Изменения спектральной мощности ЭЭГ крыс после интраперитонеального введения фторсодержащих производных фуллерена-60
Abstract
Фуллерены и их производные в будущем могут широко применяться в технике и ме-
дицине. В данной работе мы исследовали влияние фторсодержащих производных
фуллеренов-60 (фуллеренилов) на функциональное состояние мозга бодрствующих
крыс с помощью спектрального анализа ЭЭГ. Углеродные наночастицы вводили ин-
траперитонеально в дозе 100 мг/кг и спустя 3 минуты регистрировали ЭЭГ в течение
часа. В каждом опыте применяли только один из фуллеренилов, растворимых в ди-
метилсульфоксиде (C60F24, C60F(NO2), C60F48) или в воде (C60F36(NH2)12, C60[FNC5H5]+F-).
Данные, полученные при введении фуллеренилов, нормировали к значениям, по-
лученным в фоне, либо при введении диметилсульфоксида. Было установлено, что
фуллеренилы даже при итраперитонеальном введении проникают через гематоэнце-
фалический барьер, в краткие сроки значимо и на относительно длительный период
изменяют функциональное состояние головного мозга. Эти реакции различны и, ви-
димо, зависят от физико-химических особенностей углеродных наночастиц. В статье
обсуждаются результаты инъекции каждого из фуллеренилов.
дицине. В данной работе мы исследовали влияние фторсодержащих производных
фуллеренов-60 (фуллеренилов) на функциональное состояние мозга бодрствующих
крыс с помощью спектрального анализа ЭЭГ. Углеродные наночастицы вводили ин-
траперитонеально в дозе 100 мг/кг и спустя 3 минуты регистрировали ЭЭГ в течение
часа. В каждом опыте применяли только один из фуллеренилов, растворимых в ди-
метилсульфоксиде (C60F24, C60F(NO2), C60F48) или в воде (C60F36(NH2)12, C60[FNC5H5]+F-).
Данные, полученные при введении фуллеренилов, нормировали к значениям, по-
лученным в фоне, либо при введении диметилсульфоксида. Было установлено, что
фуллеренилы даже при итраперитонеальном введении проникают через гематоэнце-
фалический барьер, в краткие сроки значимо и на относительно длительный период
изменяют функциональное состояние головного мозга. Эти реакции различны и, ви-
димо, зависят от физико-химических особенностей углеродных наночастиц. В статье
обсуждаются результаты инъекции каждого из фуллеренилов.
About the Authors
Н. Каркищенко
1Научный центр биомедицинских технологий РАМН, Москва
Russian Federation
Russian Federation
Д. Сахаров
1Научный центр биомедицинских технологий РАМН, Москва
Russian Federation
Russian Federation
А. Филиппов
2Российский Научный Центр «Курчатовский институт», Москва
Russian Federation
Russian Federation
В. Соколов
2Российский Научный Центр «Курчатовский институт», Москва
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Батуев А.С. Высшие интегратив- ные системы мозга. - Л.: Наука, 254 с., 1981.
2. Добронравова И.С. Реорганиза- ция электрической активности мозга че- ловека при угнетении и восстановлении сознания (церебральная кома): Автореф. дис. … д-ра. биол. наук. - М.: ТОО «Ко- рина», с.18. 1996.
3. Думенко В.Н. Высокочастотные компоненты ЭЭГ и инструментальное обучение. - М.: Наука, с. 29, 2006.
4. Каркищенко Н.Н. Альтернативы биомедицины. Т. 2. Классика и альтерна- тивы фармакотоксикологии. - М.: Изд-во ВПК, с.355-381. 2007.
5. Кожечкин С.Н., Свидерская Н.Е., Коштоянц О.Х., Середенин С.Б. Влияние этанола в различных дозах на ЭЭГ крыс. Многопараметрический анализ // Экспе- рим. клин. фармакология, Т. 67, № 5, с. 46-50. 2004.
6. Преображенская Л.А., Иоффе М.Е. Влияние повреждения префрон- тальной коры на поведение собак в усло- виях конфликта между вероятностью и ценностью подкрепления // Фундамен- тальные и клинические аспекты интегра- тивной деятельности мозга: Материалы Межд. чтений, посвящ. 100-летию со дня рождения чл.-корр. АН СССР, акад. АнАрмССР Э.А. Асратяна: Москва, ИВНД и НФ РАН, 27-30 мая 2003 г. - М.: МАКС Пресс, с.186, 2003.
7. Черенкова Л.В., Юннатов Ю.А. Влияние повреждения ассоциативных зон неокортекса на характер выполнения задачи зрительно-моторной координа- ции у кошек // Журн. высш. нерв. деят., Т. 30, № 5, С. 954-963, 1980.
8. Bjorvatn B., Fagerland S., Ursin R. EEG power densities (0.5-20 Hz) in different sleep-wake stages in rats // Physiol Behav. Vol. 63, No. 3, pp. 413-417, 1998.
9. Cipolla-Neto J., Negrão N., AfecheS.C., Paludetti L.A., Benedito-Silva A.A., Marques N., Menna-Barreto L. Remarkable similaritiesbetweenthetemporal organization of neocortical electrographic sleep patterns of rats and humans // Braz J Med Biol Res. Vol. 21, No. 3, pp. 599-601, 1988.
