https://doi.org/10.23648/UMBJ.2017.27.7089

УДК 615.038

 

НАКОПЛЕНИЕ ЦИНКА В СЕМЕННИКАХ КРЫС ПРИ МНОГОКРАТНОМ ЭНТЕРАЛЬНОМ ВВЕДЕНИИ НАНОФОРМЫ ГИДРОКСИДА ЦИНКА

С.Л. Ларин, А.Р. Звягинцева, Е.Б. Артюшкова, А.А. Хабаров, Е.В. Будко

ФГБОУ ВО «Курский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, г. Курск, Россия

e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

 

Цель работы – изучить динамику накопления цинка в тканях семенников при энтеральном введении наноформы гидроксида цинка в сравнительном аспекте с растворенным сульфатом цинка.

Материалы и методы. Эксперимент проведен на 108 крысах-самцах породы Wistar, которым в течение 168 ч по схеме 0 – 24 – 48 – 72 – 120 – 168 ч энтерально вводили наноформу гидроксида цинка (2–3 нм) и растворенный сульфат цинка в качестве препарата сравнения в дозировках 100 мг/кг (в пересчете на цинк). Через 4 ч после введения проводили измерение концентраций Zn2+в семенниках и фракциях крови (эритроцитарной массе и плазме) методом пламенной атомно-абсорбционной спектрометрии с предварительной пробоподготовкой методом «мокрого» озоления в хлорной кислоте.

Результаты. Наноформу гидроксида цинка характеризует более интенсивная динамика накопления цинка в период от 4 до 72 ч, составившая количественно 6,55±0,77 мкг/г в сравнении со значением 4,02±0,31 мкг/г для препарата сравнения. К концу эксперимента статистически значимых различий в концентрациях Zn2+ между группами животных, получавших наноформу и растворимое соединение, не наблюдалось. Определено, что в группе, получавшей наночастицы гидроксида цинка, концентрация Zn2+ в эритроцитарной массе и тканях семенников не имеет статистически значимых различий.

Выводы. Анализ количественных данных накопления цинка позволяет характеризовать наноформу гидроксида цинка как перспективное соединение, обладающее лучшей способностью к накоплению в тканях семенников в сравнении с сульфатом цинка. Данная особенность может быть использована для дальнейшей разработки препарата направленного действия после изучения токсикологических характеристик.

Ключевые слова: наночастицы, гидроксид цинка, семенники, сульфат цинка, крысы.

 

