Сравнение биологического действия ионного серебра и серебра в виде наночастиц на нематод C. elegans и мышей

Авторы

Daria N. Magazenkova ^1, ^2, ³ , Mohammad Al Farroukh ^1, ^2, ³ , Polina D. Samuseva ^1, ² , Aleksandra A. Mekhova-Caramalac ³ , Tatyana P. Sankova ³ , Anna D. Shchukina ¹ , Sofia A. Baikina ³ , Ilya M. Sosnin ¹ , Elvira V. Rozhina ⁴ , Ludmila V. Puchkova ^1, ^2, ³ , Ekaterina Yu. Ilyechova ^1, ^2, ³

¹ Научно-исследовательский центр перспективных функциональных материалов и лазерных коммуникационных систем, Институт перспективных систем передачи данных, Университет ИТМО, Кронверкский пр., д. 49, лит. A, Санкт-Петербург, 197101, Россия

² Лаборатория биохимической генетики, ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины», ул. Академика Павлова, д. 12, Санкт-Петербург, 197022, Россия

³ Институт биомедицинских систем и технологий, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, ул. Политехническая, д.29, Санкт-Петербург, 195251, Россия

⁴ Институт фундаментальной медицины и биологии, Казанский федеральный университет, ул. Кремлевская, д. 18, Казань, 420008, Россия

10.17586/2687-0568-2025-7-2-114-123

Rev. Adv. Mater. Technol., 2025, vol. 7, no. 2, pp. 114–123

Аннотация

Широкое применение наночастиц серебра (НЧС) в различных сферах деятельности человека ставит проблему их токсичности как для беспозвоночных, способных поглощать вещества из окружающей среды поверхностью тела, так и для наземных млекопитающих. В представленной работе изучена способность абиогенного серебра вмешиваться в метаболизм меди. Известно, что Ag1+ и Cu1+ изоэлектронны, поэтому серебро способно распознаваться транспортерами меди и включаться в состав жизненно важных медь-содержащих ферментов, нарушая их активность. Сравнительное исследование влияния ионного серебра (AgNO3) и серебра в виде наночастиц (сферические НЧС размером 30–40 нм) на нематоды C. elegans дикого типа и мутантный штамм с нарушенной экскрецией меди, а также на содержание меди в сыворотке крови лабораторных мышей показало, что НЧС более токсичны для нематод, особенно с нарушенным транспортом меди, а ионное серебро потенциально более опасно для мышей. На основании полученных данных обсуждаются перспективы использования НЧС в медицине.

