Способ повышения устойчивости к нейротоксическому действию наночастиц оксида свинца Российский патент 2025 года по МПК A61K31/198 A61K31/202 A61K31/375 A61K31/732 A61K33/06 A61K33/18 A61K31/07 A61K31/197 A61K31/355 A61K31/455 A61K31/51 A61K31/525 A61K31/593 A61K31/4415 A61K31/714 A61P43/00 

Изобретение относится к медицине, в частности, к профилактической токсикологии и профилактике профессиональной патологии, и может быть использовано для снижения вредных эффектов наночастиц оксида свинца (НЧ PbO) на нервную систему лиц, которые подвергаются этому воздействию в различных производственных условиях на предприятиях, связанных с добычей, переработкой и использованием свинец-содержащих компонентов и руд (WHO. Lead poisoning; 2022. 26.10.2023, https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/lead-poisoning-and-health).

Патологическое действие НЧ PbO, как и многих металлосодержащих НЧ, на нервную систему связано с их непосредственным проникновением в мозг через носовую полость, где происходит их поглощение и транспорт по нейронам обонятельного или тройничного нерва и параклеточным путям в обонятельную луковицу или другие структуры. Кроме того, НЧ, попавшие в кровоток при всасывании из легких или ЖКТ, также способны транспортироваться в мозговые отделы как через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ), так и через некоторые участки, где ГЭБ отсутствует (Dumková J, Smutná T, Vrlíková L, Le Coustumer P, Večeřa Z, Dočekal B, Mikuška P, Čapka L, Fictum P, Hampl A, Buchtová M. Sub-chronic inhalation of lead oxide nanoparticles revealed their broad distribution and tissue-specific subcellular localization in target organs. Part Fibre Toxicol. 2017 Dec 21;14(1):55. doi: 10.1186/s12989-017-0236-y).

Одной из причин развития патологических процессов под действием НЧ PbO выступает их способность прямо или косвенно нарушать гомеостаз ферментов, микроэлементов и нейротрансмиттеров. Помимо этого, для поглощенных НЧ PbO характерно растворение в кислой среде фагосом, сопровождающееся высвобождением ионов свинца (Pb²⁺), которые, как известно, индуцируют повреждение ГЭБ (Oszlánczi G, Papp A, Szabó A, Nagymajtényi L, Sápi A, Kónya Z, Paulik E, Vezér T. Nervous system effects in rats on subacute exposure by lead-containing nanoparticles via the airways. Inhal Toxicol. 2011 Mar;23(4):173-81. doi: 10.3109/08958378.2011.553248). Pb²⁺ также оказывают негативное влияние на нервную систему в связи с их сходством с ионами кальция (Ca²⁺): Pb²⁺ блокируют потенциалзависимые Ca-каналы на пресинаптических окончаниях, нарушая поступление Ca²⁺ в клетку и, как следствие, препятствуя деполяризации и распространению потенциала действия. С другой стороны, Pb²⁺ могут активировать ряд Ca-опосредованных процессов, индуцируя тем самым спонтанное высвобождение медиаторов (Suszkiw JB. 2004. Presynaptic disruption of transmitter release by lead. Neurotoxicology 25:599–604). Помимо этого, кальций также играет важную роль в процессах формирования памяти. Нарушение же баланса внутриклеточного свободного кальция, индуцируемое воздействием свинца, ведет к нарушению клеточной сигнализации и способности к обучению и запоминанию (Cao Y, Liu H, Li Q, Wang Q, Zhang W, Chen Y, Wang D, Cai Y. Effect of lead sulfide nanoparticles exposure on calcium homeostasis in rat hippocampus neurons. J Inorg Biochem. 2013 Sep;126:70-5. doi: 10.1016/j.jinorgbio.2013.05.008).

