О.А. Лопатина1, О.В. Бакланова2, Е.А. Гущина3, И.А. Суетина4, Е.И. Исаева5, Т.Н. Притчина6, М.В. Мезенцева7, М.В. Бидевкина8, Ф.И. Далидчик9, А.И. Кулак10, С.А. Ковалевский11

1–7 ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Минздрава РФ (Москва, Россия)

8 ФБУН НИИ Дезинфектологии Роспотребнадора (Москва, Россия)

9,11 Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук (ФИЦ ХФ РАН) (Москва, Россия)

10 Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси (г. Минск, Республика Беларусь)

Постановка проблемы. В настоящее время актуальны научные направления, связанные с применением наночастиц в качестве носителей для адресной доставки лекарственных препаратов, а также веществ, оказывающих прямое воздействие на пораженные вирусом или опухолью клетки. Наиболее перспективными для изучения считаются полиоксометаллаты, в частности гетерополикислоты (ГПК) со структурой Кеггина.

Цель работы – изучение цитотоксичности ГПК Кеггина на клетках фибробластов эмбриона человека различными методами и острой токсичности в опытах in vivo.

Результаты. С помощью МТТ-теста, анализа роста клеток в динамике на приборе хСЕLLigence, определения фаз клеточного роста методом проточной цитофлуориметрии и данных электронной микроскопии выявлена цитотоксичность ГПК, зависящая от их структуры и концентрации. Наибольшей цитотоксичностью характеризовались ГПК, содержащие атом ванадия. Показана зависимость степени токсического действия ГПК от гетероатома. Электронная микроскопия выявила морфологические изменения клеток с разрушением мембранных структур цитоплазмы. Возможный механизм влияния ГПК на клетки связан с изменением структуры липопротеидной мембраны, что приводит к возникновению проницаемости плазматической мембраны с образованием пор. По показателям острой токсичности изученные образцы ГПК относятся к умеренно токсичным веществам при введении внутрь и малотоксичным при введении в брюшину.

Практическое значение. Токсикологическое изучение ГПК позволит обосновать их целенаправленное и безопасное применение в медицине и ветеринарии.

Лопатина О.А., Бакланова О.В., Гущина Е.А., Суетина И.А., Исаева Е.И., Притчина Т.Н., Мезенцева М.В., Бидевкина М.В., Далидчик Ф.И., Кулак А.И., Ковалевский С.А. Токсикологическое исследование гетерополикислот Кеггина в опытах in vitro
и in vivo // Технологии живых систем. 2022. T. 19. № 2. С. 14-21. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700997-202202-02

