Ученые НИТУ «МИСиС», Балтийского федерального университета, РХТУ им. Менделеева и Чешской академии наук выяснили, что применяемые в биомедицине наночастицы оксида железа определенного размера и формы вызывают аутофагию и гибель клеток печени за счет разрушения мембран лизосом. Такие наночастицы в целом могут быть высокотоксичны для людей с заболеваниями печени. Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале Nano Convergence.
Наночастицы оксида железа в настоящее время все чаще используются для адресной доставки лекарств при лечении онкологических заболеваний и в качестве контрастных агентов для магнитно-резонансной томографии при обследовании и визуализации заболеваний печени.
Первоначальные исследования цитотоксичности (вреда для клеток организма) таких наночастиц показывали, что они обладают высокой биосовместимостью и хорошо переносятся организмом. В результате, наночастицы оксида железа были одобрены для медицинского использования. Однако со временем в клинической практике появлялось все больше свидетельств о токсичности таких наночастиц. Их взаимодействие с различными видами клеток, в частности, гепатоцитами (клетками печени) остается малоизученным, значит, препараты на основе наночастиц могут быть опасными для здоровья пациентов.
Ученые международного научного коллектива из России и Чехии изучили влияние высоких концентраций кубических наночастиц оксида железа и их скоплений на клетки печени человека, поскольку именно такая форма частиц показывает превосходные результаты при МРТ-исследованиях. Исследователи экспериментально обнаружили, что жизнеспособность гепатоцитов, действительно, снижалась в зависимости от увеличения концентрации наночастиц-кубов в органе.
«В данной работе мы демонстрируем, что воздействие нано-кубов и их кластеров приводит к цитотоксичности в различных опухолевых клеточных линиях печени. Механизм токсического эффекта связан с прогрессирующей проницаемостью мембран лизосом в гепатоцитах, что провоцирует процессы апоптоза и аутофагии — клеточной гибели, —рассказал один из соавторов исследования, заведующий лабораторией «Биомедицинские наноматериалы» НИТУ «МИСиС» Максим Абакумов.
Как подчеркивают авторы исследования, гепатотоксичность — негативное воздействие веществ на клетки печени — является одной из наиболее распространенных причин изъятия лекарств с рынка, на которые приходится ~ 30% таких случаев.
Ранее разработчики показали, что можно избежать захвата наночастиц клетками печени с помощью использования особых образований — нано-кластеров. Таким образом, при использовании кубических наночастиц оксида железа в медицинских целях, необходимо точно соблюдать дозировку препаратов на их основе.