Литература

  1. Franca L.R., Ghosh S., Ye S.J., Russell L.D. Surface and surface to volume relationships of the Sertoli cells during the cycle of the seminiferous epithelium in the rat. Biology of Reproduction. 1993; 49 (6): 1215–1228.
  2. Boekelheide K., Fleming S.L., Johnson K.J., Patel S.R., Schoenfeld H.A. Role of Sertoli cells in injury-associated testicular germ cell apoptosis. Experimental Biology and Medicine. 2000; 225 (2): 105–115.
  3. Talebi A.R., Khorsandi L., Moridian M. The effect of zinc oxide nanoparticles on mouse spermatogenesis. Gamete biology.2013; 30: 203–209
  4. Mason K.E., Burns W.A., Smith J.C. Testicular damage associated with zinc deficiency in pre and postpubertal rats: Response to zinc repletion. The Journal of Nutrition.1982; 112: 1019–1028.
  5. Kim M.K., Lee J-A., Jo M.-R., Choi S.-J. Bioavailability of silica, titanium dioxide, and zinc oxide nanoparticles in rats. Journal of nanoscience and nanotechnology. 2016; 16 (6): 6580–6586.
  6. Котенко К.В., Беляев И.К., Бузулуков Ю.П., Бушманов А.Ю., Демин В.Ф., Жорова Е.С. Экспериментальное исследование биокинетики наночастиц оксида цинка у крыс после однократного перорального введения с использованием технологии меченых атомов. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2011; 56 (2): 5–10.
  7. Baek M., Chung H.E., Yu J., Lee J.A., Kim T.H., Oh J.M. Pharmacokinetics, tissue distribution, and excretion of zinc oxide nanoparticles. International Journal of Nanomedicine. 2012; 7: 3081–3097.
  8. Будко Е.В., Хабаров А.А., Ларин С.Л. Синтез и характеристика малоразмерных соединений цинка для коррекции гипоцинкозов. Перспективные материалы. 2016; 3: 41–46.
  9. Ларин С.Л., Будко Е.В., Хабаров А.А., Липатов В.А., Звягинцева А.Р. Экспериментальное исследование динамики накопления цинка при внутрижелудочном введении наночастиц Zn(OH)2 и микрочастиц ZnO. Человек и его здоровье. 2016; 3: 100–106.
  10. Бок Р. Методы разложения в аналитической химии. М.: Химия; 1984. 432.
  11. Simundic M., Drasler B., Sustar V., Zupanc J., Štukelj R., Makovec D., Erdogmus D., Hägerstrand H., Drobne D., Kralj-Iglič V. Effect of engineered TiO2 and ZnO nanoparticles on erythrocytes, platelet-rich plasma and giant unilamelar phospholipid vesicles. BMC Veterinary Research. 2013; 9: 1–13.
  12. Furuse M. Molecular basis of the core structure of tight junctions. Cold Spring Harboк Perspectives in Biology. 2010; 2: 1–18.
  13. Han Z., Yan Q., Ge W., Liu Z.-G., Gurunathan S., Felici M.D., Shen W., Zhang X.-F. Cytotoxic effects of ZnO nanoparticles on mouse testicular cells. International Journal of Nanomedicine. 2016; 11: 5187–5202.
  14. Lan Z., Yang W.-X. Nanoparticles and spermatogenesis: how do nanoparticles affect spermatogenesis and penetrate the blood–testis barrier. Future Medicine. 2012; 7 (4): 579–596.
  15. Mohammadi T., Hoveizi E., Khajehpour L., Jelodar Z. Protective effects of zinc oxide nanoparticles on testis histological structure in cyclophosphamide treated adult mice. Journal of Mazandaran University of Medical Sciences. 2016; 26 (144): 19–27.

 

 

https://doi.org/10.23648/UMBJ.2017.27.7089

Accumulation of zinc in rat testes after repeated enteral administration of zinc hydroxide nanoform

S.L. Larin, A.R. Zvyagintseva, E.B. Artyushkova, A.A. Khabarov, E.V. Budko

Kursk State Medical University, Ministry of Health, Kursk, Russia

e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

 

The aim of the study was to analyze the dynamics of zinc accumulation in the testicular tissues of rats after enteral administration of zinc hydroxide nanoform as compared with dissolved zinc sulfate.

Materials and Methods. 108 male Wistar rats served as experimental subject. During 168 hours zinc hydroxide nanoform (2–3 nm) in the dose of 100 mg/kg (on zinc basis) was enterally administered according to the schedule 0 – 24 – 48 – 72 – 120 – 168 h. Dissolved zinc sulfate was administered as a comparator agent in the same dose. In 4 hours after the administration, Zn2+ concentrations in the testes and blood fractions (erythrocyte mass and plasma) were measured. We used flame atomic absorption spectrometry and preliminary wet ashing with perchloric acid.

Results. Zinc hydroxide nanoform was characterized by a more intensive dynamics of zinc accumulation (4–72 hour). Thus, zinc accumulation was 6.55±0.77 μg/g in comparison with 4.02±0.31 μg/g for the comparator agent. By the end of the experiment, there were no statistically significant differences in Zn2+ concentrations between animals treated with nanoform and soluble compound. It was determined that in the group receiving zinc hydroxide nanoparticles, Zn2+ concentration in erythrocyte mass and testicular tissues did not have statistically significant differences.

Conclusions. Analysis of Zn2+ levels in testicular tissues makes it possible to characterize zinc hydroxide nanoform as a promising compound with a better ability to accumulate in the testes in comparison with zinc sulfate. This characteristic can be used for further development of the treated agent after studying its toxic properties.

Keywords: nanoparticles, zinc hydroxide, testes, zinc sulfate, rats.

 

References

1.    Franca L.R., Ghosh S., Ye S.J., Russell L.D. Surface and surface to volume relationships of the Sertoli cells during the cycle of the seminiferous epithelium in the rat. Biology of Reproduction. 1993; 49 (6): 1215–1228.