1. Fournier M., Thouvenot R., Rocchiccioli-Deltcheff C. Catalysis by polyoxometalates. Part 1 -Supported polyoxoanions of the Keggin structure: spectroscopic study (IR, Raman, UV) of solutions used for impregnation // Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions. 1991. V. 87. № 2. P. 349–356.
2. Crans D.C., Mahroof-Tahir M., Anderson O.P., Miller M.M. X-ray Structure of (NH4) 6 (Gly-Gly) 2V10O28. cntdot. 4H2O: Model Studies for Polyoxometalate-Protein Interactions // Inorganic Chemistry. 1994. V. 33. № 24. P. 5586–5590.
3. Rhule J.T., Hill C.L., Judd D.A. et al. Polyoxometalates in medicine // Chem. Rev. 1998. V. 98. P. 327–358.
4. Shigeta S., Mori S., Yamase T. et al. Anti-RNA virus activity of polyoxometalates // Biomed. Pharmacother. 2006. V. 60. P. 211–219.
5. Yanagie H., Ogata A., Mitsui S. et al. Anticancer activity of polyoxomolybdate // Biomed. Pharmacother. 2006. V. 60. P. 349–352.
6. Hosseini S.M., Amini E., Kheiri M.T. et al. Anti-influenza Activity of a Novel Polyoxometalate Derivative (POM-4960) // Int. J. Mol. Cell Med. Winter 2012. V. 1. № 1. P. 21–29.
7. Лопатина О.А., Исаева Е.А., Суетина И.А., Бакланова О.В., Притчина Т.Н., Руссу Л.И., Ковалевский С.А., Далидчик Ф.И., Мезенцева М.В. Противовирусная активность полиоксометаллатов и влияние их на экспрессию генов цитокинов // Наноматериалы и наноструктуры. 2016. Т. 7. № 1. С. 36–45.
8. Katsuaki Dan, Katsuyuki Fujinami, Hajime Sumitomo, Yasuaki Ogiwara, Shigehiko Suhara, Yoshiharu Konno, Mitsuhiro Sawada, Yusuke Soga, Atsushi Takada, Keita Takanashi, Kenji Watanabe, Tatsuo Shinozuka. Antiviral of Antiviral Polyoxometalates to Living Environments — Antiviral Moist Hand Towels and Stationery Items // Appl. Sci. 2020. V. 10. P. 8246. DOI: 10.3390/app10228246
9. Aureliano M., Gumtrova N.I., Sciortino G., Garribba E., Rompel A., Crans D.C. Polyoxovanadates with emerging biomedical activities // Coordination Chemistry Reviews. 2021. V. 447. P. 1–17.
10. Остроушко А.А., Гетте И.Ф., Данилова И.Г., Медведева С.Ю., Тонкушина М.О., Прокофьева А.В. Исследование хронической токсичности молибденовых и железо-молибденовых нанокластерных полиоксометаллатов // Уральский медицинский журнал. 2011. № 11(89). C. 75–79.
11. Остроушко А.А., Гетте И.Ф., Медведева С.Ю., Тонкушина М.О., Данилова И.Г., Прокофьева А.В., Морозова М.В. Оценка безопасности железо-молибденовых нанокластерных полиоксометаллатов, предназначенных для адресной доставки лекарственных веществ // Вестник уральской академической медицинской науки. 2011. № 2 (34). C. 107–110.
12. Лопатина О.А., Бакланова О.В., Суетина И.А., Исаева Е.И., Гущина Е.А., Руссу Л.В., Лисицин Ф.А., Ковалевский С.А., Буданов Б.А., Даличик Ф.И., Мезенцева М.В. Исследование токсического эффекта полиоксометаллатов со структурой Кеггина на культуры нормальных и онкогенных клеток // Биомедицинская радиоэлектроника. 2015. № 3. С. 42–49.
13. Хабриев Р.У. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. М.: Медицина. 2005. С. 649–650.
14. Методика определения цитотоксичности веществ МТТ-тестом на культуре нормальных клеток человека HEК293, CТП-14.621.21.0008.12-2015 ФГБУН Институт физиологически активных веществ РАН. Черноголовка, Московская обл. 2015. С. 8–9.
15. StatSoft, Inc.(2012) Электронный учебник по статистике. М. StatSoft.WEB:http://www. Statsoft./home/textbook/default.htm.
16. Asphahani F, Thein M., Wang K, Wood D. et al. Real-time characterization of cytotoxicity, using single-cell impedance monitoring // Analyst. 2012. V. 137. P. 116.
17. Хайдуков C.B., Зурочка А.В. Вопросы современной проточной цитометрии. Клиническое применение. Челябинск. 2008.
    С. 54–161.
18. Методические указания МУ 1.2.1105-02 «Оценка токсичности и опасности дезинфицирующих средств» (утв. Глав. гос. санитарным врачом РФ 10 февраля 2002 г.) Приложение.
19. Ковалевский С.А., Гулин А.А., Лопатина О.А., Васин А.А., Мезенцева М.В., Балашов Е.М., Кулемин Д.А., Кулак А.И., Далидчик Ф.И. Воздействие наноразмерных анионов кремний-молибденовой кислоты на плазматическую мембрану фибробластов эмбриона человека // Российские нанотехнологии. 2019. Т. 14. № 9–10. С. 77–84.
20. Mollinedo F. Lipid raft involvement in yeast cell growth and death // Front. Oncol. 2012. V. 2. Article 140. P. 1. DOI: 10.3389/fonc.2012.00140
21. Maxfield F.R., van Meer G. Cholesterol, the central lipid of mammalian cells // Curr. Opin. Cell Biol. 2010. V. 22. P. 422. DOI: 10.1016/j.ceb.2010.05.004
22. Chakraborty S., Doktorova M., Molugu T.R. et al. How cholesterol stiffens unsaturated lipid membranes // PNAS. 2020.
    V. 202004807. P. 1. DOI: 10.1073/pnas.2004807117
23. Brown D.A., London E. Functions of lipid rafts in biological membranes // Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 1998. V. 14. P. 111.