10. Dalley J.W., Theobald D.E., Bouger P., Chudasama Y., Cardinal R.N., Robbins T.W. Cortical cholinergic function and deficits in visual attentional performance in rats following 192 IgG-saporin-induced lesions of the medial prefrontal cortex // Cereb Cortex. Vol. 14, No. 8, pp. 922-932, 2004.
11. Dang-Vu T.T., Desseilles M.,Laureys S., Degueldre C., Perrin F., Phillips C., Maquet P., Peigneux P. Cerebral correlates of delta waves during non-REM sleep revisited // Neuroimage. Vol. 28, No. 1, pp. 14-21, 2005.
12. Isakovic A., Markovic Z., Todorovic-Markovic B., Nikolic N., Vranjes-Djuric S., Mirkovic M., Dramicanin M., HarhajiL., Raicevic N., Nikolic Z., Trajkovic V. Distinct cytotoxic mechanisms of pristine versus hydroxylated fullerene // Toxicol Sci. Vol. 91, No. 1, pp. 173-183, 2006.
13. Kamat J.P., Devasagayam T.P., Priyadarsini K.I., Mohan H., Mittal J.P. Oxidative damage induced by the fullerene C60 on photosensitization in rat liver microsomes // Chem Biol Interact. Vol. 114, No. 3, pp. 145-159, 1998.
14. Klein H.J., Rath S.A., Göppel F. The use of EEG spectral analysis after thiopental bolus in the prognostic evaluation of comatose patients with brain injuries // Acta Neurochir Suppl. Vol. 42, pp.31-34, 1988.
15. Kreuter J. Nanoparticulate systems for brain delivery of drugs // Adv Drug Deliv Rev. Vol. 47, No. 1, pp. 65-81, 2001.
16. Lyon D.Y., Alvarez P.J. Fullerene water suspension (nC60) exerts antibacterial effects via ROS-independent protein oxidation // Environ Sci Technol. Vol. 42, No. 21, pp. 8127-8132, 2008.
17. Maloney K.J., Cape E.G., Gotman J., Jones B.E. High-frequency γ electroencephalogram activity in association with sleep-wake states and spontaneous behaviors in the rat // Neurosci. Vol. 76, No. 2, pp. 541-555, 1997.
18. Misirkic M.S., Todorovic-Markovic B.M., Vucicevic L.M., Janjetovic K.D., Jokanovic V.R., Dramicanin M.D., MarkovicZ.M., Trajkovic V.S. The protection of cells from nitric oxide-mediated apoptotic death by mechanochemically synthesized fullerene (C(60)) nanoparticles // Biomaterials. Vol. 30, No. 12, pp. 2319-2328, 2009.
19. Podolski I.Y., Podlubnaya Z.A.,Kosenko E.A., Mugantseva E.A., MakarovaE.G., Marsagishvili L.G., Shpagina M.D., Kaminsky Y.G., Andrievsky G.V., KlochkovV.K. Effects of hydrated forms of C60 fullerene on amyloid 1-peptide fibrillization in vitro and performance of the cognitive task // J Nanosci Nanotechnol. Vol. 7, No. 4-5, pp. 1479-1485, 2007.
20. Porter A.E., Muller K., Skepper J., Midgley P., Welland M. Uptake of C60 by human monocyte macrophages, its localization and implications for toxicity: studied by high resolution electron microscopy and electron tomography // Acta Biomater. Vol. 2, No. 4, pp. 409-419, 2006.
21. Selvi B.R., Jagadeesan D., Suma B.S., Nagashankar G., Arif M., Balasubramanyam K., Eswaramoorthy M., Kundu T.K. Intrinsically fluorescent carbon nanospheres as a nuclear targeting vector: delivery of membrane-impermeable molecule to modulate gene expression in vivo // Nano Lett. Vol. 8, No. 10, pp. 3182- 3188, 2008.
22. Tobler I., Deboer T. Sleep in the blind mole rat Spalax ehrenbergi // Sleep. Vol.24, No. 2, pp. 147-54, 2001. Comment in: Sleep. Vol. 25, No. 1, pp. 11-13. 2002.
23. Xu J., Zheng C., Liu X., Pei X., Jing G. Detecting brain activity variation of rat during anesthesia by spectral entropy // Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. Vol. 7, pp 6985-6988, 2005.
24. Yamada T., Jung D.Y., Sawada R., Matsuoka A., Nakaoka R., Tsuchiya T. Effects intracerebral microinjection and intraperitoneal injection of [60]fullerene on n functions differ in rats // J Nanosci Nanotechnol. Vol. 8, No. 8, pp. 3973-3980, 2008.
25. YamagoS.,TokuyamaH., Nakamura E., Kikuchi K., Kananishi S., Sueki K., Nakahara H., Enomoto S., Ambe F. In vivo biological behavior of a water- miscible fullerene: 14C labeling, absorption, distribution, excretion and acute toxicity // Chem Biol. Vol. 2, No. 6, pp. 385-389, 1995.
Review
For citations:
, , , . Journal Biomed. 2009;1(1):38-48. (In Russ.)
Views:
203
Email this article 
