مجله پژوهشهای جانوری (مجله زیست شناسی ایران)(علمی)

بررسی اثرات سمیتی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم بر پارامتر‎های خونی و سرمی موش سفید آزمایشگاهی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 1. دانشجوی کارشناسی ارشد فیزیولوژی جانوری، دانشکده علوم پایه ، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

با پیشرفت فناوری نانو و کاربرد‎های گسترده نانوذرات دی اکسید تیتانیوم در صنایع مختلف، نگرانی در مورد اثرات سمیتی آن‎ها بر محیط زیست و سلامتی انسان وجود دارد. هدف از این مطالعه بررسی اثرات سمیتی نانوذرات دی اکسید تیتانیوم بر پارامتر‎های خونی و سرمی در موش است. در این مطالعه تجربی، 28 سر موش سوری نر نژاد بالب سی، به چهار گروه شامل یک گروه شاهد و سه گروه آزمایشی تقسیم شدند. نانوذرات دی اکسید تیتانیوم (با غلظت‎های 50، 100 و 300 میلی گرم بر کیلوگرم) به مدت 14 روز به صورت دهانی به موش‎ها خورانده شد. در پایان دوره، میزان پارامتر‎های خونی و سرمی اندازه گیری شدند. نتایج حاصل افزایش قابل توجهی در میزان سلول های سفید خون در گروه دریافت کننده از تمام غلظت های نانوذرات دی اکسید تیتانیوم نسبت به گروه کنترل مشاهده شد ولی در تعداد گلبول های قرمز کاهش مشاهده گردید. میزان هموگلوبین، MCV و نوتروفیل‎ها در غلظت 300 میلی گرم بر کیلوگرم افزایش معنی‎داری را نشان داد ولی میزان پلاکت‎ها، هماتوکریت، لنفوسیت‏ها، گلوکز و کراتینین به صورت معنی داری کاهش یافتند (P<0.05). یافته‌ها نشان داد که نانوذرات دی اکسید تیتانیوم سبب اثرات مضری در پارامترهای خونی و سرمی به صورت وابسته به دوز می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Evaluation the toxicity of Titanium dioxide nanoparticles on hematological and biochemical parameters in mice

نویسندگان [English]

  • Parvin Sheydaei 1
  • Abolfazl Bayrami 2
  • Samira Arbabi 1

1 1. Department of Biolgy, faculty of Basic Sciences, University of Mohageghe Ardabili, Ardabili ,Iran

2 University of mohaghegh_e_ardabili, Ardabil, lran

چکیده [English]

Considering the development of nanotechnology and extensive use of nanoparticles in different fields of industry, there are concerns about their toxic effects on the environment and human health. The objective of this study was to evaluate the toxicity of titanium dioxide nanoparticles (TiO2-NP) on the hematological and serum parameters of mice. In the present study, 28 adult male mice BALB/c, were divided into four groups; includes a control group and three experimental groups. TiO2 nanoparticles (in concentrations of 50, 100 and 300 mg/Kg) were administered orally to mice for 14 days. Hematological and serum parameters were studied in the collected blood samples. The results showed that all doses of TiO2 nanoparticles increased significantly white blood cells level compared with the control group but the number of red blood cells decreased. Hemoglobin, MCV and neutrophils at concentration of 300 mg/kg showed significant increase but platelets, hematocrit, lymphocytes, glucose and creatinine significantly decreased (p < 0.05). Findings showed that TiO2 nanoparticles cause harmful effects on the hematological and serum parameters in mice in a dose-dependent manner.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "Titanium dioxide nanoparticles"
  • "Blood factors"
  • "Serum factors"
  • "Mice"

بررسی اثرات سمیتی نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم بر پارامتر‎های خونی و سرمی موش سفید آزمایشگاهی

