Анализ морфологических и морфометрических характеристик стенки желудка мышей при пероральном введении наночастиц оксида железа

Наночастицы оксида железа привлекают внимание в научной среде из-за широкого спектра их уникальных физико-химических свойств, получаемых в ходе различных методов синтеза. Однако их воздействие на организм при пероральном введении изучено недостаточно. Цель исследования - изучение морфологических и морфометрических характеристик слизистой оболочки желудка лабораторных мышей при использовании синтетических и биогенных наночастиц оксида железа в качестве кормовой добавки. Материалы и методы. В работе были использованы синтетические (без оболочки) и биогенные (инкапсулированные) наночастицы оксида железа. Исследование проводилось на лабораторных мышах (55 особей), разделенных на 3 группы. 1 группа мышей (15 особей) - интактные животные, получавшие стандартное кормление; 2 группа (20 особей) получала корм с синтетическими наночастицами; 3 группа (20 особей) получала корм с биогенными наночастицами. Длительность эксперимента составляла 36 суток. Забор образцов осуществляли на 1, 22 и 36 сутки. Окрашивание гистологических срезов осуществляли гематоксилин-эозином и по Перлсу. Морфометрический анализ препаратов выполнялся в программе «ВиодеоТесТ - Морфология 7.0». Результаты. При пероральном поступлении в организм наночастиц оксида железа в обеих группах обнаружены следующие патологические изменения слизистой оболочки желудка: лимфогистиоцитарная инфильтрация, кровоизлияния, расширение желудочных желез, кисты и дистрофические изменения клеток поверхностного эпителия. При этом у животных 3 группы на 36 сутки отмечались очаги атрофического гастрита и выраженные очаги деструкции желудочных желез. Заключение. Поступление как синтетических, так и биогенных наночастиц оксида железа в желудочно-кишечный тракт в течение 36 дней вызывают патологические изменения ткани желудка в виде метаплазии эпителия с дистрофическими изменениями в желудочных железах.

наночастицы оксида железа синтетические, наночастицы оксида железа биогенные, стенка желудка, морфометрия, морфология

1. Zhang L., Zhao D. Applications of nanoparticles for brain cancer imaging and therapy. J Biomed Nanotechnol. 2014;10(9):1713-31. doi: 10.1166/jbn.2014.1896.

2. Mittal A., Roy I., Gandhi S. Magnetic nanoparticles: an overview for biomedical applications. Magnetochemistry. 2022;8(9):107. doi: 10.3390/magnetochemistry8090107.

3. Öztürk K, Kaplan M., Çalış S. Effects of nanoparticle size, shape, and zeta potential on drug delivery.Int J Pharm. 2024;666:124799. doi: 10.1016/j.ijpharm.2024.124799.

4. Hua S. Advances in Oral Drug Delivery for Regional Targeting in the Gastrointestinal Tract - Influence of Physiological, Pathophysiological and Pharmaceutical Factors. Front Pharmacol. 2020;11:524. doi: 10.3389/fphar.2020.00524.

5. Ghosh R., Arcot J. Fortification of foods with nano-iron: its uptake and potential toxicity: current evidence, controversies, and research gaps. Nutr Rev. 2022;80(9):1974-84. doi: 10.1093/nutrit/nuac011.

6. Voss L, Hsiao I.L., Ebisch M. et аl. The presence of iron oxide nanoparticles in the food pigment E172. Food Chem. 2020;327:127000. doi: 10.1016/j.foodchem.2020.127000.

7. Zhang Q., Wu W., Zhang J., Xia X. Eradication of Helicobacter pylori: The power of nanosized formulations. Nanomedicine. 2020;15(5):527-542. doi: 10.2217/nnm-2019-0329.

8. Zhu X., Su T., Wang S. et аl. New Advances in Nano-Drug Delivery Systems: Helicobacter pylori and Gastric Cancer. Front Oncol. 2022;12:834934. doi: 10.3389/fonc.2022.834934.

9. Date A.A., Hanes J., Ensign L.M. Nanoparticles for oral delivery: Design, evaluation and state-of-the-art. J Control Release. 2016;240:504-526. doi: 10.1016/j.jconrel.2016.06.016.

10. Maisel K., Ensign L., Reddy M. et аl. Effect of surface chemistry on nanoparticle interaction with gastrointestinal mucus and distribution in the gastrointestinal tract following oral and rectal administration in the mouse. J Control Release. 2015;197:48-57. doi: 10.1016/j.jconrel.2014.10.026.

11. Banerjee A., Qi J., Gogoi R. et аl. Role of nanoparticle size, shape and surface chemistry in oral drug delivery. J Control Release. 2016;238:176-185. doi: 10.1016/j.jconrel.2016.07.051.

12. Garcia-Fernandez J., Turiel D., Bettmer J. et аl. In vitro and in situ experiments to evaluate the biodistribution and cellular toxicity of ultrasmall iron oxide nanoparticles potentially used as oral iron supplements. Nanotoxicology. 2020;14(3):388-403. doi: 10.1080/17435390.2019.1710613.