Негативные эффекты НЧ PbO на нервную систему также могут быть обусловлены вызываемой ими демиелинизацией нервных волокон головного мозга. В нескольких экспериментальных исследованиях авторы наблюдали, что интраназальное и ингаляционное воздействие нанооксида свинца индуцировало деградацию миелиновой оболочки аксонов, о чем говорили результаты электронной микроскопии и повышение уровня основного белка миелина в сыворотке крови, а также негативные изменения в поведенческих тестах – снижение исследовательского поведения и двигательной активности крыс (Sutunkova MP, Solovyeva SN, Chernyshov IN, Klinova SV, Gurvich VB, Shur VY, Shishkina EV, Zubarev IV, Privalova LI, Katsnelson BA. Manifestation of Systemic Toxicity in Rats after a Short-Time Inhalation of Lead Oxide Nanoparticles. Int J Mol Sci. 2020 Jan 21;21(3):690. doi: 10.3390/ijms21030690; Sutunkova MP, Minigalieva IA, Shelomencev IG, Privalova LI, Ryabova YV, Tazhigulova AV, Amromin LA, Minigalieva RF, Sutunkova YM, Gurvich VB, Makoveeva EV, Toropova LV. Electron microscopy study on the transport of lead oxide nanoparticles into brain structures following their subchronic intranasal administration in rats. Sci Rep. 2022 Nov 14;12(1):19444. doi: 10.1038/s41598-022-24018-7). Кроме того, было доказано, что экспозиция к НЧ PbO приводила к дефектам внутренней мембраны митохондрий в клетках тканей обонятельной луковицы и базальных ганглиев. Такие повреждения в дальнейшем ведут к значительным нарушениям функционирования данных органелл, что, в свою очередь, тесно связано с развитием окислительного стресса и дисбалансом антиоксидантной системы. Вкупе эти процессы могут повышать восприимчивость коры головного мозга к повреждающему действию активных форм кислорода (Sutunkova MP, Minigalieva IA, Shelomencev IG, Privalova LI, Ryabova YV, Tazhigulova AV, Amromin LA, Minigalieva RF, Sutunkova YM, Gurvich VB, Makoveeva EV, Toropova LV. Electron microscopy study on the transport of lead oxide nanoparticles into brain structures following their subchronic intranasal administration in rats. Sci Rep. 2022 Nov 14;12(1):19444. doi: 10.1038/s41598-022-24018-7). Было отмечено также, что длительное ингаляционное поступление НЧ PbO способно индуцировать чрезмерное перекисное окисление липидов в головном мозге мышей (Bláhová L, Nováková Z, Večeřa Z, Vrlíková L, Dočekal B, Dumková J, Křůmal K, Mikuška P, Buchtová M, Hampl A, Hilscherová K, Bláha L. The effects of nano-sized PbO on biomarkers of membrane disruption and DNA damage in a sub-chronic inhalation study on mice. Nanotoxicology. 2020 Mar;14(2):214-231. doi: 10.1080/17435390.2019.1685696).

В ряде экспериментальных исследований показано, что воздействие свинецсодержащих НЧ вызывало повышение содержания свинца в структурах головного мозга, а особенно в гиппокампе, ответственном за процессы запоминания и обучения (Cao Y, Liu H, Li Q, Wang Q, Zhang W, Chen Y, Wang D, Cai Y. Effect of lead sulfide nanoparticles exposure on calcium homeostasis in rat hippocampus neurons. J Inorg Biochem. 2013 Sep;126:70-5. doi: 10.1016/j.jinorgbio.2013.05.008). Нанооксид свинца вызывал дистрофические и некротические повреждения нейронов гиппокампа и волокон, окружающих его (Dumková J, Smutná T, Vrlíková L, Le Coustumer P, Večeřa Z, Dočekal B, Mikuška P, Čapka L, Fictum P, Hampl A, Buchtová M. Sub-chronic inhalation of lead oxide nanoparticles revealed their broad distribution and tissue-specific subcellular localization in target organs. Part Fibre Toxicol. 2017 Dec 21;14(1):55. doi: 10.1186/s12989-017-0236-y; Lebedová J, Nováková Z, Večeřa Z, Buchtová M, Dumková J, Dočekal B, Bláhová L, Mikuška P, Míšek I, Hampl A, Hilscherová K. Impact of acute and subchronic inhalation exposure to PbO nanoparticles on mice. Nanotoxicology. 2018 May;12(4):290-304. doi: 10.1080/17435390.2018.1438679.).

Информационный поиск по современной научно-технической и патентной литературе не обнаружил примеров испытания или теоретического обоснования средств профилактики, направленных на повышение устойчивости к нейротоксическому действию наночастиц оксида свинца.

Задачей изобретения является создание способа защиты, основанного на повышении устойчивости организма к нейротоксическому действию наночастиц оксида свинца.

Для решения этой задачи разработан способ профилактики нейротоксического действия наночастиц оксида свинца.

Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в снижении нейротоксического действия наночастиц оксида свинца за счет специально подобранных компонентов с учетом данных о патогенетических, защитно-компенсаторных механизмах развития интоксикаций и об эффектах биологически активных веществ, которые могут благоприятно вмешиваться в эти механизмы, с учётом токсикодинамических и токсикокинетических эффектов наночастиц оксида свинца.

Заявляемый технический результат достигается тем, что способ повышения устойчивости организма к нейротоксическому действию наночастиц оксида свинца заключается в том, что лица группы риска такого воздействия принимают биопрофилактический комплекс повторными 4-х недельными курсами 2 раза в год в дозах, обеспечивающих получение в день 100 мг глицина, 600 мг цистеина в метаболически активной форме N-ацетилцистеина, 4 г глютаминовой кислоты, 25 мл рыбьего жира с 12-15%-ным содержанием полиненасыщенных жирных кислот класса омега-3 с преобладанием докозагексаеновой кислоты, не менее 45 %, и эйкозапентаеновой кислоты, не менее 40 %, 50 мг рутина, 5 г пектина, а также йод, магний, кальций, витамины А, группы В – В1-В3, В5-В6, В9, В12, С, D3 и Е в дозах, обеспечивающих физиологические потребности организма.

