики та фармакодинаміки цих матеріалів [7, 8].

Мета дослідження

Визначити стан біохімічних показників крові лабораторних тварин під час тривалого застосування склоіономерного цементу для постійної фіксації незнімних зубних протезів.

Матеріали та методи дослідження

Дане експериментальне дослідження на тваринах було проведено у лабораторіях та віварії ДУ «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка», було проведено експериментальне дослідження на 28 білих лабораторних щурах, які мали масу тіла від 200 до 250 грамів і вік 6 місяців. Загальний токсичний вплив оцінювали протягом 1 місяця. Процедура забору крові включала кілька етапів: розширення хвостових вен за допомоги теплої води, дезінфекція місця вколу, фіксація хвоста та збір крові. Матеріал для експерименту (СІЦ на основі ПКВК - склоіономерний цемент на основі полікарбонової та 2,3-дигідроксибутадіонової кислот) підготовлювали шляхом змішування порошку та його рідини у співвідношенні 1:1 до отримання сметаноподібної консистенції, яку вводили у пробірки за допомогою шприців. Тварин тримали в спеціальних клітках з гарною вентиляцією та регулярними циклами світла та темряви при комфортній температурі. Їх годували відповідно до встановлених норм. Тварин було випадковим чином поділено на дві групи. Перша група складалася з 14 здорових щурів, які не мали жодного контакту зі стоматологічним матеріалом і слугувала контрольною групою. Друга група, також з 14 щурів, контактувала зі стоматологічним склоіономерним цементом одноразово у дозі 1,0 мг/кг, що відповідало 10 ефективним дозам, щоб дослідити загальний вплив матеріалу на їхнє здоров'я протягом місяця, аналізуючи їхні стани, кров'яні показники та функцію нирок.

Експериментальні дослідження проводили з дотриманням етичних норм (Directive 86/609/EEC) положень Європейської конвенції про захист безхребетних тварин, які використовуються для експериментів та наукових цілей (2005) та «Загальних етичних принципів експериментів на тваринах» (2013).

Усі дані для кожного зразка та тесту вводилися в аркуш Microsoft Excel з подальшим статистичним аналізом за допомогою Windows, версія 10.0 з використанням описової статистики. Проаналізовані дані були представлені як середнє ± стандартне відхилення (SD). Для внутрішньогрупового порівняння використовувався парний t-критерій, тоді як для міжгрупового порівняння використовувався односторонній дисперсійний аналіз. Рівень довіри був встановлений на рівні 95% (p<0,05).

Результати дослідження

Функціональний стан печінки щурів, які тривалий період часу отримували розчин матеріалу, визначали шляхом аналізу показників печінки, які описували ферментативну та білково-синтезуючу її функції (табл. 1).

Стан ферментної активності печінки оцінювали за рівнем активності аланінамінотрансферази та аспартатамінотрансферази: активність індикаторних ензимів - АлАТ у самців складала (44,02±2,58) Од/л, тоді як у самок - (44,19±1,29) Од/л. АсАТ у самців була (126,63±8,32) Од/л, у самок - (123,59±4,23) Од/л. Ці показники повністю відповідали встановленим нормам.

Важливим у дослідженні метаболічних функцій організму є також рівень глюкози в крові (рис. 1).

Таблиця 1. Вплив склоіономерного цементу для постійної фіксації на біохімічний профіль крові щурів після тривалого застосування

Примітка: * - відхилення вірогідне щодо інтактного контролю (р<0,05).

Рис. 1. Показники стану печінки та глюкози у лабораторних тварин при тривалому застосуванні СІЦ на основі ПКВК

Під час вивчення цього параметру не виявлено статистично значущих відмінностей у показниках контрольної та дослідних груп, що свідчить про відсутність негативного впливу на вуглеводний обмін тварин.

Отримані результати підтвердили, що стоматологічний склоіономерний цемент для постійної фіксації в досліджуваній дозі при довготривалому застосуванні у лабораторних щурів не спричиняє вираженого токсичного впливу на ферментосинтетичну функцію печінки та не проявляє цитолітичної дії.

