Наночастицы серебра (НЧС) широко используются во многих сферах промышленности, однако, их безопасность для человека пока не доказана. НЧС продуцируют ионы Ag(I), которые изоэлектронны ионам меди Cu(I) и могут нарушать метаболизм меди, встраиваясь в ее метаболические пути. Медь – необходимый микроэлемент для всех живых организмов, поэтому с нарушением ее гомеостаза ассоциирован ряд медь-зависимых заболеваний. Например, болезнь Вильсона (БВ), при которой медь гипераккумулируется в печени и мозге, возникает из-за мутаций в медь-транспортной АТФазе АТР7В, в европейской популяции чаще всего встречается мутация H1069Q. Для пациентов с БВ, чей метаболизм меди уже нарушен, контакт с НЧС может нести потенциальную угрозу ухудшения течения болезни. В настоящей работе в качестве экспериментальной модели использовали нематоду C. elegans штаммов дикого (N2) и мутантного (H828Q) типа. Мутация H828Q в белке CUA-1C. elegans (гомолог АТР7В) аналогична мутации H1069 в АТР7В, поэтому нематоды штамма H828Q проявляют фенотип, схожий с фенотипом людей, страдающих БВ. Цель настоящей работы – оценить токсичность НЧС для C. elegans штаммов N2 и H828Q. Нематод инкубировали с НЧС (0 – 2 мкг/мл) и сравнивали физиологические параметры двух штаммов между собой. Показано, что НЧС снижают подвижность, скорость развития и продолжительность жизни мутантного штамма значительно сильнее, чем дикого, а также штамм H828Q накапливает больше Ag, по сравнению со штаммом N2. Таким образом, НЧС высоко токсичны для нематод с нарушенным метаболизмом меди.

Silver nanoparticles (SNPs) are widely used in many industries. However, their safety for humans has not been clearly proven yet. SNPs produce Ag(I) ions, which are isoelectronic to copper ions Cu(I) and can disturb copper metabolism by incorporating into its metabolic pathways. Copper is an essential microelement for all living organisms; therefore, many copper-dependent diseases are associated with copper metabolism disorders. For example, Wilson's disease (WD), which is characterized by copper excessive accumulation in liver and brain, is due to mutations in the copper transport ATPase ATP7B; the H1069Q mutation is the most common in the European population. For patients with WD whose copper metabolism is already impaired, contact with SNPs may have a potential risk of worsening the disease. In this work, the nematode C. elegans of wild (N2) and mutant (H828Q) strains was used as an experimental model. The H828Q mutation in the CUA-1 protein of C. elegans (ATP7B homologue) is similar to the H1069 mutation in ATP7B, so the H828Q nematode strain exhibits a phenotype similar to that of humans with WD. The purpose of this work is to evaluate the toxicity of SNPs to C. elegans strain H828Q. In the work, nematodes were incubated in media with SNP concentrations of 0–2 μg/ml, then various physiological parameters of the two strains were measured and compared to each other. It was shown that SNPs reduce the mobility, development rate, and lifespan of the mutant strain much more strongly than the wild strain, and the H828Q strain accumulates more Ag compared with the N2 strain. Thus, SNPs are highly toxic for nematodes with impaired copper metabolism.

• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
  • 1.1. Наночастицы. Общие сведения
  • 1.2 Наночастицы серебра
  • 1.3 Включение ионов серебра в метаболизм меди
  • 1.6 ATP7B и CUA-1 - ортологи
• ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
  • 2.1. Оборудование
  • 2.2. Биологические объекты
  • 2.3. Экспериментальные методы
    • 2.3.1. Приготовление чашек с агаризованной средой NGM
    • 2.3.2. Культивирование бактерий штамма E. coli OP50
    • 2.3.3. Приготовление жидкой среды для культивирования нематод C. elegans
    • 2.3.4. Культивирование нематод C. elegans
    • 2.3.5. Очистка стоков от контаминаций
    • 2.3.6. Метод синхронизации развития нематод
    • 2.3.7. Измерение продолжительности жизни
    • 2.3.8. Тестирование подвижности
    • 2.3.9. Анализ скорости развития нематод
    • 2.3.10. Измерение аккумулированного количества серебра и меди
    • 2.3.11. Протокол выделения РНК
    • 2.3.12. Синтез кДНК
    • 2.3.13. Протокол Real Time qPCR
    • 2.3.14. Электрофоретическое разделение нуклеиновых кислот в агарозном геле.
    • 2.3.15. Заморозка и разморозка нематод
    • 2.3.16. Статистическая обработка данных
• ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
  • 3.1. Тестирование подвижности нематод
  • 3.2. Анализ скорости развития нематод
  • 3.3. Измерение продолжительности жизни
  • 3.4. Измерение аккумулированного нематодами количества серебра и меди
  • 3.5. Анализ экспрессии гена cua-1
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• ВЫВОДЫ
• СПИСОК ЦИТИРОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