Изобретение поясняется иллюстрациями.

На Фиг. 1 представлены ингаляционная камера «только нос» в процессе отработки режима генерации НЧ, а также расположение животных по время экспозиции.

На Фиг. 2 представлено изображение наночастиц PbO, собранных на поликарбонатные фильтры из ингаляционной камеры типа «только нос» (получено при помощи сканирующей электронной микроскопии с увеличением ×80 000), и функция распределения их по диаметру.

На Фиг. 3 представлены диаграммы, иллюстрирующие эффекты наночастиц PbO и положительный эффект компонентов биологической профилактики на поведенческие параметры крыс, оцененных в тесте «Открытое поле с норкам».

На Фиг. 4 и 5 представлены микрофотографии гистологических препаратов головного мозга экспериментальных животных контрольной и опытных групп, а также диаграммы, иллюстрирующие эффекты наночастиц PbO и положительный эффект компонентов биологической профилактики на структуру головного мозга крыс – в частности, червя и зубчатого ядра мозжечка экспонированных и контрольных животных.

В число специально подобранных компонентов вошел, в первую очередь, пектин. Пектины, попадая в желудочно-кишечный тракт, образуют гели. При разбухании масса пектина обезвоживает пищеварительный тракт и, продвигаясь по кишечнику, захватывает токсичные вещества, выводит их из организма. В то же время, пектиновые гели обволакивают, выстилают стенки желудка и кишечника и препятствуют всасыванию в лимфу и кровь токсинов, устраняют острое физическое воздействие ряда веществ на стенки желудка и кишечника, чем в значительной мере снижают воспалительные процессы слизистой оболочки и язвообразование. Основной эффект пектина против нейротоксического действия НЧ PbO связан с особенностями его химической структуры. Полимерная цепь полигалактуроновой кислоты, наличие химически активных свободных карбоксильных групп и спиртовых гидроксидов способствуют образованию прочных нерастворимых хелатных комплексов с поливалентными металлами и выведению последних из организма. Пектин адсорбирует уксуснокислый свинец сильнее активированного угля. Он обладает активной комплексообразующей способностью по отношению к радиоактивному кобальту, стронцию, цезию, цирконию, рутению, иттрию и другим металлам, образуя соли пектиновой и пектовой кислот. Наиболее благоприятные условия для комплексообразования пектинов с металлами создаются в кишечнике при рН среды от 7,1 до 7,6. Объясняется это тем, что при увеличении рН пектины деэтерифицируются и происходит более интенсивное взаимодействие между кислотными радикалами пектиновой молекулы и ионами металлов. Пектины также образуют комплексы с токсинами органического происхождения, образующимися в организме человека в результате жизнедеятельности, поскольку они содержат в своей структуре группировки основного характера – аминогруппу, спиртовой или фенольный гидроксил и т.п. В частности, пектины способны связывать продуценты желчных кислот в кишечнике и этим препятствовать накоплению холестерина в организме, прежде всего в кровеносных сосудах (профилактика атеросклероза). Пищевые волокна, в частности, яблочный пектин, способны связывать ионы тяжелых металлов, что было показано в ряде исследований (Кацнельсон Б.А.; Дегтярева Т.Д.; Привалова Л.И. Принципы биологической профилактики профессиональной и экологически обусловленной патологии от воздействия неорганических веществ. Екатеринбург. 1999; С. 106).

Глутамат, цистеин в метаболически активной форме N-ацетилцистеина и глицин, были включены в число специально подобранных компонентов как предшественники биосинтеза восстановленного глутатиона, являющегося системным протектором от оксидативного и свободнорадикального повреждения клеток и субклеточных структур центральной и периферической нервных систем. Глутамат дополнительно является мембраностабилизирующим фактором. Подобное его действие связано с интенсификацией синтеза АТФ (Кацнельсон Б.А., Алексеева О.Г., Привалова Л.И., Ползик Е.В. Пневмокониозы: патогенез и биологическая профилактика. Екатеринбург. 1995). Также он относится к числу веществ, действующих одновременно как стимуляторы окислительно-энергетического обмена и как естественные физиологически активные метаболиты, повышающие неспецифическую сопротивляемость и активность компенсаторно-репаративных процессов (Мирогов Ю.В., Яснецов В.С. Влияние пиридоксина, рибофлавина, калия оротата, фолиевой и глутаминовой кислот на восстановление работоспособности у неполовозрелых крыс. Фармакол. и токсикол. 1985; 4: 110-112).