Ключевые слова

наночастицы серебра; ионное серебро; статус меди; церулоплазмин

Финансирование

Russian Science Foundation: 20-74-10087

Ссылки

1. T. Bruna, F. Maldonado-Bravo, P. Jara, N. Caro, Silver Nanoparticles and Their Antibacterial Applications, Int. J. Mol. Sci., 2021, vol. 22, no. 13, art no. 7202.
2. Z. Lu, K. Rong, J. Li, H. Yang, R. Chen, Size-dependent antibacterial activities of silver nanoparticles against oral anaerobic pathogenic bacteria, J. Mater: Sei. Mater. Med. , 2013, vol. 24, no. 6, pp. 1465-1471,
3. A. Abbaszadegan, Y. Ghahramani, A. Gholami, B. Hem- mateenejad, S. Dorostkar, M. Nabavizadeh, H. Sharghi, The Effect of Charge at the Surface of Silver Nanoparticles on Antimicrobial Activity against Gram-Positive and Gram-Negative Bacteria: A Preliminary Study, J. Nanomater:, 2015, vol. 2015, art. no. 720654.
4. T.P. Sankova, I.M. Sosnin, M.N. Karpenko, E.Yu. Ilye- chova, Yu.A. Orlov, D.S. Polyakov, E.A. Skomorokho- va, A.S. Sukhanova, N.A. Rozhkova, P.S. Babich, P.S. Kudryavtseva, M.R. Shafeev, A.E. Romanov, L.V. Puchkova, On the biological activity of silver nanoparticles, Mater: Phys. Mech., 2015, vol. 24, no. 11, pp. 289 296.
5. E.Yu. Ilyechova, A.N. Saveliev, A.N. Skvortsov, P.S Babsch, Yu.A. Zatulovskaia, M.G. Pliss, D.E. Kor zhevskii, N.V. Tsymbalenko, L.V. Puchkova, The effects ofsilver ions on copper metabollism in rats, Metallomies, 2014, vol. 6, no. 10, pp. 1970-1987.
6. A.N. Skvortsov, E.Yu Ilyechova, L.V. Puchkova, Chemical background of silver nanoparticles interfering with mammalian copper metabalism, J. Hazard, Mater, 2021, vol. 451, art no 1311093.
7. L V. Puchkova, M. Broggini, E.V. Polisichik, E.Y. echova, R.S. Polishchuk, Silver ions as a tool for understanding different aspects of copper metabolism, Nuutrient. 2019, vol. 11, по. 6, art no. 1364.
8. E.A. Skomorokhova, T.P. Sankova, L.A. Orlov, et al Size-dependent bioactivity of silver namoparticles: antibacterial properties, intloence nn copper sta estatus in mice and the whole-body turnover, Nanntechnol. Sei. Appl… 2020, vol. 13, pp. 137-157 .
9. L V. Pachkova, T.P. Sankova, D.N. Magazenkova, E.A Skomorokhova, LA. Orlov, E.L. Sakhenberg, LM. Sos- min, M. Al Farroukh, A.E. Romanov, E.Yu. Ilyechova, Shape-dependent biological activity of spherical and qua- si-spherical silver nanoparticles in E coli, A549 cells and mice; Environ Sci. Namo, 2022, val. 9, pp. 3581-3598.
10. D. Xiang, Y. Zheng, W. Duan, X. Li, J. Yin, S. Shigdar, M.L., O'Conner, M. Marappan, X. Zhao, Y. Miao, B. Xiang, C. Zheng, Inhibition of A/Human/Hubei/3/2005 (H3N2) influenza virus infection by silver nanoparticles in vitro and in vivo, Int J. Nanomed, 2013, vol. 8, no. 1, pр. 4103-4113.
11. L. Martin-Farvre, L. Prince, C. Comu, B. Villeret, D. Sanchez-Guzman, F. Rouzet, J.-M. Sallenave, I. Garcia-Ver- dugo, Pulmonary delivery ofsilver nanoparticles prevents influenza infection by recruiting and activating lymphoid cells, Biomuilerials, 2025, vol. 312, art. no. 122721.
12. L.V. Kiseleva, M. Al Farroukh, E.A. Skomorokhova, A.R. Rekstin, E.A. Bazhenova, D.N. Magazenkova, L.A. Or lov, LG. Rudenko, M. Broggini, LV. Puchkova, Anti-Influenza Effect of Nanosilver in a Mouse Model, Faccinex. 2020, vol. 8, no. 4, art no. 679.
13. H. Almanza-Reyes, S. Moreno, L. Plascencia-Löpez, et al, Evaluation of silver nanoparticles for the prevention ofSARS-CoV-2 infection in health workers: In vitro and in vivo, PLoS One, 2021, vol. 16, no. 8, art. no, e0256401.
