Вивчення токсичного впливу фулерену С60 на організм щурів

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 615.916:546.26.043]-07-092.9

ВДНЗ України «Українська медична стоматологічна академія», м. Полтава

Вивчення токсичного впливу фулерену С60 на організм щурів

Силенко Б.Ю.

Анотація

токсичний фулерен стоматит протезний

Захворювання слизової оболонки під дією знімних протезів спостерігається у 15 - 70% пацієнтів, хворі скаржаться на неможливість або утруднене користування знімними протезами. Користування пластинковими протезами, виготовленими із акрилатів, призводить часто до досить серйозних ускладнень - протезних стоматитів. Причини виникнення протезного стоматиту обумовлені більшою мірою місцевими факторами, що виходять безпосередньо з основи знімного протеза та матеріалу, з якого він виготовлений. Основною причиною в виникненні протезних стоматитів є хіміко-токсична дія залишкового мономеру базису протеза, який є протоплазматичною отрутою, і поступово, під впливом біологічних середовищ, а також жувальних навантажень, шляхом дифузії, виділяється і потрапляє в порожнину рота. Для профілактики протезних стоматитів нами запропоновано новий спосіб удосконалення знімного пластинкового протезу, виготовленого за традиційною технологією, матеріалом нанорозмірної величини - молекулами фулерену СЄо. Метою роботи стало вивчення токсичного впливу фулерену Се0 на організм щурів для подальшого впровадження матеріалу в клініку ортопедичної стоматології. Отримані дані доводять, що протягом всього періоду спостереження фізіологічний стан дослідних щурів не відрізнявся від контрольних. Всі тварини, яким вводили фулерен, мали додатний приріст щодо до вихідних значень маси тіла і за динамікою приросту не відрізнялися від тварин з групи інтактного контролю, що свідчить про відсутність шкідливого впливу досліджуваного матеріалу на фізіологічні процеси щурів при введенні протягом 21 доби. В аналізі крові спостерігали незначне коливання формених елементів, що можна вважати некритичним, оскільки значення досліджуваних показників залишалися у межах значень інтактних тварин. Введення фулерену протягом 21 доби не впливало на активність печінкових трансаміназ, що свідчить про відсутність токсичного впливу досліджуваних засобів на стан печінки. Тому можна стверджувати, що такий матеріал може бути використаний в стоматології для зменшення кількості ускладнень після протезування - протезних стоматитів.

Ключові слова: фулерен С₆₀, мономер, протезний стоматит.

Реферат

ИЗУЧЕНИЕ ТОКСИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ФУЛЛЕРЕНА С60 НА ОРГАНИЗМ КРЫС Силенко Б.Ю

Заболевания слизистой оболочки под действием съемных протезов наблюдается у 15 - 70% пациентов, больные жалуются на невозможность или затрудненное пользование съемными протезами. Пользование пластиночными протезами, изготовленными из акрилатов, приводит часто к весьма серьезным осложнениям - протезным стоматитам. Причины возникновения протезного стоматита обусловлены в большей степени местными факторами, которые исходят непосредственно из основы съемного протеза и материала, из которого он изготовлен. Основной причиной в возникновении протезных стоматитов является химико-токсическое действие остаточного мономера базиса протеза, который является протоплазматическим ядом и постепенно, под влиянием биологических сред, а также жевательных нагрузок, путем диффузии выделяется и попадает в полость рта. Для профилактики протезных стоматитов нами предложен новый способ усовершенствования съемного пластиночного протеза, изготовленного по традиционной технологии, материалом наноразмерной величины - молекулами фуллерена С₆₀. Целью работы стало изучение токсического воздействия фуллерена С₆₀ на организм крыс для дальнейшего применения материала в клинике ортопедической стоматологии. Полученные данные показывают, что в течение всего периода наблюдения физиологическое состояние исследуемых крыс не отличалось от контрольных. Все животные, которым вводили фуллерен, имели положительный прирост по отношению к исходным значениям массы тела и по динамике прироста не отличались от животных из группы интактного контроля, что свидетельствует об отсутствии вредного воздействия исследуемого материала на физиологические процессы крыс при введении в течение 21 суток. В анализе крови наблюдали незначительное колебание форменных элементов, что можно считать не критическим, поскольку значения исследуемых показателей оставались в пределах значений интактных животных. Введение фуллеренов в течение 21 суток не влияло на активность печеночных трансаминаз, что свидетельствует об отсутствии токсического воздействия исследуемых средств на состояние печени. Поэтому можно утверждать, что такой материал может быть использован в стоматологии для уменьшения количества осложнений после протезирования - протезных стоматитов.