پروین شیدایی، ابوالفضل بایرامی* و  سمیرا اربابی

ایران، اردبیل، دانشگاه محقق اردبیلی، دانشکده علوم پایه، گروه زیست‌شناسی

تاریخ دریافت: 18/5/96           تاریخ پذیرش: 4/10/96

چکیده

با پیشرفت فناوری نانو و کاربرد‎های گسترده نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم در صنایع مختلف، نگرانی در مورد اثرات سمیتی آن‎ها بر محیط‌زیست و سلامتی انسان وجود دارد. هدف ازاین مطالعه بررسی اثرات سمیتی نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم بر پارامتر‎های خونی و سرمی در موش است.دراین مطالعه تجربی، 28 سر موش سوری نر نژاد بالب سی، به چهار گروه شامل یک گروه شاهد و سه گروه آزمایشی تقسیم شدند. نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم (با غلظت‎های 50، 100 و 300 میلی‌گرم بر کیلوگرم) بمدت 14 روز بصورت دهانی به موش‎ها خورانده شد. در پایان دوره، میزان پارامتر‎های خونی و سرمی اندازه‌گیری شدند. نتایج حاصل افزایش قابل‌توجهی در میزان سلول‌های سفید خون در گروه دریافت‌کننده از تمام غلظت‎های نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم نسبت به گروه کنترل مشاهده شد ولی در تعداد گلبول‌های قرمز کاهش مشاهده گردید. میزان هموگلوبین، MCV و نوتروفیل‎ها در غلظت 300 میلی‌گرم بر کیلوگرم افزایش معنی‎داری را نشان داد ولی میزان پلاکت‎ها، هماتوکریت، لنفوسیت‏ها، گلوکز و کراتینین بصورت معنی‌داری کاهش یافتند (05/0P<). یافته‌ها نشان داد که نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم سبب اثرات مضری در پارامترهای خونی و سرمی بصورت وابسته به دوز می‌گردد.

واژه‌های کلیدی: نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم، پارامترهای خونی، پارامترهای سرمی، موش

* نویسنده مسئول، تلفن: 09144559954 ، پست الکترونیکی: abolfazlbayrami@gmail.com

مقدمه

 

فناوری‎های نانو با ایجاد مواد جدید، امید جدیدی برای مهندسین محیط‌زیست برای مقابله با آلودگی محیط‌زیست را فراهم نموده است (22). بااین‌حال قرارگرفتن مصرف‌کنندگان و گروه‌های حساس در معرض آن‎ها، نگرانی در مورد تولید و استفاده از آن‎ها را افزایش می‎دهد (14). با گذر از میکروذرات به نانوذرات، برخی خواص فیزیکی ازجمله نسبت سطح به حجم و رسیدن به قلمرو و اثرات کوانتومی تغییر خواهد کرد. افزایش سطح نسبت به حجم موجب برتری رفتار اتم‎های خارجی نسبت به اتم‎های داخلی می‎شود. این رفتار بر خواص شیمیایی ذرات تأثیر می‏گذارد (19). نانوذرات باتوجه به عملکرد نوری و الکتریکی خاص خود، دارای طیف گسترده‎ای از برنامه‎های کاربردی در زمینه‎های بسیاری از ابزار تشخیصی و درمانی هستند (10). تیتانیوم ازجمله فلزاتی هستند که بطور گسترده‎ای استفاده می‌شوند و نهمین عنصر فراوان روی پوسته زمین می‎باشد که می‎تواند وارد زنجیره غذایی بعنوان سفیدکننده در محصولات لبنی، شکلات، پودر شیر، محصولات سویا، سوسیس و سایر مواد شده است. برآورد شده که روزانه حدود 300 میلی‌گرم تیتانیوم در مواد غذایی مورداستفاده قرار می‌گیرد (23). نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم در حال حاضر به‌صورت صنعتی در محصولات متعدد مصرفی ازجمله رنگ‎ها، مواد غذایی، مواد آرایشی و بهداشتی (13)، خمیردندان و ضدعفونی‌کننده‌های محیط‌زیست مورداستفاده قرار می‎گیرد (14) همچنین در درمان تومور، دارورسانی و انتقال ژن به سلول‎ها و بافت‏ها استفاده می‎شود (27). شواهد زیادی در مورد خطرات بالقوه‏ی نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم بر سلامتی و محیط‌زیست بدلیل خواص فیزیکوشیمیایی ازجمله شکل، اندازه، ویژگی‎های سطحی و ساختار درونی آن‎ها وجود دارد (20). این ذرات از طرق مختلف ازجمله استنشاق، نفوذ پوستی و خوراکی وارد بدن می‎شوند (8). در دستگاه گوارش توسط بافت لنفاوی روده جذب‌شده و وارد رگ خونی می‎شود و براحتی در سراسر بدن توزیع‌شده و ممکن است به غشای سلولی نفوذ کرده و وارد میتوکندری شوند و در مسیرهای انرژی میتوکندری شامل فسفریلاسیون اکسیداتیو و گلیکولیز اختلال ایجاد کرده و درنتیجه گونه‎های فعال اکسیژن ایجادشده موجب آسیب اکسیداتیو در بدن می‎شود (10). خون یک شاخص مفید در ارزیابی سلامت عمومی انسان است و شاخص‌های خون‌شناسی بعنوان ابزار تشخیص برای بررسی تغییرات فیزیولوژیکی، پاتولوژیکی و متابولیکی در سیستم‌های زنده استفاده می‌شوند زیرا سیستم گردش خون در ارتباط با محیط خارجی قرار دارند (23). در حال حاضر خطرات بالقوه غلظت‎های بالای نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم و اثرات آن‎ بر فاکتور‎های خونی که نقش اصلی در ایمنی، انتقال گاز‌های تنفسی و اعمال متابولیکی در بدن دارند در فاصله زمانی مختلف کمتر شناخته شده است. همچنین باتوجه به کاربرد‌های زیاد نانو مواد در صنایع مختلف و همچنین تأثیرات مخرب نانوذرات بر روی موجود زنده پژوهش دراین زمینه اهمیت زیادی دارد. ازاین‌رو دراین پژوهش اثرات نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم بر فاکتور‌های خونی و سرمی موش مورد ارزیابی قرارگرفت.