Рутин был введен в число специально подобранных компонентов как представитель группы флавоноидов, экзогенных природных антиоксидантов. Он обладает широким спектром биологического действия, в том числе антирадикальной активностью (Ильясов И.Р. Исследование антирадикальной активности композиции на базе диквертина: Автореф. дисс. …. канд. фарм. Наук. М., 2009; 25), что актуально для нейтрализации нейротоксического действия НЧ PbO. Антиоксидантные свойства определяются не только способностью удалять из среды свободные радикалы путем непосредственного взаимодействия с ними, но также способностью связывать и выводить вещества, инициирующие появление свободных радикалов (Тараховский Ю.С., Ким Ю.А., Абдрасилов Б.С., Музафаров Е.Н. Флавоноиды: биохимия, биофизика, медицина. Пущино: Synchrobook, 2013; 310). Также рутин в силу своих антиоксидантных свойств предохраняет аскорбиновую кислоту от избыточного окисления, способствуя сохранению ее биологической активности и депонированию в тканях организма (Государственный реестр лекарственных средств. – М.: Медицинский совет, 2009; 2(1): 560.).

Витамин С (аскорбиновая кислота) в число специально подобранных компонентов как вещество, обладающее выраженными антиоксидантными свойствами, участвует в регулировании окислительно-восстановительных и метаболических процессов, усиливает эффекты рутина (Государственный реестр лекарственных средств. – М.: Медицинский совет, 2009; 2(1): 560.). Исследования уровней витамина С в плазме и его антиоксидантной способности у некоторых животных показывает значительную положительную корреляцию между содержанием аскорбиновой кислоты и антиоксидантной способностью плазмы. Аскорбиновая кислота экзогенной природы, как правило, не оказывает значительного влияния на грызунов, однако известно о ее стимулирующих эффектах при дополнительном введении в рацион (Maeda N., Hagihara H., Nakata Y., Hiller S., Wilder J., Reddick R. Aortic wall damage in mice unable to synthesize ascorbic acid. Proc Natl Acad Sci U S A. 2000; 18; 97(2): 841–846. doi: 10.1073/pnas.97.2.841; Wambebe С., Sokomba Е. Some behavioural and EEG effects of ascorbic acid in rats. Psychopharmacology (Berl). 1986;89(2):167-70. doi: 10.1007/BF00310622).

Полиненасыщенные жирные кислоты класса омега-3 (с преобладанием докозагексаеновой кислоты не менее 45% и эйкозапентаеновой кислоты не менее 40%) введены в число специально подобранных компонентов, поскольку их внутриклеточными производными являются эйкозаноиды. Эйкозапентаеновая кислота участвует в формировании клеточных мембран, регулировании воспалительных реакций, улучшении всасывания жиров и жирорастворимых витаминов (в состав комплекса были введены витамины А и D) в желудочно-кишечном тракте.

Кальций использовался, так как усиливающее действие кальциевого дефицита на развитие свинцовой интоксикации и ее торможение кальциевой добавкой доказано многими экспериментальными исследованиями. Дефициты кальция, железа, фосфата, селена, цинка, а также витамина D усиливают всасывание свинца в кишечнике (Ершов Ю.А. Механизмы токсического действия неорганических соединений. Москва. 1989; С. 199-207), а также способствуют нарушению метаболизма витаминов (Хотимченко С.А. Влияние свинца на обмен витаминов группы В при алиментарной недостаточности желез у крыс. Вопросы мед. химии. 1997; 43(3): С.158-164). При недостаточном содержании в пище кальция и железа желудочно-кишечная абсорбция свинца повышается, что особенно характерно для детей в возрасте до 8 лет, у которых всасывание свинца из желудочно-кишечного тракта может достичь 50%. Кроме того, кальций играет ключевую роль в передаче нервного импульса в синаптических соединениях, а его дефицит вызывает нарушение проводимости нервных тканей (Никольский Е.Е. Молекулярные механизмы передачи информации через синапсы химического типа. Казанский медицинский журнал. 2010. №4. С.433-437).

Йод вошел в состав специально разработанного комплекса, поскольку он является неотъемлемым компонентом гормонов щитовидной железы (Gunnarsdóttir I, Brantsæter AL. Iodine: a scoping review for Nordic Nutrition Recommendations 2023. Food Nutr Res. 2023 Dec 26;67. doi: 10.29219/fnr.v67.10369), которая косвенно влияет на нервную систему; точный механизм влияния йода на мозг неясен (Redman K, Ruffman T, Fitzgerald P, Skeaff S. Iodine Deficiency and the Brain: Effects and Mechanisms. Crit Rev Food Sci Nutr. 2016 Dec 9;56(16):2695-713. doi: 10.1080/10408398.2014.922042), однако йод хорошо зарекомендовал себя в составе биопротекторных комплексов против общетоксических и органоспецифических эффектов свинца (Дегтярева Т.Д., Кацнельсон Б.А., Привалова Л.И., Береснева О.Ю., Конышева Л.К., Демченко П.И. Оценка эффективности средств биологической профилактики свинцовой интоксикации // Мед. труда и пром. экол. 2000.№3. С.40-43).