14. L Wieler, O. Vittos, N. Mukberjee, S. Sarkar, Reduction in the COVID-19 pneumonia case fatality rate by silver namoparticles: A randomized case study, Heliyon, 2023, vol. 9, no. 3, art no. el 4419.
15. S. Lutsenko, S. Roy, P, Tavetkov, Mammalian copper homeostasis: physialogical roles and molecular mechanisms, Physial. Rev, 2025, vol. 105, no. 1, pp. 441-491 .
16. A. Czlonkowska, T. Litwin, P. Dusek, P. Ferenci, S. Lutsenko, V V. Medici, J.K. Rybakowski, K.H. Weiss, M.L Schilsky, Wilson disense, Nat Rev. Dis, Primers, 2018, vol. 4, art. no: 21.
17. E. Catalano, T.J. O'Brien, A.A. Mekhova, et al., A new Caenorhabditis elegans model to study copper toxicity in Wilson disease, Traffic, 2024, vol. 25, no, I, art, no. e12920.
18. V.A. Obse, L.O. Klotz, J. Priebs, Copper Homeostasis in the Model Organism C, elegans, Cells, 20124, vol. 13, no, 9, art no. 727.
19. EJ Ge, A.I Bush, A. Casini, et al, Connecting copper and cancer: from transition metal signalling to metallopla- sia, Nat. Rev, Cancer, 2022, vol. 22, no. 2, pp, 102-113 .
20. D.N. Magazenkova, EA. Skomorokhova, M. Al Far roukh, M.S. Zharkova, Z.M. Jassem, V.E. Rekina, O.V. Shamova, L.V. Puchkova, E.Y. Ilyechova, Influence of Silver Nanoparticles on the Growth of Ascitic and Solid Ehrlich Adenocarcinoma: Focus on Copper Metabolism, Pharmacentics, 2023, vol. 15, no. 4, art. no. 1099.
21. C.A. Owen, H. Smith, Detection of ceruloplasmin after zone eleetnophoresis, Clin, Chim. Acta, 1961, vol. 6, no, 5, pp. 441-444 .
22. Y. Choi, H.A. Kim, K.W. Kim, B.T. Lee, Comparative toxicity of silver nanoparticles and silver ions to Escherichia coli, J. Emiron Sci, 2018, vol. 66, pp. 50-60.
23. A. Wamucho, J. Unnine, J. May, O. Tsyusko, Global DNA Adenine Methylation in Caenorhabditis elegans after Multigenerational Exposure to Silver Nanoparticles and Silver Nitrate, Int. J. Mol Sci., 2023, vol. 24, no. 7, art. no. 6168
24. C.L Schultz, A. Wamucho, O.V. Tsyusko, J.M. Unrine, A. Crosley, C. Svendsen, D.J. Spurgeon, Multigenerational exposure to silver ions and silver nanoparticlesreveals heightened sensitivity and epigenetic memory in Caenorhabditis elegans, Proc. R. Soc B: Biol Sci, 2016, vol. 283, no. 1832, art. no. 20152911.
25. P.S. Babich, A.N. Skvortsov, P. Rusconi, N.V, Tзym- balenko, M. Mutanen, L.V. V. Puchkova, M. Hroggini, Non-hepatic tumors change the activity of genes encoding copper trafficking proteins in the liver, Cancer Biol. Ther, 2013, vol. 14, no. 7. pp. 614-624 .
26. C. Recordati, M. De Maglie, S. Bianchessi, et al., Tissue distribation and acute toxicity of salver after single intravé- nous admimistration in mice mano-specific and size-dependent effects, Part, Fibre Toxicot, 2016, vol. 13, art. no. 12
27. A Sihiya, N. Gopi, 3. Jeyavani, S. Mahboob, K.A. AI- Ghanim, S. Sultama, A. Mustafi, M. Govindarajan, B. Va- sceharan, Comparative toxicity of silver nanoparticles and silver nitrate in freshwater fish Oreochromis mossambicus: A muls-biomarker approach, Compr, Bliochem, Physiol C Taxicol Pharmacol, 2022, vol. 259, art no. 109391,

Том 7, № 2

Страницы 114-123

Файлы

текст статьи

аннотация

XML файл

История

Поступила в редакцию: 30 Апреля 2025

Принята: 12 Мая 2025

Доступна онлайн: 30 Июня 2025

© 2025 ITMO University.
This is an open access article under the terms
of the CC BY-NC 4.0 license.
Metadata is available under the terms of the CC BY 4.0 license