Ключевые слова: фуллерен С₆₀, мономер, протезный стоматит.

Summary

INVESTIGATION OF TOXIC EFFECTS PRODUCED BY C₆0 FULLERENE ON RATS

Sylenko B.Yu.

Diseases of the oral mucous membrane due to wearing removable dentures are observed in 15 - 70% of patients, who report impossibility or difficulties when using removable dentures. Wearing plate dentures made of acrylates often leads to very serious complications known as prosthetic stomatitis. The causes of prosthetic stomatitis to a greater extent are due to local factors directly associated with the base of the removable prosthesis and the material of which it is manufactured. The main cause of the occurrence of prosthetic stomatitis is the chemitoxicity of residual monomer of the prosthesis base that is protoplasmic poison and gradually, under the influence of oral biological media, as well as due to chewing loads, diffuses and enters the oral cavity. In order to prevent prosthetic stomatitis, we proposed a new method to improve the removable plate prosthesis made according to conventional technology, of a material of nanosized value, molecules of fullerene C₆₀. The purpose of this study was to investigate the toxic effects of fullerene C₆₀ on rats for the further introduction of the material into the clinical of prosthetic dentistry. The obtained data have proven that throughout the observation period the physiological state of the experimental rats did not differ from the control ones. All animals administered fullerene had a positive body mass gain compared to baseline body mass values and did not differ from animals in the intact control group, indicating no harmful effect of the test substance on the physiological processes of rats upon administration for 21 days. The blood test showed a slight variation of the formed elements that can not be considered as critical, as the values of the studied parameters remained within the values of intact animals. The introduction of Fullerene during 21 days did not affect the activity of hepatic transaminases that points out the absence of toxic effects of the investigated sunstances on the liver. Therefore, it can be argued that such material can be used in dentistry to reduce the number of complications as prosthetic stomatitis after prosthetic correction.

Key words: fullerene C₆₀ , monomer, prosthetic stomatitis.

Захворювання слизової оболонки під дією знімних протезів, за даними різних авторів, спостерігаються у 15 - 70% пацієнтів [1;2;3;4], хворі скаржаться на неможливість або утруднене користування знімними протезами внаслідок постійного відчуття печіння в ділянці слизової оболонки протезного ложа, сухість в порожнині рота, порушення жувальної функції унаслідок больового синдрому [5;6].

Користування пластинковими протезами із акрилатів призводить часто до досить серйозних ускладнень - протезних стоматитів. Дослідженнями [7] встановлено, що при використанні знімних пластинкових протезів у 84,26% процентів пацієнтів виникають різноманітні зміни СОПР: у 7,17% випадках травматичний, у 14,03 - токсичний, у 21,31 % - алергічний, 25,8 - кандидозний і у 15,95% - комбінований протезні стоматити.

Основною причиною в виникненні протезних стоматитів належить хіміко-токсичній дії, залишкового мономеру базису протеза який є протоплазматичною отрутою і поступово, під впливом біологічних середовищ, а також жувальних навантажень, шляхом дифузії виділяється і потрапляє в порожнину рота [8;9;10;11 ;12].

Виникнення протезного стоматиту залежить не тільки від якості виготовлення протезу в лабораторії, хоча при недотриманні технології показники залишкового мономеру можуть сягати 2- 5%[5;13;14], а й при індивідуальній непереносимості при його мінімальній концентрації в протезі після полімеризації - 0,2-0,5% [1 ;15;16;17].