2.    Boekelheide K., Fleming S.L., Johnson K.J., Patel S.R., Schoenfeld H.A. Role of Sertoli cells in injury-associated testicular germ cell apoptosis. Experimental Biology and Medicine. 2000; 225 (2): 105–115.

3.    Talebi A.R., Khorsandi L., Moridian M. The effect of zinc oxide nanoparticles on mouse spermatogenesis. Gamete biology. 2013; 30: 1203–1209.

4.    Mason K.E., Burns W.A., Smith J.C. Testicular damage associated with zinc deficiency in pre and postpubertal rats: Response to zinc repletion. The Journal of Nutrition. 1982; 112: 1019–1028.

5.    Kim M.K., Lee J-A., Jo M-R., Choi S-J. Bioavailability of silica, titanium dioxide, and zinc oxide nanoparticles in rats. Journal of nanoscience and nanotechnology. 2016; 16 (6): 6580–6586.

6.    Kotenko K.V., Belyaev I.K., Buzulukov Yu.P., Bushmanov A.Yu., Demin V.F., Zhorova E.S. Eksperimental'noe issledovanie biokinetiki nanochastits oksida tsinka u krys posle odnokratnogo peroral'nogo vvedeniya s ispol'zovaniem tekhnologii mechenykh atomov[Experimental study of zinc oxide-labeled nanoparticles biokinetics in rats after single oral administration]. Meditsinskaya radiologiya i radiatsionnaya bezopasnost'. 2011; 56 (2): 5–10 (in Russian).

7.    Baek M., Chung H.E., Yu J., Lee J.A., Kim T.H., Oh J.M. [et al.]. Pharmacokinetics, tissue distribution, and excretion of zinc oxide nanoparticles. International Journal of Nanomedicine. 2012; 7: 3081–3097.

8.    Budko E.V., Khabarov A.A., Larin S.L. Sintez i kharakteristika malorazmernykh soedineniy tsinka dlya korrektsii gipotsinkozov [Synthesis and characterization of small-sized zinc compounds for hypozincoses correction]. Perspektivnye materialy. 2016; 3: 41–46 (in Russian).

9.    Larin S.L., Budko E.V., Khabarov A.A., Lipatov V.A., Zvyagintseva A.R. Eksperimental'noe issledovanie dinamiki nakopleniya tsinka pri vnutrizheludochnom vvedenii nanochastits Zn(OH)2 i mikrochastits ZnO [Experimental study of zinc accumulation dynamics in intragastric administration of Zn(OH)2 nanoparticles and ZnO microparticles]. Chelovek i ego zdorov'e. 2016; 3: 100–106 (in Russian).

10. Bock R. Metody razlozheniya v analiticheskoy khimii [A handbook on decomposition methods in analytical chemistry]. Moscow: Khimiya; 1984. 432 (in Russian).

11. Simundic M., Drasler B., Sustar V., Zupanc J., Štukelj R., Makovec D., Erdogmus D., Hägerstrand H., Drobne D., Kralj-Iglič V. Effect of engineered TiO2 and ZnO nanoparticles on erythrocytes, platelet-rich plasma and giant unilamelar phospholipid vesicles. BMC Veterinary Research. 2013; 9: 1–13.

12. Furuse M. Molecular basis of the core structure of tight junctions. Cold Spring Harboк Perspectives in Biology. 2010; 2: 1–18.

13. Han Z., Yan Q., Ge W., Liu Z-G., Gurunathan S., Felici M.D., Shen W., Zhang X-F. Cytotoxic effects of ZnO nanoparticles on mouse testicular cells. International Journal of Nanomedicine. 2016; 11: 5187–5202.

14. Lan Z., Yang W-X. Nanoparticles and spermatogenesis: how do nanoparticles affect spermatogenesis and penetrate the blood-testis barrier. Future Medicine. 2012; 7 (4): 579–596.

15. Mohammadi T., Hoveizi E., Khajehpour L., Jelodar Z. Protective effects of zinc oxide nanoparticles on testis histological structure in cyclophosphamide treated adult mice. Journal of Mazandaran University of Medical Sciences. 2016; 26 (144): 19–27.