Сравнительная оценка лёгочной токсичности одностенных углеродных нанотрубок у крыс

Цель исследования — оценить острую токсичность одностенных углеродных нанотрубок (SWCNT), введённых крысам интратрахеально. Крысам вводили в лёгкие по 1 или 5 мг/кг одного из следующих контрольных веществ или типов частиц: (1) SWCNT; (2) частицы кварца (положительный контроль); (3) частицы карбонильного железа (отрицательный контроль); (4) фосфатно-солевой буферный раствор (PBS) с 1% Tween 80; (5) частицы графита (только для исследования ткани лёгких). Через 24 ч, 1 неделю, 1 и 3 месяца после введения у крыс, получавших PBS или частицы, исследовали биомаркеры в жидкости бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ), оценивали пролиферацию клеток и проводили гистопатологическое исследование ткани лёгких. Введение высокой дозы SWCNT (5 мг/кг) привело к гибели примерно 15% крыс в течение 24 ч. Причиной стала механическая обструкция верхних дыхательных путей введённой суспензией, а не собственная токсичность SWCNT для лёгких. Введение частиц кварца, по сравнению с контрольными веществами, значительно усиливало воспаление и цитотоксическое повреждение лёгких, а также повышало показатели пролиферации клеток паренхимы лёгких. После введения SWCNT наблюдались преходящие воспалительные реакции и повреждение клеток. По данным гистопатологического исследования, введение частиц кварца в дозе 5 мг/кг вызывало дозозависимое воспаление, сопровождавшееся накоплением пенистых альвеолярных макрофагов и утолщением ткани лёгких в местах обычного оседания частиц. Введение частиц карбонильного железа или графита не приводило к значимым неблагоприятным эффектам. После введения SWCNT у крыс возникали множественные очаговые гранулёмы, не зависевшие от дозы и свидетельствовавшие о реакции на инородное тело. Гранулёмы распределялись неравномерно и не прогрессировали после первого месяца. Наблюдение множественных очаговых гранулём, вызванных SWCNT, не согласуется со следующими данными и положениями: (1) отсутствие токсического воздействия на лёгкие по показателям лаважной жидкости; (2) отсутствие токсического воздействия на лёгкие по показателям пролиферации клеток; (3) отсутствие очевидной зависимости «доза—эффект»; (4) неравномерное распределение поражений; (5) закономерности токсического воздействия пыли на лёгкие; (6) возможное уменьшение выраженности эффектов со временем. Кроме того, результаты двух недавних исследований профессионального воздействия свидетельствуют о крайне низком уровне аэрозольного воздействия SWCNT на рабочих местах. Поэтому физиологическую значимость полученных результатов необходимо установить в исследовании ингаляционной токсичности.