При оцінці можливого негативного впливу тривалого застосування СІЦ на функціональний стан нирок використовували схему, що визначає динаміку рівня діурезу, показники функціонального стану азотвидільної функції нирок (рівень сечовини в сечі та сироватці крові, і креатиніну).

Ці дані дозволяють оцінити фільтраційну функцію нирок та реабсорбцію рідини канальцями (табл. 2).

З отриманих результатів можна зробити висновок, що стоматологічний склоіономерний цемент на основі ПКВК не викликав статистично значущих відхилень у досліджуваних показниках ні у самців, ні у самок. У сечі піддослідних тварин не виявлено цукру, кетонів та білка.

Представлені результати дослідження свідчать, що використання склоіономерного цементу не призводило до статистично значущих відхилень рівня креатиніну в сироватці крові. Рівень креатиніну у самців склав (65,47±4,6) мкмоль/л, що несуттєво відрізнявся від аналогічного показника у самок (63,38±7,1) мкмоль/л) (рис. 2).

Рис. 2. Показники функціонального стану нирок лабораторних тварин

Таблиця 2. Вплив склоіономерного цементу для постійної фіксації на показники функціонального стану нирок у щурів після тривалого застосування

Таблиця 3. Показники функціонального стану нирок у щурів після тривалого застосування вітчизняного склоіономерного цементу

Існує невелика різниця в рівні сечовини в сироватці крові у самців - (4,84±0,47) мкмоль/л та самок - (4,67±0,42) мкмоль/л. Однак рівень сечовини в сечі суттєво не відрізняється. Наприклад, рівень сечовини у самців складає (374,35±20,7) ммоль/л, у самок - (371,15±22,3) ммоль/л. (табл. 3).

Під час аналізу кількісного вмісту загального білка та альбуміну в експериментальній групі статистично значущих відмінностей порівняно з інтактним контролем не виявлено. Це свідчить про відсутність токсичного впливу дози склоіономерного цементу на білково-синтетичну функцію печінки.

Обговорення результатів дослідження

Для кращого розуміння нещодавно розроблених стоматологічних матеріалів, протягом кількох десятиліть використовували тваринні моделі для оцінки параметрів токсичності та визначення терапевтичних доз [7, 9, 10]. У цьому дослідженні лабораторних щурів використовували для оцінки гематологічної та біохімічної реакції імплантованого розробленого матеріалу для кращого розуміння їх фармакокінетики та фармакодинаміки. Вважається, що змінені гематологічні та біохімічні параметри відображають дисфункцію життєво важливих органів і гемодинамічного механізму організму, що стосується несприятливих ефектів або токсичності, спричинених токсичними сполуками, що виділяються під час біотрансформації досліджуваних матеріалів в організмі тварини та людини [8, 11, 12]. Гематологічна система є однією з найбільш чутливих систем, що відображає фізіологічний і патологічний статус функціонування організму проти тест-агентів [9]. Клінічні біохімічні аналізи проводяться, щоб дослідити можливий вплив усіх досліджуваних речовин на функції печінки та нирок піддослідних тварин.

Ниркова система дуже сприйнятлива до різних токсинів і токсичних побічних продуктів, які фільтруються через клубочкові канальці через велику кількість крові, що протікає через них і накопичується там. Рівні сироваткового креатиніну та сечовини класично використовуються для діагностики ураження ниркової системи [10, 13].

Висновки

Отже, після виконання експериментальних досліджень, ми переконалися, що вітчизняний склоіономерний цемент у досліджуваній дозі негативно не позначається на функціональному стані нирок, а саме на екскреції азоту та діуретичній активності, а також не чинить токсичного впливу на важливі органи та тканини організму піддослідних щурів.

Перспективи подальших досліджень

Створення та впровадження нових різноманітних стоматологічних матеріалів потребує дослідження за допомогою спеціальних доклінічних протоколів, щоб визначити їх індекс безпеки перед початком широкого застосування у клінічній практиці. Від проведених досліджень очікується, що такі матеріали демонструватимуть мінімальну цитотоксичну дію, щоб вважатися прийнятними та безпечними [11].