13. Egbuna C., Parmar V.K., Jeevanandam J. et al. Toxicity of nanoparticles in biomedical application: nanotoxicology. J Toxicol. 2021;9954443. doi: 10.1155/2021/9954443.

14. Stolyar S.V., Kolenchukova O.A., Boldyreva A.V. et al. Biogenic ferrihydrite nanoparticles: synthesis, properties in vitro and in vivo testing and the concentration effect. Biomedicines. 2021;9(3):323. doi: 10.3390/biomedicines9030323.

15. Mohamed E.K., Fathy M.M., Sadek N.A. et al. The effects of rutin coat on the biodistribution and toxicities of iron oxide nanoparticles in rats. J Nanopart Res. 26:49. doi: 10.1007/s11051-024-05949-w.

16. Göring J., Schwarz C., Unger E. et al. The Long-Term Impact of Polysaccharide-Coated Iron Oxide Nanoparticles on Inflammatory-Stressed Mice. J. Xenobiot. 2024;14:1711-1728. doi: 10.3390/jox14040091.

17. Vakili-Ghartavol R., Momtazi-Borojeni A.A., Vakili-Ghartavol Z. et al. Toxicity assessment of superparamagnetic iron oxide nanoparticles in different tissues. Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology. 2020;48(1):443-51. doi: 10.1080/21691401.2019.1709855.

18. Kireeva A.V., Kolenchukova O.A., Biryukova E.A. et al. Effect of synthetic and biogenic iron oxide nanoparticles on histopathological parameters of mouse kidneys. J Evol Biochem Phys. 2025;61:261-72. doi: 10.1134/S0022093025010211.

19. Chrishtop V.V., Mironov V.A., Prilepskii A.Y. et al. Organ-specific toxicity of magnetic iron oxide-based nanoparticles. Nanotoxicology. 2021;15(2):167-204. doi: 10.1080/17435390.2020.1842934.

20. Strugari A.F.G., Stan M.S., Gharbia S. et al. Characterization of nanoparticle intestinal transport using an in vitro co-culture model. Nanomaterials (Basel). 2018;9(1):5. doi: 10.3390/nano9010005.

21. Chamorro S., Gutiérrez L., Vaquero M.P. et al. Safety assessment of chronic oral exposure to iron oxide nanoparticles. Nanotechnology. 2015;26(20):205101. doi: 10.1088/0957-4484/26/20/205101.

22. González A., Gálvez N., Martín J. et al. Identification of the key excreted molecule by Lactobacillus fermentum related to host iron absorption. Food Chem. 2017;228:374-80. doi: 10.1016/j.foodchem.2017.02.008.

23. Skolmowska D., Głąbska D. Analysis of heme and non-heme iron intake and iron dietary sources in adolescent menstruating females in a national polish sample. Nutrients. 2019;11(5):1049. doi: 10.3390/nu11051049.

24. Skrypnik K., Bogdański P., Sobieska M. et al. Hepcidin and erythroferrone correlate with hepatic iron transporters in rats supplemented with multispecies probiotics. Molecules. 2020;25(7):1674. doi: 10.3390/molecules25071674.

25. Portilla Y., Mellid S., Paradela A. et al. Iron oxide nanoparticle coatings dictate cell outcomes despite the influence of protein coronas. ACS Appl Mater Interfaces. 2021;13(7):7924-44. doi: 10.1021/acsami.0c20066.

26. des Rieux A., Ragnarsson E.G., Gullberg E. et al. Transport of nanoparticles across an in vitro model of the human intestinal follicle associated epithelium. Eur. J. Pharmaceut. Sci. 2005; 25(4-5):455-465. doi: 10.1016/j.ejps.2005.04.015.

27. Carr K.E., Smyth S.H., McCullough M.T. et al. Morphological aspects of interactions between microparticles and mammalian cells: intestinal uptake and onward movement. Prog Histochem Cytochem. 2012;46(4):185-252. doi: 10.1016/j.proghi.2011.11.001.

28. Wang X., Gong J., Tan W. et al. Adsorption of proteins on oral Zn2+ doped iron oxide nanoparticles in mouse stomach and in vitro: triggering nanoparticle aggregation. Nanoscale. 2020;12(44):22754-67. doi: 10.1039/d0nr06315k.

29. Wu L., Wen W., Wang X. et al. Ultrasmall iron oxide nanoparticles cause significant toxicity by specifically inducing acute oxidative stress to multiple organs. Part Fibre Toxicol. 2022;19:24. doi: 10.1186/s12989-022-00465-y.

30. Raĭkher Yu.L., Stepanov V.I., Stolyar S.V. et al. Magnetic properties of biomineral particles produced by bacteria Klebsiella oxytoca. Physics of the Solid State. 2010;52:298-305. doi: 10.1134/S1063783410020125.

31. Vandebriel R.J., Vermeulen J.P., van Engelen L.B. et al. The crystal structure of titanium dioxide nanoparticles influences immune activity in vitro and in vivo. Part Fibre Toxicol. 2018;15:9. doi: 10.1186/s12989-018-0245-5.