مواد و روشها

حیوانات: این مطالعه از نوع تجربی بود. تعداد 28 سر موش سفید نر نژاد بالب سی، با وزن 35-40 گرم از خانه حیوانات دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران خریداری شدند. حیوانات در قفس‎های مخصوص و بر بستری از پوشال در شرایط کنترل‌شده (درجه حرارت 1±22 درجه سلسیوس و رطوبت نسب %60 ±10، شرایط نوری 12 ساعت روشنایی و 12 ساعت تاریکی) با دسترسی آسان به آب و غذای کافی نگهداری شدند. حقوق حیوانات براساس دستورالعمل‎های کمیته‎های اخلاقی دانشگاه محقق اردبیلی رعایت گردید.

جهت انجام این مطالعه نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم با میانگین قطر 20 نانومتر و با خلوص 99% و به رنگ سفید از پیش‌گامان نانومواد مشهد خریداری شد و در آب مقطر (3/0 میلی‌لیتر) تحت امواج فراصوت بمدت 20 دقیقه حل گردید.

گروه‎های آزمایشی: حیوانات موردنظر بصورت تصادفی در چهار گروه 7 سری تقسیم شدند که شامل گروه شاهد که به میزان 3/0 میلی‌لیتر آب مقطر دریافت کردند. گروه دوم، سوم و چهارم بترتیب 50، 100 و 300 میلی‌گرم بر کیلوگرم نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم به ازای وزن بدن دریافت کردند. تزریقات بمدت 14 روز پشت سر هم بصورت دهانی تکرار شد (24). در پایان مطالعه حیوانات با کتامین و زایلازین بیهوش شدند. خونگیری از طریق قطع سر (بدون آسیب‌های متابولیکی صورت می‌گیرد.) انجام گرفت.

آزمایشات خونی: نمونه خون در داخل لوله‌آزمایش حاوی هپارین جمع‌آوری شد. سپس فاکتور‎های خونی شامل سلول‎های سفید خون، درصد لنفوسیت‌ها، درصد مونوسیت‌ها، درصد نوتروفیل‌ها، تعداد سلول‌های قرمز، هموگلوبین، هماتوکریت، پلاکت، MCV،  MCHو MCHC توسط سل کانتر (SYSMEX KX-2, Japan) اندازه‌گیری شد.

آزمایشات سرمی: نمونه‌های خون در لوله‎های فاقد ماده ضد انعقاد ریخته شد. نمونه خون برای لخته شدن بمدت یک ساعت در دمای آزمایشگاهی قرارگرفت. سپس نمونه‎ها بمدت 20 دقیقه با دور 3000 سانتریفوژ شد. بعد از جداسازی سرم از لخته خون بوسیله سمپلر، میزان گلوکز و کراتینین با دستگاه اتوآنالایزر و کیت‌های گلوکز و کراتینین شرکت نوین آزما پژوهان اندازه‌گیری شدند.

آنالیز آماری: نتایج بدست آمده در این تحقیق بصورت میانگین ± انحراف استاندارد (SEM±Mean) ارائه شده است. برای مقایسه داده‌های بدست آمده از نرم‌افزار آماری SPSS و آنالیز واریانس یک‌طرفه ANOVA)) و جهت مقایسه میانگین گروه‎ها از آزمون تعقیبی دانکن استفاده گردید(28) و سطح05/0P< ازنظر آماری معنا‎دار در نظر گرفته شد.