Останнім часом є данні про перспективи застосування в медицині фулеренів та позитивні ефекти, які вони надають [18;19;20;21;22], тому для профілактики виділення залишкового мономеру і негативних реакцій, які він викликає, нами запропоновано нову методику. Екранування базису протеза виготовленого за традиційною методикою молекулами нанорозмірної величини - фулереном С₆₀.

Для безпечного застосування фулерену в клініці ортопедичної стоматології нами були проведені дослідження з перевірки його на токсичність у порівнянні з мономером для пластмас гарячої полімеризації (ММА-Ф).

Мета роботи

Вивчення токсичного впливу фулерену С₆₀ на організм щурів для подальшого впровадження матеріалу в клініку ортопедичної стоматології .

Матеріали та методи дослідження

Досліди проведені на щурах самцях масою тіла 190-220 г; вік тварин на момент початку експерименту склав 3-3,5 місяці. Щури отримані з віварію ЦНДЛ НФаУ. З тваринами поводились згідно правил [23]

Тварин утримували в окремих кімнатах з контрольованими параметрами мікроклімату. Для щурів температура повітря становила +20-24°С, вологість 45-65%, світловий режим «12 годин день/ніч», тварин утримували в стандартних пластикових клітках по 6 у кожній. Провітрювання кімнати та стерилізація повітря за допомогою бактерицидної лампи здійснювалися щоденно. Тварини мали вільний доступ до води. Для пиття використовували відстояну водопровідну воду з поїлок. Щурів годували гранульованим повнора- ціонним комбікормом, ТМ «ГОРА» (ТУ.У15.7- 2123600159-001:2007) [24]. Догляд за тваринами проводили у відповідності до стандартних операційних процедур.

Після 7 днів акліматизації в умовах кімнати для проведення досліду та до експериментального нагляду тварин розподілили на групи. До початку експерименту щурам нанесли маркування від 1 до 18. В експериментальні групи були відібрані тільки здорові тварини. Тварини, які не відповідали критеріям включення у дослідження, були виключені з відібраних протягом періоду акліматизації. Групи були сформовані методом рандомізації (випадкового відбору) з використанням маси тіла як головної ознаки. Дизайн дослідження наведено в таблиці 1.

Таблиця 1 Дизайн дослідження

При вивченні токсичності при повторних уведеннях умовно терапевтична доза Фулерену для щурів склала 1 мл/кг, доза препарату порівняння ММА-Ф (мономер для пластмас гарячої полімеризації) також склала 1 мл/кг. Досліджувані зразки вводили щурам через металевий зонд щодня один раз на добу протягом 21 доби.

Оцінку токсичної дії тест-зразка в експерименті при повторних уведеннях проводили на підставі змін показників, які характеризують стан периферичної крові, функціональний стан печінки. Стан загальнотрофічних процесів в організмі тварин оцінювали за динамікою маси тіла.

Протягом усього періоду експерименту проводили щоденні спостереження за поведінкою (активність, локомоція, емоційні реакції), за зовнішнім виглядом (наявність ран, пухлин, кровотечі, гіперемії мошонки та ін.), споживанням їжі та води, станом шерстного покриву, очей, вух, кінцівок, зубів), фізіологічних функцій тварин (дихання, слиновиділення, сечовипускання, дефекація), виживанням і розвитком можливої симптоматики токсичного впливу досліджуваного ТЗ [25]. Масу тіла щурів визначали щотижня протягом 21 доби.

Таблиця 2. Дослідження летальних ефектів при внутрішньошлунко- вому введенні Фулерену щурам, n=6

n - кількість тварин у кожній групі.

Кров у щурів забирали натще зранку з хвостової вени - з 9 до 11 години. У цільній крові визначали час згортання за методом Альтгаузена [26]; концентрацію еритроцитів колориметричним методом (колориметр КФК-2МП) [27]; кон центрацію лейкоцитів підраховували в камері Горяєва (мікроскоп «Granum L3000») [28]; концентрацію гемоглобіну визначали гемоглобінци- анідним методом (спектрофотометр СФ-46, набір фірми «Філісіт-Діагостика» (Україна). Визначали лейкоцитарну формулу [27]: сегментоядерні нейтрофіли та паличкоядерні нейтрофіли, еозинофіли, лімфоцити, моноцити, базофіли (мікроскоп Micros 400, Austria).

