1 Эритробластические островки как модель для изучения воздействия наночастиц на эритропоэз Голуботовский Егор Владимирович, аспирант; Лебедева Яна Евгеньевна, студентка Южно-Уральский государственный медицинский университет (г. Челябинск) Многими исследователями получены данные о том, что терминальные стадии развития эритроидных клеток у млекопитающих и человека осуществляются в эритробластических островках (ЭО) костного мозга, представляющих собой ассоциацию клеток нескольких гемопоэтических линий. Основу ЭО составляет комплекс клеток эритроидной и моноцитарной линий, но в «короне» островков обнаруживаются и лимфоциты, и гранулоциты [1, с. 45; 2, с. 30; 4, с. 11]. Образование ассоциаций костномозговых макрофагов с эритроидными клетками-предшественницами происходит только в присутствии эритропоэтина, причем активация пролиферативной активности эритробластов и фагоцитарной функции центральных макрофагов напрямую зависит от концентрации эритропоэтина в культуральной среде [5, с. 40; 7, с. 1191; 8, с. 67]. Межклеточные взаимодействия в ЭО способствуют пролиферации, дифференцировке, созреванию эритробластов, поскольку центральные макрофаги активно синтезируют не только цитокины, но и компоненты внеклеточного матрикса [6, с. 83; 15, с. 141; 16, с. 18]. Компенсационный реакция эритроидного ростка кроветворения, возникающая в ответ на кровопотерю, гипоксию, введение экзогенного эритропоэтина в организм животного или в культуральную среду, действие стимулирующих эритропоэз соединений, всегда сопровождается увеличением доли ЭО с пролиферирующими клетками в «короне» (ЭО 1 класса зрелости и реконструирующихся островков) [3, с. 23; 9, с. 97; 10, с. 50]. Торможение эритропоэза, напротив, характеризуется снижением интенсивности вовлечения КОЕэ в процесс образования ЭО, уменьшением общего числа островков в костном мозге за счет снижения количества (вплоть до исчезновения) островков с пролиферирующими клетками в «короне», подавлением митотической активности эритробластов, замедлением созревания клеток в ЭО [8, с. 67; 14, с. 353]. Сегодня нанотехнологии являются одной из наиболее интенсивно развивающихся областей науки в самых разных отраслях, в том числе в медицине и фармации. На смену технологическим процессам, связанным с манипуляциями микрочастицами, пришли процессы, позволяющие работать с наночастицами – материалами и веществами размерами меньше одного микрона. При таком размере частиц, измеряемых в нанометрах, физикохимические свойства материалов существенно изменяются или ими приобретаются абсолютно новые уникальные качества. Это может касаться механических, электрических, температурных, магнитных, оптических и иных свойств веществ. В настоящее время изучается возможность применения нанотехнологий практически во всех областях медицины. Наночастицы предлагается использовать в качестве носителей лекарственных или контрастных веществ в пораженные органы и ткани-мишени, при разработках новых активных препаратов используется фармацевтический потенциал определенных молекулярных наносистем, наночастицы применяются в комбинации с эффективным воздействием магнитных полей, лазерного излучения, ультразвука и т.д. В то же время особенно остро встает вопрос и о возможной токсичности нанообъектов, поэтому определение характера нежелательных последствий введения различных наночастиц стало очень актуальным. Необходимость проведения подобных исследований в отношении критичных по возможным последствиям органов (головной мозг, костный мозг, репродуктивный и выделительный тракты) отражена в Приказе Роспотребнадзора от 12.10.2007 №280 «Об утверждении и внедрении методических рекомендаций «Оценка безопасности наноматериалов» и Постановлении Главного государственного санитарного врача РФ от 31.10.2007 №79 «Концепция токсикологических исследований, методологии оценки риска, методов идентификации и количественного определения наноматериалов». При изучении действия фуллеренола С60ОН24 и наносеребра на эритропоэз в ЭО были получены данные о том, что эти наночастицы дозозависимо тормозят формирование новых островков в культуре [11, с. 56; 12, с. 72; 13, с. 113]. Фуллеренол не оказывал значимого влияния на модель физиологического эритропоэза in vitro только в концентрации меньше 10 мкг/мл. Однако, если количество гидратированной формы фуллерена С60 составляло 10 или 100 мкг/мл культуральной среды, наблюдалось заметное угнетение процессов комплексации КОЕэ со свободными костномозговыми макрофагами, что приводило как к торможению процесса формирования новых ЭО (эритропоэза de novo), так и к угнетению образования островков на базе центральных макрофагов, уже участвующих в эритропоэзе (эритропоэза de repeto). Внесение в культуральную среду фуллеренола в концентрациях 10 или 100 мкг/мл приводило к снижению показателей вовлечения КОЕэ в дифференцировку и повторного вовлечения макрофагов в эритропоэз, но сопровождалось 3-х кратным увеличением показателя созревания эритроидных клеток в ЭО. Таким образом, при изучении качественного и количественного состава ЭО при их культивировании было установлено, что внесение в культуральную среду фуллеренола C60(OH)24 вызывает нарушение образования