نتایج

در مطالعه حاضر سمیت نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم بر پارامتر‌های خونی مورد ارزیابی قرارگرفت. نتایج حاصل تغییرات قابل‌ملاحظه‌ای را در میزان پارامتر‌های خونی نشان داد. همان‌طور که در جدول 1 مشاهده می‌شود میزان سلول‌های سفید خون با افزایش غلظت نانوذرات، افزایش یافت. و این افزایش در غلظت 100 میلی‌گرم بر کیلوگرم نسبت به گروه کنترل معنادار است. میزان سلول‎های قرمز خون در تمامی گروه‌ها نسبت به گروه کنترل با افزایش غلظت نانوذرات کاهش یافت و این کاهش در غلظت‎های 100 و 200 میلی‌گرم برکیلوگرم تغییرات معناداری را در سطح (05/0P<)  نشان داد. میزان هموگلوبین و MCV با افزایش غلظت نانوذرات افزایش یافت و این افزایش در 100 و 300 میلی‌گرم بر کیلوگرم نسبت به گروه کنترل معنادار است. میزان پلاکت در غلظت 300 میلی‌گرم بر کیلوگرم افزایش معناداری را نشان می‌دهد. میزان هماتوکریت در غلظت‌های 200 و 300 میلی‌گرم بر کیلوگرم کاهش معناداری را در سطح (05/0P<) نشان داد. تعداد لنفوسیت‎ها در غلظت‌های بالا (300 میلی‌گرم بر کیلوگرم) بصورت معنادار کاهش یافت. تعداد نوتروفیل‌ها در غلظت 300 میلی‌گرم بر کیلوگرم افزایش معناداری را در سطح (05/0P<) نشان داد. (جدول1). بررسی تغییرات میزان گلوکز خون موش‌های در معرض نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم در نمودار 1 نشان می‏دهد که میزان گلوکز در غلظت‏های پایین افزایش‌یافته و این افزایش نسبت به گروه کنترل در سطح05/0P< معنا‏دار است. در غلظت‎ 300 میلی‌گرم بر کیلوگرم کاهش معناداری را در سطح 05/0 P< نسبت به گروه کنترل نشان داد. (نمودار1)

 

 

 

نمودار 1- بررسی تغییرات میزان گلوکز خون در گروه‌های کنترلی و آزمایشی دریافت‌کننده نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم

جدول 1- غلظت فاکتورهای خونی در گروه شاهد و آزمایشی دریافت کننده نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم

 
   

 


        پارامترهای خونی                 کنترل    100 mg/kg            50 mg/kg                          300 mg/kg

 
   

 


WBC(103/μ                         7/0± 4            7/0± 9/4               1/4±7/6 *                     3/1±8/7

RBC(106/μl)                          2/0±8/7           3/0±2/7                 3/0±7/6 *                    5/0±9/5 *

            HGB(g/dl)             26/1±91/‌14       31/1± 26/14            21/1±1/15                 41/1±5/15*

PLT*10*(103/μl)                                2/82±3/820      3/120±4/830                     9/101±1/771                   9/131±2/750*

                  HCT(%)             8/0±8/34            6/0±8/38              7 /0±9/29*                  1/0±1/26*

                  MCV(fL)            7/1±3/42          8/0±2/46                6/1±3/49                   7/0±2/51 *

              MCH(pg)                   4/0±15             5/0±7/14                6/0±4/15                   4/0±1/16

         MCHC(g/dl)                 7/0±31            8/0 ± 37*              6/0±2/32                   4/0±9/30

Lym(%)                                2/6±58             1/3 ±60                01/4±45/56                32/3±51*

Mono(%)                                          06/1±21/ 2         09/2 ± 66/2              05/1±1/3                  09/1±24/2

                   Neutro(%)              01/6±71/39        24/5±11/37               65/4±23/40              54/2± 43/47*

 
   

 


                   میانگین داده‌ها ± انحراف معیار. *تفاوت معنادار بین گروه کنترل و تیمار (05/0P<)

 

 

میزان کراتینین در غلظت 50 میلی‌گرم بر کیلوگرم افزایش معناداری و در غلظت 300 میلی‌گرم بر کیلوگرم کاهش معناداری را نسبت به گروه کنترل در سطح05/0P< نشان داد (نمودار 2).

 

 

نمودار 2- بررسی تغییرات میزان کراتینین خون در گروه‌های کنترلی و آزمایشی دریافت‌کننده نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم

 