Біохімічне дослідження сироватки крові.

Оцінку впливу досліджуваного тест-зразка на функціональний стан печінки проводили за біохімічними показниками крові [25]. Активність аланінамінотрансферази та аспартатамінотрансферази (АЛТ і АСТ) визначали за реакцією з 2,4-динітрофеніл-гідразином («PLIVA-Lachema Diagnostica sro» (Чехія).

При проведенні клінічного аналізу крові та біохімічних досліджень були використані спектрофотометр СФ-46, фотометр КФК-3.

Статистичну обробку отриманих даних в експерименті проводили з використанням пакету програм Statistica 6.0 [29]. Отримані експериментальні дані статистично обробляли методом варіаційної статистики (вираховували середнє арифметичне вибірки та його стандартну похибку) [29]. Для порівняння вибірок, які підпорядковуються нормальному розподілу, використано однофакторний дисперсійний аналіз з наступним використанням критерію Даннетта для множинних порівнянь, для непараметричних даних - критерій Крускала-Уолліса (аналог дисперсійного аналізу для непараметричних даних) і критерій Манна-Уїтні. Перевірку на нормальність розподілу фактичних даних виконували за допомогою тесту Левена. Критичний рівень значущості (р) приймали рівним 0,05.

Результати досліджень та їх обговорення

Як показали проведені дослідження, внутрішньошлункове введення Фулерену не викликало у піддослідних тварин видимих ознак інтоксикації та летальних ефектів (табл. 2). Також не відзначалося значущих порушень загального стану і поведінки тварин.

Протягом всього періоду спостереження фізіологічний стан дослідних щурів не відрізнявся від контрольних. Тварини експериментальних груп були активними, охайними, мали задовільний апетит, нормально реагували на звукові та світлові подразники, процеси сечовиділення і дефекації були в нормі, порушення дихання та судом не спостерігали. Впродовж усього терміну спостереження тварини дослідних груп не відрізнялися від інтактних ані поведінкою, ані споживанням їжі.

Результати впливу тест-зразка протягом 21 доби на масу тіла білих щурів наведені у таблиці 3. У групі самців інтактного контролю відзначено достовірне збільшення маси тіла щурів щодо вихідних значень на 8 % на 2 тиждень та на 2о% - на 3 тиждень спостереження (табл. 3). У групах тварин, яким вводили тест-зразок і референтний зразок, динаміка маси тіла у цілому була аналогічною динаміці маси тіла тварин інтактного контролю (табл. 3). Результати статистичного аналізу свідчать про відсутність достовірних відмінностей між дослідними групами і групою інтактного контролю. (табл.3).

Отже, за введення Фулерену всі тварини мали додатний приріст щодо до вихідних значень маси тіла і за динамікою приросту не відрізнялися від тварин з групи інтактного контролю, що свідчить про відсутність шкідливого впливу досліджуваного тест-зразка на фізіологічні процеси щурів при введенні протягом 21 доби.

Результати оцінки впливу Фулерену та препарату порівняння протягом 21 доби на гематологічні показники наведені в таблиці 4. Відповідно до отриманих даних, тривале внутрішньошлункове введення Фулерену у цілому не впливало на гематологічні показники за виключенням часу скипання крові, яке мало тенденцію до зниження, та кількості еритроцитів, яка статистично значуще знижувалася. Проте, незважаючи на знижену кількість еритроцитів вміст гемоглобіну залишався на рівні інтактних тварин (табл. 4). Незначне коливання форменних елементів крові у щурів самців можна вважати некритичним, оскільки значення досліджуваних показників залишалися у межах значень інтактних тварин (табл 4).

Таблиця 3. Результати впливу Фулерену на динаміку маси тіла (г) щурів самців, M±m, n=6