Витамин D3 был в числе специально подобранных компонентов, поскольку, согласно данным литературы, способен подавлять воспалительный ответ (Jono S., Mckee M.D., Murry C.E. et al. Phosphate regulation of vascular smooth muscle cell calcification. Circ Res.2000; 87: E10-E17; Levin A., Li Y.C. Vitamin D and its analogues: do they protect against cardiovascular disease in patients with kidney disease? Kidney Int. 2005; 68(5):1973-81). Витамин D имеет особое значение специфического противосвинцового протектора, наряду с кальцием и железом. Витамин D3 принимает участие в усвоении кальция. Витамин D3 в сочетании с кальцием используется как хорошо известный антагонист многих токсикокинетических и токсикодинамических механизмов действия ряда токсичных металлов (Привалова Л.И. Свинец и его соединения. Вредные вещества в окружающей среде. Элементы I-IV групп периодической системы и их неорганические соединения (под ред. В.А. Филова). СПб. 2005; С. 400-427).

Витамины группы В необходимы для нормального функционирования центральной и периферической нервной системы (Морозова Т.Е., Дурнецова О.С. Витамины группы В в клинической практике // МС. – 2014. – №18. – С. 72-77), посредством корригирующего действия на систему пируватоксидазы (Chelation: Harnessing and Enhancing Heavy Metal Detoxification — A Review / Margaret E. Sears // Scientific World Journal. – 2013. – P. 219-224), катализации процессов клеточного дыхания клеток нервной системы (Левчук Л. В., Стенникова О. В. Витамины группы В и их влияние на состояние здоровья и интеллектуальное развитие детей // Вопросы современной педиатрии. – 2009. – Т. 8. – Вып. 3. – С. 42-47), синтеза коферментов флавинадениндинуклеотид, никотинамида, пиридоксальфосфата (Левчук Л. В., Стенникова О. В. Витамины группы в и их влияние на состояние здоровья и интеллектуальное развитие детей // Вопросы современной педиатрии. – 2009. – Т. 8. – Вып. 3. – С. 42-47). Антиоксиданты могут оказывать действие на разных стадиях перекисного окисления липидов: ингибировать начальную стадию процесса перекисного окисления липидов – отделение атома водорода от α-метиленового углеродного атома (витамин E); ингибировать образование гидропероксидов – предотвращать цепную реакцию перекисного окисления липидов (витамины E и C); удалять свободные радикалы – нейтрализующая активность (витамины E и A) (Free Radical Reactions in Medicine / J. Feher; G. Csomos; A. Vereckei et al. – Berlin: Springer, 1987. – 199 р.).

Магний, являясь незаменимым двухвалентным микроэлементом, может выступать в качестве протектора против нейротоксического действия свинца и других тяжелых металлов, ввиду сходства физико-химических свойств, обуславливающих их конкуренцию. Магний в качестве кофактора связан с широким спектром ферментативных реакций (de Baaij J.H., Hoenderop J.G., Bindels R.J. Magnesium in man: implications for health and disease. Physiol Rev. 2015, 95(1), 1-46. doi: 10.1152/physrev.00012.2014), он участвует в делении и созревании клеток, функционировании митохондриального комплекса (Kubota T., Shindo Y., Tokuno K., Komatsu H., Ogawa H., Kudo S., Kitamura Y., Suzuki K., Oka K. Mitochondria are intracellular magnesium stores: investigation by simultaneous fluorescent imagings in PC12 cells. Biochim Biophys Acta. 2005, 1744(1),19-28. doi: 10.1016/j.bbamcr.2004.10.013), что также вносит вклад в его протекторную функцию. Кроме того, дефицит данного эссенциального элемента, снижая пороговую антиоксидантную способность, приводит к усилению повреждения клеток, в том числе и нейронов (Fujita K., Shindo Y., Katsuta Y., Goto M., Hotta K., Oka K. Intracellular Mg2+ protects mitochondria from oxidative stress in human keratinocytes. Commun Biol. 2023, 6(1), 868. doi: 10.1038/s42003-023-05247-6; Dickens B.F., Weglicki W.B., Li Y.S., Mak I.T. Magnesium deficiency in vitro enhances free radical-induced intracellular oxidation and cytotoxicity in endothelial cells. FEBS Lett. 1992, 311(3),187-91. doi: 10.1016/0014-5793(92)81098-7; Freedman AM, Mak IT, Stafford RE, Dickens BF, Cassidy MM, Muesing RA, Weglicki WB. Erythrocytes from magnesium-deficient hamsters display an enhanced susceptibility to oxidative stress. Am J Physiol. 1992, 262, C1371-5. doi: 10.1152/ajpcell.1992.262.6.C1371).