новых островков и тормозит созревание эритроидных клеток. Наночастицы серебра оказались гораздо более токсичными для развивающихся в культуре эритроидных клеток, поскольку подобные изменения в культуре ЭО наблюдались при использовании концентраций, в тысячи раз меньших, чем концентрация фуллеренола. Добавление в культуральную среду наносеребра в количестве 0,001 мкг/мл через 24 часа привело к уменьшению общего количества ЭО на поверхности культурального сосуда на 15% и торможению амплификации эритроидных клеток в «короне» островков, что выразилось в достоверном снижении числа ЭО с пролиферирующими эритроидными клетками в «короне». После добавления в культуральную среду наночастиц серебра в концентрации 0,01 мкг/мл образование новых ЭО почти полностью прекратилось, и одновременно в этих культурах резко возросла доля зрелых ЭО. На основании этих ре- 2 зультатов можно сделать вывод о том, что при достижении определенной концентрации обе разновидности наночастиц подавляют как процесс формирования ЭО на основе контакта свободных макрофагов костного мозга с КОЕэ (эритропоэз de novo), так и процесс реконструкции, в основе которого лежит адгезия КОЕэ и/или проэритробластов к макрофагам, уже участвующим в поддержании развития эритроидных клеток (эритропоэз de repeto), а также тормозят созревание эритробластов. Наночастицы серебра по сравнению со сферическими углеродными наночастицами оказывают гораздо более выраженное негативное влияние на эритропоэз in vitro. Литература: 1. Волчегорский И.А., Тишевская Н.В. Морфологический анализ динамики миелоидных клеток в переживающих культурах эритробластических островков // Морфология. 2001. Т. 120. № 4. С. 45-49. 2. Волчегорский И.А., Тишевская Н.В., Кузнецов Д.А. Влияние «средних молекул», выделенных из плазмы крови интактных и обожженных животных, на клеточный состав культур эритробластических островков костного мозга // Вестник Российской академии медицинских наук. 2002. № 2. С. 30-36. 3. Волчегорский И.А., Тишевская Н.В., Дементьева Е.В. Антианемическое действие реамберина в остром периоде аллоксанового диабета у крыс // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2008. Т. 71. № 6. С. 23-27. 4. Захаров Ю.М., Тишевская Н.В. Об особенностях ассоциации клеток моноцитарной, эритроидной и гранулоцитарной линий в кроветворной ткани // Медицинский академический журнал. 2003. Т. 3. № 2. С. 11-18. 5. Захаров Ю.М., Тишевская Н.В., Шевяков С.А., Макарова Н.А., Шапошник И.И. Антигипоксические и протекторные свойства эритропоэтина // Медицинская наука и образование Урала. 2008. Т. 9. № 2. С. 40-43. 6. Корнилова Н.В., Захаров Ю.М., Рассохин А.Г. О возможной роли кислых гликозаминогликанов в поддержании эритропоэза в эритробластических островках костного мозга // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 1994. Т. 80. № 3. С. 83-87. 7. Тишевская Н.В., Шевяков С.А., Захаров Ю.М. Влияние гуморальных факторов на фагоцитарную активность центральных макрофагов в культуре эритробластических островков // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2002. Т. 88. № 9. С. 1191-1198. 8. Тишевская Н.В., Шевяков С.А., Захаров Ю.М. Влияние эритропоэтина и макрофагального колониестимулирующего фактора на пролиферативную активность эритроидных клеток в культурах эритробластических островков // Медицинский академический журнал. 2003. Т. 3. № 3. С. 67-72. 9. Тишевская Н.В. Влияние катехоламинов на эритропоэз в культуре эритробластических островков // Известия Челябинского научного центра УрО РАН. 2004. № S. С. 97-101. 10. Тишевская Н.В., Болотов А.А., Захаров Ю.М. Математическое моделирование межклеточных взаимодействий в культуре эритробластических островков // Медицинский академический журнал. 2005. Т. 5. № 4. С. 50-59. 11. Тишевская Н.В., Захаров Ю.М., Голуботовский Е.В., Колесников О.Л., Трофимова Н.В., Архипенко Ю.В., Сазонтова Т.Г. Характер влияния фуллеренола С60(ОН)24 на эритропоэз in vitro // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2014. Т. 157. № 1. С. 56-61. 12. Тишевская Н.В., Захаров Ю.М., Болотов А.А., Архипенко Ю.В., Сазонтова Т.Г. Максимальная разовая доза препарата коллоидного серебра негативно влияет на эритропоэз in vitro // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2015. Т. 78. № 7. С. 32-35. 13. Тишевская Н.В., Голуботовский Е.В., Фаризова К.О., Омарова Д.М. Влияние фуллеренола С60(ОН)24 на физиологический и компенсационный эритропоэз // Российские нанотехнологии. 2015. Т. 10. № 7-8. С. 113-118. 14. Тишевской И.А., Захаров Ю.М., Тишевская Н.В. Влияние острой застойной спленомегалии на состояние эритрона у крыс // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2001. Т. 87. № 3. С. 353-359. 15. Харченко М.Ф., Корнилова Н.В., Захаров Ю.М., Битюкова Е.С. Гликозаминогликаны эритробластических островков при угнетении и последующей стимуляции эритропоэза // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 1995. Т. 81. № 7. С. 141-144. 16. Харченко М.Ф., Рыбакова Л.П., Корнилова Н.В., Захаров Ю.М. Роль гликозаминогликанов и протеогликанов в гемопоэзе и физиологических функциях клеток крови // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 1996. Т. 82. № 5-6. С. 18-25.