بحث

نانو ذرات می‏توانند یکی از عوامل ایجادکننده سمیت در خون باشند. ورود نانوذرات اکسید فلزی در محیط‌زیست و زنجیره مواد غذایی قرارگرفتن در معرض آن‎ها را افزایش داده و ممکن است بر سلامتی تأثیر بگذارند (6). نانوذرات بدلیل داشتن اندازه فوق‌العاده کوچک، مشکل چندانی برای عبور از سد‌های فیزیولوژیکی درون بدن نداشته باشند و به‌این‌ترتیب بطور موثراز راه رگ‎های خون در بافت‌های بدن توزیع می‌شوند (1). هنگامی‌که نانوذرات وارد جریان خون می‎شوند بلافاصله با پروتئین‎های پلاسما و سلول‎های ایمنی بدن، فاکتور‌های انعقادی، پلاکت‌ها و سلول‌های خونی تعامل می‌کنند و موجب فعالیت‎های متعدد مانند کاهش یا افزایش تعداد سلول‌های خونی، خواص ضد میتوزی، تحریک استرس اکسیداتیو، کاهش فعالیت آنتی‌اکسیدانی سلول و افزایش تعداد سلول‎های در‎گیر در فرایندهای ایمنی می‎گردند (7و 11). جهت ارزیابی تغییرات میزان فاکتور‌های خونی، در پژوهش‎ حاضر اثر نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم با غلظت‌های50، 100و 300 میلی‎گرم بر کیلوگرم با قطر 20 نانومتر را بصورت دهانی و اندازه‌گیری میزان فاکتور‌های خونی و سرمی موردمطالعه قرارگرفت. براساس نتایج حاصل میزان سلول‎های سفید خون، نوتروفیل و مونوسیت در مقایسه با گروه کنترل در غلظت بالای نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم افزایش یافت. ولی میزان لنفوسیت‎ها کاهش یافت. مطالعات نشان می‎دهد نانوذرات بدلیل سطح بزرگتر و درنتیجه نفوذ بیشتر به غشای سلول در غلظت‎های بالاتر، می‎توانند به میتوکندری سلول‎های سفید خون نفوذ کرده و در فعالیت آنزیمی آن‎ها اختلال ایجاد کنند (7). همچنین این ذرات در مونوسیت‎های خون محیطی باعث تولید اینترلوکین 1 شده و آن‎ها را فعال می‎کند و موجب فعال شدن فاکتورهای پیش التهابی می‎شوند. گونه‎های فعال اکسیژن تولیدشده توسط نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم موجب شکست ‌DNA‌ در لنفوسیت‎ها شده و از رونویسی آن جلوگیری می‎کند (20). نتایج مطالعات نشان داد که نانوذرات از طریق فاگوسیتوز وارد لنفوسیت‎ها می‌شوند و در سیتوپلاسم پراکنده‌شده و موجب ایجاد التهاب می‎گردند (19). همچنین گونه‎های فعال اکسیژن که توسط نانوذرات تولید می‌شوند موجب مهار N-‎استیل سیستئین لنفوسیت‎ها شده و به DNA آسیب وارد می‎کند و حیات سلول را کاهش می‎دهد (15). محققان دیگر گزارش کردند که نانوذرات موجب فعال شدن آنزیم‎های کاسپازی میتوکندریایی بخصوص کاسپاز 3 در سلول‎های سرطانی لنفاوی می‎شود و باعث مرگ سلولی یا آپوپتوز در آن‌ها می‌گردند (7). در تحقیقی که توسط داون و همکاران انجام‌گرفته است، تجویز داخل معدی با دوز بالای نانوذره دی اکسید تیتانیوم موجب کاهش تکثیر لنفوسیت‎ها می‎شود و در عملکرد ایمنی موش اختلال ایجاد کرده و پاسخ ایمنی را مهار می‌کند (9). در بسیاری از موارد تنش‎های فیزیولوژیک می‎تواند منجر به کاهش تعداد لنفوسیت‎ها و افزایش نسبت نوتروفیل‎ها شود. از طرف دیگر در اثر غلظت‌های بالای نانوذرات تعداد نوتروفیل‎ها بمنظور فاگوسیتوز ذرات ورودی به بدن افزایش می‌یابد (2). واسانتاراجا و همکاران نشان دادند استفاده از نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم سبب کاهش میزان لنفوسیت‎ها و مونوسیت‌ها در غلظت‌های بالا می‌شود (23). یو و همکاران در پژوهشی در سال 2013 اثبات کردند که میزان گلبول‌های سفید خون در موش‌های دریافت‌کننده‌ی نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم در غلظت 300 میلی‌گرم بر کیلوگرم بدلیل ضایعات ایجادشده در طحال و کبد کاهش می‌یابد (24). مطالعات صورت گرفته توسط حبیبیان و همکاران نشان داد که میزان سلول‌های سفید خون و لنفوسیت‌ها در غلظت 100 میلی‌گرم بر کیلوگرم در 15 روز کاهش‌یافته است (12). دراین مطالعه میزان سلول‌های قرمز، پلاکت، هماتوکریت بصورت معنا‎داری کاهش یافتند. همچنین نانوذرات می‌توانند به سیستم عروقی واردشده و با سلول‌های خونی تعامل داشته باشند و اثرات منفی بر ساختار فیزیولوژیکی سلول‌ها ایجاد کنند درنتیجه