Заявленный способ экспериментально опробован на аутбредных белых крысах-самках начальной массой тела около 270 г по 14 животных в каждой группе. Животные содержались в условиях специально организованного вивария, соответствующих санитарно-эпидемиологическим и ветеринарным требованиям и с одобрением локальной комиссии по биоэтике ФБУН ЕМНЦ ПОЗРПП Роспотребнадзора (ЛЭК № 5 от 16 октября 2023 г.). Крысы принимали полнорационный комбикорм (ГОСТ Р 50258-92), который сбалансирован по аминокислотному составу, минеральным веществам и витаминам и воду питьевую, доочищенную до первой категории качества (ТУ 11.07.11-006-06786053-2019). В качестве подстилочного материала использовались гранулы кукурузных початков. Средняя температура за день в помещении не выходила за пределы нормы (16-22˚С и относительной влажности воздуха 30-70%).

В ингаляционном эксперименте витающие в аэрозоле наночастицы оксида свинца были получены искровым разрядом с помощью генератора наночастиц PALAS DNP-3000 (Palas, Германия). Для получения НЧ оксида свинца в ООО «Гирмет» были изготовлены химически чистые (99,99 %) стержни из свинца марки С-0000 (ГОСТ 22861-91) диаметром 5,6 мм. Искровой разряд происходит в среде азота (ос.ч., ГОСТ 9293-74), далее поток частиц Pb смешивается с воздухом, окисляясь до PbO и поступает в ингаляционную камеру «только нос» (SH technologies, USA), где циркулирует в зоне дыхания крыс (Фиг. 1).

Ингаляционная экспозиция моделировалась с использованием НЧ PbO размером 18,2 ± 4,2 нм в концентрации 1,55 ± 0,06 мг/м³ 5 дней в неделю по 4 часа в день в течение 4 недель. Химическая идентичность НЧ, отобранных на поликарбонатные фильтры, была определена как PbO с помощью Рамановской спектроскопии (Фиг. 2). Животные делились на 4 группы: группа 1 – контроль (без воздействия НЧ PbO); группа 2 – ингаляционное воздействие НЧ PbO; группа 3 – ингаляционное воздействие НЧ PbO на фоне перорального приёма диетической добавки; группа 4 – диетическая добавка перорально (без воздействия НЧ PbO).

Специально разработанная диетическая добавка, содержащая биопротекторные компоненты, состояла из из глутамата натрия в питье, 160 мг на крысу в сутки, пектина яблочного 0,2 г, глицина 12 мг, ацетилцистеина 30 мг омега-3 ПНЖК с преобладанием докозагексаеновой кислоты, не менее 45 %, и эйкозапентаеновой кислоты, не менее 40 %, общей массой 13,3 мг, рутина 1,8 мг, кальция 186 мг, магния 3,2 мг, йода 4,8 мг, витаминов: А 0,033 мг, В1 0,064 мг, В2 0,075 мг, В3 0,8 мг, В5 0,16 мг, В6 0,085 мг, В9 10,7 мкг, В12 0,107 мг, С 4,9 мг, D3 2,3 мкг, Е 0,25 мг с кормом на крысу в сутки. Расчет доз витаминов и минералов проводили с учетом их физиологической нормы для крыс, которая увеличивалась в 2-4 раза, принимая во внимание предположительно повышенный расход витаминов и антиоксидантов на фоне нейротоксического действия НЧ PbO. При этом учитывались также витамины и минеральные вещества, входящие в состав корма.

По окончании ингаляционной экспозиции проводилась оценка состояния нервной системы животных. Поведенческие реакции оценивали с помощью теста «Открытое поле с норками». Этот тест, нацеленный на изучение врожденного исследовательского поведения, двигательного компонента и эмоциональной реактивности лабораторных животных в новых условиях, проводился с помощью специализированной платформы, расчерченной на 16 равных квадратов (4x4). Для гистоморфологического исследования мозг экспериментальных животных был извлечен из черепной коробки и помещен в нейтральный забуференный 10% формалин для фиксации. Спустя 48 часов были сделаны вырезки из головного мозга крыс, а именно мозжечка, согласно анатомическому расположению исследуемых областей. Далее кусочки извлекались из формалина и промывались под проточной водой в течение 30 минут. Дальше вырезанные фрагменты были проведены по батарее изопропиловых спиртов одинаковой концентрации и перемещены в емкости с парафином, нагретым до 59°С. После парафинизации кусочки заливались в парафиновые блоки и нарезались на микротоме. Полученные срезы толщиной 3-5 мкм помещались на предметное стекло, окрашивались гематоксилином и эозином и монтировались под покровное стекло с помощью монтировочной среды. Изучение гистологических препаратов, их микрофотографирование и морфометрические подсчеты проводили с использованием компьютерной программы Zen 3.0 при помощи микроскопа Zeiss с цветной цифровой камерой. Различия между среднегрупповыми количественными результатами обрабатывали с помощью t-критерия Стьюдента, предварительно проверяя выборку на нормальность с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. Различия между средними величинами считались статистически значимыми, если вероятность различия не превышала 5% (р < 0,05).