References

1. Sidorova O.V., Yanishen I.V. Determination of the toxicity of domestic glass ionomer cement for permanent fixation of fixed structures of dental prostheses [Vyznachennya toksychnosti vitchyznyanoho skloionomernoho tsementu dlya postiynoyi fiksatsiyi neznimnykh konstruktsiy zubnykh proteziv]. Medicine today and tomorrow. 2022;91(1):65-71. doi: 10.35339/msz.2022.91.1.sya. (Ukrainian).

2. Diudina I.L. Zberezhennya funktsional'noyi aktyvnosti pul'py pry pidhotovtsi zubiv do likuvannya neznimnymy konstruktsiyamy proteziv [Preservation of the functional activity of the pulp during tooth preparation to treatment with fixed prosthetic structures]. Abstr. PhD (Med). Kharkiv; 2012. 22 p. (Ukrainian).

3. Parasuraman S., Raveendran R., Kesavan R.J. Blood collection from small laboratory animals. Pharmacol Pharmacother. 2010;1:87-93.

4. Yanishen I., Diudina I., Krychka N., Diieva T., Kuznetsov R. Experimental justification of a method-of-choice to protect the receptor apparatus of the teeth, supporting a non-removable design denture. Georgian Medical News. 2019;1(286):36-39.

5. Turner P.V., Brabb T., Pekow C., Vasbinder M.A. Administration of substances to laboratory animals: routes of administration and factors to be considered. J Am Assoc Lab Anim Sci. 2011;50:600-613.

6. Bhakuni G.S., Bedi O., Bariwal J., Deshmukh R., Kumar P. Animal models of hepatotoxicity. Inflamm Res. 2016 Jan;65(1):13-24. doi: 10.1007/s00011-015-0883-0.

7. Mallineni S.K., Nuvvula S., Matinlinna J.P., Yiu C.K., King N.M. Biocompatibility of various dental materials in contemporary dentistry: a narrative insight. J Investig Clin Dent. 2013;4(1):9-19. doi: 10.1111/j.2041-1626.2012.00140.x.

8. European Convention on the Protection of Vertebrate Animals Used for Research and Other Scientific Purposes. Strasbourg, 18 Mar 1986. Official translation. Verkhovna Rada of Ukraine. Legislation of Ukraine. [Yevropeys'ka konventsiya pro zakhyst khrebetnykh tvaryn, shcho vykorystovuyut'sya dlya doslidnykh ta inshykh naukovykh tsiley]. Available from: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/994_137.

9. Francisconi L.F., Scaffa P.M., de Barros V.R., Coutinho M., Francisconi P.A. Glass ionomer cements and their role in the restoration of non-carious cervical lesions. J Appl Oral Sci. 2009;17(5):364-9. doi: 10.1590/s1678-77572009000500003.

10. Bollu I.P., Hari A., Thumu J., Velagula L.D., Bolla N., Varri S., et al. Comparative evaluation of microleakage between nano-ionomer, giomer and resin modified glass ionomer cement in class V cavities - CLSM study. J Clin Diagn Res. 2016;10:66-70. doi: 10.7860/JCDR/2016/18730.7798.

11. Silva R.M., Pereira F.V., Mota F.A., Watanabe E., Soares S.M., Santos M.H. Dental glass ionomer cement reinforced by cellulose microfibers and cellulose nanocrystals. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2016;58:389-95. doi: 10.1016/j.msec.2015.08.041.

12. Denysenko S.V. Bioetychne stavlennya do laboratornykh tvaryn u navchal'nomu protsesi [Bioethical attitude to laboratory animals in the educational process]. Aktual'ni problemy suchasnoyi medytsyny. 2013;13(2):242-245. (Ukrainian).

13. Klyuchynska T.I. Stvorennya istorychnoho kontrolyu biokhimichnykh pokaznykiv syrovatky krovi shchuriv Wistar Hannover [Creation of historical control of biochemical indicators of raw blood wool of Wistar Hannover rats]. Ukrayins'kyy zhurnal suchasnykh problem toksykolohiyi. 2019;3:24-9. (Ukrainian).

Размещено на Allbest.ru