می‎توانند سلول‎های خونی بخصوص سلول‎های قرمز خون را کاهش ‎دهند. از طرف دیگر قطر بسیار کمتر نانوذرات باعث واکنش‌پذیری بیشتر آن‎ها شده و اثرات مولکولی را در سلول افزایش می‎دهد (23). افزایش واکنش‌پذیری اکسیدکننده‌ها، اتم اکسیژن را از اسید چرب حذف کرده و منجر به پراکسیداسیون لیپیدی غشا می‎شود درنتیجه موجب تغییر در نفوذپذیری غشا و سیالیت آن‎ها می‎گردد (25) این عوامل به غشای سلولی آسیب وارد کرده و سطح آنتی‌اکسیدانی گونه‎های فعال اکسیژن را افزایش می‌دهد و درنهایت منجر به مرگ سلولی می‎گردد (17). رادیکال‎های اکسیژن باعث شکست زنجیره DNA و اکسیداسیون پروتئین می‎شود (25). استرس اکسیداتیو ایجادشده توسط نانوذرات موجب تغییر شکل و از دست دادن حالت ارتجاعی غشا و انعطاف‌پذیری، تورم و افزایش حجم و درنهایت آسیب به غشا می‎شود (21). همچنین اثرات منفی بر ساختار فیزیولوژی سلول‎ها، متابولیسم اکسیداتیو، ساختار چربی غشا و عملکرد آن گذاشته و موجب همولیز می‌گردد (7). مطالعات صورت گرفته بیانگر این است که افزایش غلظت هموگلوبین می‌تواند بدلیل کاهش حجم پلاسما باشد (3). کاهش قابل‌توجه سلول‎های قرمز خون ناشی از نانوذرات در غلظت‏های بالای نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم باعث کاهش قابل‌توجهی در محتوای اکسیژن خون می‎شود پس‌ازآن ممکن است متابولیسم و پاسخ‎های ایمنی را کاهش دهد. مطالعات محققان نشان داد، MCV بدلیل وقفه در دوره میتوزی و آسیب به DNA افزایش می‎یابد (23). دوان و همکاران در سال 2010 گزارش کردند که کاهش سلول‌های قرمز خون و افزایش MCV در اثر کم‌خونی ناشی از نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم ایجاد می‌شود (9). رضایی زارچی بیان کرد که نانونقره باتوجه به غلظت استفاده‌شده از آن توانست بطور مؤثری در عملکرد انعقادی پلاکت‏ها ازجمله تجمع پلاکت‎ها و چسبیدن پلاکت‎ها به همدیگر اختلال ایجاد ‏کنند که مربوط به تغییر ساختمانی اینتگرین سطح پلاکت و فسفوپروتئین موجود در پلاکت‎ها است. نانوذرات نقره می‎توانند بداخل پلاکت‎ها نفوذ کرده و فضاهای واکوئولی و گرانول‎ها را اشغال نموده و مانع گسترش هیالوپلاسمیک و کاهش تجمع پلاکتی شوند (19). همچنین محققان دیگر به این نتیجه رسیدند که نانولوله‎های کربنی موجب تجمع پلاکتی می‎شوند و ترومبوز را افزایش می‎دهند (16). یو و همکاران در سال 2013 گزارش کردند که در اثر نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم در موش میزان سلول‎های قرمز خون کاهش یافت (24). در مطالعه زو و همکاران تجویز خوراکی نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم به موش در طی 90 روز و با غلظت‎های مختلف نشان داد که میزان و سلول‏های قرمز خون کاهش‌یافته است که با نتایج ما مطابقت دارد (26). واسانتاراجا در سال 2015 گزارش کرد که در اثر تجویز خوراکی نانوذرت دی‌اکسید تیتانیوم در 14 روز بصورت خوراکی میزان سلول‏های قرمز خون کاهش‌یافته است و MCV افزایش‌یافته است (23). رضایی و همکاران در سال 2011 گزارش کردند که میزان سلول‎های قرمز خون و هماتوکریت در حضور نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم کاهش‌یافته است (18). در بررسی ما میزان گلوکز در حضور نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم، غلظت‏های پایین افزایش و در غلظت‏های بالا کاهش می‎یابد. که آلکالادی و همکاران به این نتیجه رسیدند به علت تأثیر نانوذرات بر بیان ژن انسولین است که موجب افزایش ترشح انسولین می‌شود (4). همچنین محققان دیگر گزارش کردند که نانوذرات تیتانیوم دی‌اکسید تیتانیوم آسیب‎های جدی به کبد وارد کرده و در تعادل گلوکز در موش اختلال ایجاد می‏کند (10). آمارا و همکاران در سال 2013 به این نتیجه رسید که سطح گلوکز در اثر نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم کاهش می‏یابد (5). بن سلاما و همکارانش در سال 2015 گزارش کرد که میزان گلوکز در حضور نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم کاهش‌یافته است (9)، که با نتایج ما مطابقت دارد.

نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم در غلظت‎های بالا (300 میلی‌گرم بر کیلوگرم) به علت ایجاد استرس اکسیداتیو زیاد در اثر تولید رادیکال‏های آزاد، اثر سمیتی بیش‏تری بر پارامتر خونی و سرمی در مقایسه با غلظت‎های پایین دارند. استفاده ازنانوذرات که منجر به ورود آن به بدن انسان گردد در شرایط آزمایشگاهی امکان ندارد ولی اخیراً داروهای گیاهی و شیمیایی که با حامل‎های نانوذره وارد بدن انسان می‎گردند در حال بررسی است و کارهای آزمایشگاهی روی آن در حال انجام می‌باشد. لذا علاوه بر ورود ناخواسته نانوذرات از طریق لوازم بهداشتی، پوشاک و حتی محصولات کشاورزی امکان استفاده از داروهایی که بر پایه نانوذرات تهیه شدند نیز وجود خواهد داشت. بااین‌وجود، تعمیم نتایج در انسان به مطالعات بیش‎تری نیاز دارد.

تشکر و قدردانی

بدین‌وسیله از معاونت محترم پژوهشی دانشگاه محقق اردبیلی به خاطر حمایت مالی این تحقیق قدردانی می‎شود.

  1. حامدی، م.، فتاحیان دهکردی، ر.، حیدرنژاد، م.، و مبینی دهکردی، م.، 1395، اثر نانوذرات اکسید روی بر فاکتور التهابی TGF-B، میزان بیوشیمیایی LDH سرمی و تغییرات بافتی در کبد موش، مجله پژوهشهای جانوری (مجله زیست‌شناسی ایران)، 1، صفحات 37- 45.
  2. رزم آرا، پ.، پیکان حیرتی، ف.، و درافشان، س.، 1393. اثر نانوذرات نقره بر برخی شاخص‌های خون‌شناسی گربه‌ماهی رنگین‌کمان (Pangasius hypophthalmus)، مجله سلول و بافت، شماره 5، صفحات 263-272.
  3. مرشدی، و.، کوچین، پ.، بهمنی، م.، یزدانی، م.، پورعلی، ح.، عشوری، ق.، و عضدی، م.، 1393. مقایسه تغییرات در هموگلوبین، هماتوکریت و تعداد گلبول‌های سفید و قرمز در طول محرومیت غذایی بچه تاس ماهیان سیبری (Acipenser baeri) و بچه فیل‌ماهیان (Huso huso) پرورشی، مجله پژوهشهای جانوری (مجله زیست‌شناسی ایران)، 2، صفحات 282-290.
    1. Alkaladi, A., Abdelazim, A .M., and Afifi, M., 2014. Antidiabetic activity of zinc oxide and silver nanoparticles on streptozotocin-induced diabetic rats, International journal of molecular sciences, 15, PP: 2015-23.
    2. Amara, S., Khemissi, W., Mrad, I., Rihane, N., Ben S. I., Mir, L. E., Jeljeli, M., Ben Rhouma, K., Abdelmelek, H., and Sakly, M., 2013. Effect of TiO2 nanoparticles on emotional behavior and biochemical parameters in adult Wistar rats, General physiology and biophysics, 32, PP: 229-34.
    3. Ben-Slama, I., Mrad, I., Rihane, N., Mir, L. E., Sakly, M., and Amara, S., 2015. Sub-acute oral toxicity of zinc oxide nanoparticles in male rats, Journal of Nanomedicin & Nanotechnology, 6, 1 p.
    4. Cheraghi, J., Hosseini, E., Hoshmandfar, R., and Sahraei, R., 2013. Hematologic parameters study of male and female rats administrated with different concentrations of silver nanoparticles, International Journal of Agriculture and Crop Sciences, 5, 789 p.
    5. Doudi, M., and Setorki, M., 2015. Influence of Titanium Dioxide Nanoparticles on Oxidative Stress and Pulmonary Dysfunction, Zahedan Journal of Research in Medical Sciences, 17 p.
    6. Duan, Y., Liu, J., Ma, L., Li, N., Liu, H., Wang, J., Zheng, L., Liu, C., Wang, X., Zhao, X., Yan, J., Wang, S., Wang, H., Zhang, X., and Hong, F., 2010. Toxicological characteristics of nanoparticulate anatase titanium dioxide in mice, Biomaterials, 31, PP: 894-9.
    7. Faddah, L. M., Baky, N. A., Al-Rasheed, N. M., and Al-Rasheed, N. M., 2013.  Biochemical responses of nanosize titanium dioxide in the heart of rats following administration of idepenone and quercetin, African Journal of Pharmacy and Pharmacology, 7, PP: 2639-51.
    8. Gaharwar, U. S., Paulraj, R., 2015. Iron oxide nanoparticles induced oxidative damage in peripheral blood cells of rat, Journal of Biomedical Science and Engineering, 8, 274 p.
    9. Habibian, S, Moshtaghian, J, Karimi, I, Hoseini, F, Imami, R, Sadeghi, H, and Nazarian Samani, Z, 2016, Pulmonary responses of rats exposed to titanium dioxide nanoparticles injected intratracheally, J Shahrekord Univ Med Sci, 18, PP: 19-30.