При анализе данных, полученных при оценке поведенческих реакций животных после ингаляционной экспозиции к НЧ PbO, отмечалось статистически значимое увеличение количества пересеченных квадратов, заглядываний в норки и отрывов передних лап от поверхности платформы, что может свидетельствовать о высокой степени тревожности и беспокойства крыс, а также стремлении найти убежище без наличия существенного раздражителя. У группы животных, получавших ингаляционное воздействие на фоне приема БПК, все эти показатели нормализовались, то есть не имели статистически значимых отличий от соответствующих контрольных величин. Все перечисленные показатели у крыс, получавших только БПК не имели значимых отличий от контрольных значений, что свидетельствует о его безвредности (Фиг. 3).

Как видно из данных, полученных при гистоморфологической оценке, в группе животных, которые подвергались воздействию НЧ PbO, заметно снизилась толщина коры мозжечка (Фиг. 4Д), а также визуально наблюдаются некоторые патологические изменения (красной стрелкой отмечены дегенеративно-измененные клетки Пуркинье, черной – отсутствие ядрышка в ядре, Фиг. 4Б). При ингаляционном воздействии токсикантов на фоне приема специально подобранного комплекса биопротекторов толщина коры мозжечка снизилась в меньшей степени – на 4,56%, но не на 7,81%, как после воздействия на животных только лишь нанооксида свинца. Утолщение коры червя мозжечка вероятно происходит за счет стимулирующего действия активных компонентов БПК, индуцирующих создание новых нейронных связей.

Основной белок миелина выступает ключевым компонентом миелиновой оболочки, занимающим второе место по распространённости среди белков миелина (Shubayev VI, Strongin AY, Yaksh TL. Structural homology of myelin basic protein and muscarinic acetylcholine receptor: Significance in the pathogenesis of complex regional pain syndrome. Mol Pain. 2018 14:1744806918815005. doi: 10.1177/1744806918815005.). Непосредственно увеличение концентрации основной белок миелина зачастую исследуется как возможный биомаркер повреждения тканей головного мозга и нейродегенеративных заболеваний как в сыворотке, так и в спинномозговой жидкости (Martinsen V, Kursula P. Multiple sclerosis and myelin basic protein: insights into protein disorder and disease. Amino Acids. 2022; 54(1):99-109. doi: 10.1007/s00726-021-03111-7; Kim HJ, Tsao JW, Stanfill AG. The current state of biomarkers of mild traumatic brain injury. JCI Insight. 2018 Jan 11;3(1):e97105. doi: 10.1172/jci.insight.97105). При развитии ряда заболеваний и патологических состояний, тесно связанных с разрушением нервной ткани, из повреждённых нейронов происходит высвобождение нейронспецифических белков. О повреждении ЦНС, сопровождающемся нарушением функции ГЭБ, повреждением миелина и высвобождением основного белка миелина можно судить по повышению уровня данного белка в сыворотке крови. Таким образом, изучение содержания этих белков в сыворотке крови может быть полезным для диагностики, дифференциации и прогнозирования развития патологического процесса (Астахин А.В., Евлашева О.О., Левитан Б.Н. Клиническое и диагностическое значение основного белка миелина и нейроспецифической енолазы в медицинской практике // Астраханский медицинский журнал. 2016. №4. С.9-17). Несмотря на известную значимость и чувствительность данного маркера, нами не было зафиксировано достоверных изменений - 0,13 ± 0,02 нг/мл в группе «Контроль», 0,17 ± 0,02 нг/мл в группе «НЧ PbO» , 0,2 ± 0,02 нг/мл в группе «НЧ PbO + БПК» и 0,2 ± 0,02 нг/мл в группе «БПК». Полученный результат говорит о том, что использованной дозы и сроков воздействия было недостаточно для того, чтоб получить достоверный эффект интоксикации по этому параметру.

При гистоморфологической оценке препаратов зубчатого ядра мозжечка крыс в экспонированной свинцом группе (но не группе, которая подвергалась его воздействию на фоне специально подобранного протекторного комплекса) наблюдалось достоверное увеличение числа дегенеративно-значимых нейронов и тенденция к увеличению безъядерных нейронов (Фиг. 5Д). В некоторых полях зрения отмечается миграция клеток Пуркинье в сторону молекулярного или зернистого слоев (двух- и трехрядности). Некоторые грушевидные нейроны с большими базофильными ядрами - гиперхромны. Известно, что свинец оказывает влияние на нервную ткань и способен приводить к дефектам митохондриальной мембраны, что в свою очередь может индуцировать нарушение окислительно-восстановительных процессов (Sutunkova MP, Minigalieva IA, Shelomencev IG, Privalova LI, Ryabova YV, Tazhigulova AV, Amromin LA, Minigalieva RF, Sutunkova YM, Gurvich VB, Makoveeva EV, Toropova LV. Electron microscopy study on the transport of lead oxide nanoparticles into brain structures following their subchronic intranasal administration in rats. Sci Rep. 2022 Nov 14;12(1):19444. doi: 10.1038/s41598-022-24018-7). Учитывая, что грушевидные нейроны обладают секреторной функцией, появление гиперхромных нейронов можно отнести к начальным явлениям компенсаторных процессов в мозжечке. В молекулярном слое коры можно отметить уплотнение корзинчатых интернейронов. Вероятно, такие изменения с клетками молекулярного слоя происходит из-за усиления нервных импульсов на дендриты и тела клеток Пуркинье. Гистоморфологическая картина мозжечка в группе с одновременным воздействием оксида свинца и применением биопрофилактического комплекса (БПК) отличается незначительными изменениями. Ткань хорошо дифференцируется на серое и белое вещество. Серое вещество представлено корой и ядрами. Кора разделена на три слоя: молекулярный (наружный), слой клеток Пуркинье (средний) и зернистый (внутренний). Корзинчатые нейроны молекулярного слоя округлой или полигональной формы с округлыми ядрами и хорошо заметным ядрышком. Звездчатые нейроны молекулярного слоя овальной формы и расположены у поверхности коры. Заметно уменьшается объем перикарионов нейронов, их плотность, а также возрастает количество глиальных элементов. Такой эффект реализуется за счет того, что в состав комплекса входят антиоксиданты, которые способны оказывать действие на перекисное окисление липидов: ингибировать отделение атома водорода от α-метиленового углеродного атома (витамин E); ингибировать образование гидропероксидов (витамины E и C); удалять свободные радикалы – нейтрализующая активность (витамины E и A) (Free Radical Reactions in Medicine / J. Feher; G. Csomos; A. Vereckei et al. – Berlin: Springer, 1987. – 199 р).

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при использовании заявленного БПК против вредного нейротоксического действия наночастиц оксида свинца, воздействия НЧ PbO существенно ослаблено.

По результатам исследования лицам группы повышенного риска неблагоприятного влияния наночастиц оксида свинца необходимо принимать данный БПК повторными курсами 1-2 раза в год в течение 4 недель ежедневно – 5 г пектина, 100 мг глицина, 600 мг цистеина в метаболически активной форме N-ацетилцистеина, 4 г глутаминовой кислоты, 25 мл рыбьего жира с 12-15%-ным содержанием полиненасыщенных жирных кислот класса омега-3 с преобладанием докозагексаеновой кислоты, не менее 45 %, и эйкозапентаеновой кислоты, не менее 40 %, 50 мг рутина, а также кальций, магний, йод, витамины А, В1, В2, В3, В5, В6, В9, В12, С, D3, Е в дозах, обеспечивающих физиологические потребности организма. Дозы биомикроэлементов и витаминов обусловливаются нормальными физиологическими потребностями организма, включая компенсацию эндогенной витаминной недостаточности и микроэлементного дисбаланса, возникающих при интоксикации.

Изобретение относится к медицине, в частности к профилактической токсикологии и профилактике профессиональной патологии, и может быть использовано для снижения вредных эффектов наночастиц оксида свинца (НЧ PbO) на нервную систему лиц, которые подвергаются этому воздействию в различных производственных условиях на предприятиях, связанных с добычей, переработкой и использованием свинецсодержащих компонентов и руд. Способ повышения устойчивости организма к нейротоксическому действию наночастиц оксида свинца заключается в том, что лица группы риска такого воздействия принимают биопрофилактический комплекс (БПК) повторными 4-недельными курсами 2 раза в год. БПК принимают в дозах, обеспечивающих получение в день: 100 мг глицина, 600 мг цистеина в метаболически активной форме N-ацетилцистеина, 4 г глютаминовой кислоты, 25 мл рыбьего жира с 12-15%-ным содержанием полиненасыщенных жирных кислот класса омега-3 с преобладанием докозагексаеновой кислоты, не менее 45 %, и эйкозапентаеновой кислоты, не менее 40 %, 50 мг рутина, 5 г пектина; а также йод, магний, кальций, витамины А, группы В – В1-В3, В5-В6, В9, В12, С, D3 и Е в дозах, обеспечивающих физиологические потребности организма. Изобретение обеспечивает снижение нейротоксического действия наночастиц оксида свинца. 5 ил.

Способ повышения устойчивости организма к нейротоксическому действию наночастиц оксида свинца, заключающийся в том, что лица группы риска такого воздействия принимают биопрофилактический комплекс повторными 4-недельными курсами 2 раза в год в дозах, обеспечивающих получение в день 100 мг глицина, 600 мг цистеина в метаболически активной форме N-ацетилцистеина, 4 г глютаминовой кислоты, 25 мл рыбьего жира с 12-15%-ным содержанием полиненасыщенных жирных кислот класса омега-3 с преобладанием докозагексаеновой кислоты, не менее 45 %, и эйкозапентаеновой кислоты, не менее 40 %, 50 мг рутина, 5 г пектина, а также йод, магний, кальций, витамины А, группы В – В₁-В₃, В₅-В₆, В₉, В₁₂, С, D₃ и Е в дозах, обеспечивающих физиологические потребности организма.