    10. Hamzeh, M., and Sunahara, G. I., 2013. In vitro cytotoxicity and genotoxicity studies of titanium dioxide (TiO2) nanoparticles in Chinese hamster lung fibroblast cells, Toxicology in Vitro, 27, PP: 864-73.
    11. Hong, F., Wang, L., Yu, X., Zhou, Y., Hong, J., and Sheng, L., 2015. Toxicological effect of TiO2 nanoparticle-induced myocarditis in mice, Nanoscale research letters, 10, 326 p.
    12. Kang, S. J., Kim, B. M., Lee, Y. J., and Chung, H. W., 2008. Titanium dioxide nanoparticles trigger p53‐mediated damage response in peripheral blood lymphocytes, Environmental and molecular mutagenesis, 49, PP: 399-405.
    13. Oosthuizen, M. A., 2010. Ultrastructural analyses of platelets and fibrin networks in BALB/c mice after inhalation of spherical and rod-shaped titanium nanoparticles, Int. J. Morphol, 28, PP: 1263-1271.
    14. Rad, J. S., Alfatemi, M. H., Rad, M. S., Rad, M. S., Sen, D. J., and Mohsenzadeh, S., 2013. In-vivo titanium dioxide (TiO2) nanoparticles effects on chromosomal abnormalities and lactate dehydrogenase activity, Am. J. Advan. Drug. Deliv, 1, PP: 232-7.
    15. Rezaei Zarchi, S., 2011. Effect of Titanium Dioxide Nanoparticles on the Amount of Blood Cells and Liver Enzymes in Wistar Rats, SSU_Journals, 19, PP: 618-26.
    16. Rezaei-Zarchi, S., Taghavi-Foumani, M. H., Razavi Sheshdeh, S. A., and Negahdary, M., 2013. The effect of silver nanoparticles on blood cells in male rats, Scientific Journal of Iranian Blood Transfusion Organization,10.
    17. Shi, H., Magaye, R., Castranova, V., and Zhao, J., 2013. Titanium dioxide nanoparticles: a review of current toxicological data, Particle and fibre toxicology, 10, 15 p.
    18. Simundic, M., Drasler, B., Sustar, V., Zupanc, J., Stukelj, R., Makovec, D., Erdogmus, D., Hagerstrand, H., Drobne, D., and Kralj-lqlic, V., 2013. Effect of engineered TiO2 and ZnO nanoparticles on erythrocytes, platelet-rich plasma and giant unilamelar phospholipid vesicles, BMC veterinary research, 9, 7 p.
    19. Vasantharaja, D., Ramalingam, V., Aadinaath Reddy, G. G., 2015. Oral toxic exposure of titanium dioxide nanoparticles on serum biochemical changes in adult male Wistar rats, Nanomedicine Journal, 2, PP: 46-53.
    20. Vasantharaja, D., Ramalingam, V., Aadinaath Reddy, G. G., 2015. Titanium dioxide nanoparticles induced alteration in haematological indices of adult male Wistar rats, J Acad Ind Res, 3, PP: 632-5.
    21. Xu, J., Shi, H., Ruth, M., Yu, H., Lazar, L., Zou, B., Yang, C., Wu, A., and Zhao, J., et al, 2013. Acute toxicity of intravenously administered titanium dioxide nanoparticles in mice, PloS one, 8, e70618 p.
    22. Yazdi, M. H., Masoudifar, M., Varastehmoradi, B., Mohammadi, E., Kheradmand, E., Homayouni, S., and Shahverdi, A. R., 2013. Effect of oral supplementation of biogenic selenium nanoparticles on white blood cell profile of BALB/c mice and mice exposed to X-ray radiation, Avicenna journal of medical biotechnology, 5, PP: 158-67.
    23. Zhao, X., Ze, Y., Gao, G., Sang, X., Li, B., Gui, S., Sheng, L., Sun, Q., Cheng, J., Cheng, Z., Hu, R., Wang, L., and Hong, F., 2013. Nanosized TiO2-induced reproductive system dysfunction and its mechanism in female mice, PLoS One, 8, e59378 p.
    24. Zucker, R. M., Massaro, E. J., Sanders, K. M., Degn, L. L., and Boyes, W. K., 2010. Detection of TiO2 nanoparticles in cells by flow cytometry, Cytometry Part A, 77, PP: 677-85.
    25. Arvanag, FM., Bayrami, A.,  Habibi-Yangjeh, A., Pouran, SR., 2019. A comprehensive study on antidiabetic and antibacterial activities of ZnO nanoparticles biosynthesized using Silybum marianum L seed extract, Materials Science and Engineering: C, 97, PP: 397-405.

مجله پژوهشهای جانوری (مجله زیست شناسی ایران)(علمی)
دوره 31، شماره 4
بهمن 1397
صفحه 396-404
  • تاریخ دریافت: 13 مرداد 1396
  • تاریخ بازنگری: 05 مهر 1396
  • تاریخ پذیرش: 05 آذر 1396