UNEXPECTED REPRODUCTIVE EFFECT OF PROLONGED ORAL ADMINISTRATION OF SILVER NANOPARTICLES IN LABORATORY MICE

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Nanoparticles overcome biological barriers, therefore, their mother-to-offspring transmission through the placental barrier or during lactation may have deleterious effects on development and survival of the offspring. The aim of the study was to assess exposure to silver nanoparticles (AgNP) during pregnancy and lactation on cognitive impairments in the offspring in mice. This short report present unexpected findings on the effect of AgNP on fertility. Methods. Mice in the experimental group were received a solution of AgNP at concentration of 25 μg/ml in drinking water from one week before mating until the end of lactation. Mice in the control group drank clean water during the same period. The silver content in mice organs and tissues was assessed by the neutron activation analysis. The experiment to count the offspring was repeated twice. Results. In both experiments an unexpected effect was observed: in the experimental group the birth rate was approximately twice as high as in the control group. In the first experiment, 117 pups were born in the experimental group vs. 62 in the control group. The average number of pups per mouse was 4.68 (95 % CI: 3.875.61) in the experimental group and 2.48 (95 % CI: 1.9-3.18) in the control group, p < 0.001. In the second experiment there were 29 vs. 17 pups, or 5.8 (95 % CI: 3.8-8.33) and 3.4 (95 % CI: 1.98-5.44) pups per mouse, respectively, p = 0.077. In the samples of organs and tissues of the experimental mice and pups, the average silver content was 3.77 ± 2.03 and 4.13 ± 1.52 μg/g (p = 0.369), respectively. In the control group, the silver content in the samples of females and offspring did not exceed the background level of 0.05 ± 0.04 μg/g (p < 0.001). No difference in survival of the offspring was observed. Conclusions: We found a significant reproductive effect of silver nanoparticles in laboratory mice. These findings need replication in other studies. Further research on reproductive effects of silver nanoparticles is warranted.

About the authors

I. Zinicovscaia

Joint Institute for Nuclear Research

A. L. Ivlieva

Moscow Regional Research and Clinical Institute named after M. F. Vladimirskiy

E. N. Petritskaya

Moscow Regional Research and Clinical Institute named after M. F. Vladimirskiy

D. A. Rogatkin

Moscow Regional Research and Clinical Institute named after M. F. Vladimirskiy

Email: d.rogatkin@monikiweb.ru
доктор технических наук, доцент, заведующий лабораторией медико-физических исследований

References

  1. Абаева Л. Ф., Шумский В. И., Петрицкая Е. Н., Рогаткин Д. А., Любченко П. Н. Наночастицы и нанотехнологии в медицине сегодня и завтра // Альманах клинической медицины. 2010. № 22. С. 10-16
  2. Анциферова А. А., Бузулуков Ю. П., Демин В. А., Демин В. Ф., Рогаткин Д. А., Петрицкая Е. Н., Абаева Л. Ф., Кашкаров П. К. Методы радиоактивных индикаторов и нейтронно-активационного анализа для исследований биокинетики наночастиц в живом организме // Российские нанотехнологии. 2015. № 10 (1-2). С. 84-91
  3. Бурмистров В. А., Бурмистров А. В., Бурмистров И. В., Бурмистров А. В., Пестряков А. Н., Одегова Г. В., Богданчикова Н. Е. Способ получения коллоидных наночастиц серебра: пат. 2602534 C2 Российская Федерация. 2016. Опубл. 20.11.2016. Бюл. № 32
  4. Измеров Н. Ф., Ткач А. В., Иванова Л. А. Нанотехнологии и наночастицы - состояние проблемы и задачи медицины труда // Медицина труда и промышленная экология. 2007. № 8. С. 1-5
  5. Кабешев Б. О., Бонцевич Д. Н., Бордак С. М. Нанотехнологии и их возможности // Проблемы здоровья и экологии. 2009. № 1. С. 144-149
  6. Лопатина М. В., Петрицкая Е. Н., Ивлиева А. Л. Зависимость потребления жидкости лабораторными мышами от рациона // Лабораторные животные для научных исследований. 2018. № 3. С. 96-99. doi: 10.29296/261872Х-2018-03-10
  7. Мельник Е. А., Бузулуков Ю. П., Демин В. Ф., Гмошинский И. В., Тышко Н. В., Тутельян В. А. Перенос наночастиц серебра через плаценту и молоко матери в эксперименте на крысах in vivo // Acta Nature. 2013. № 5 (3). С. 111-119
  8. Петрицкая Е. Н., Абаева Л. Ф., Рогаткин Д. А., Литвинова К. С., Бобров М. А. К вопросу о токсичности наночастиц серебра при пероральном введении коллоидного раствора // Альманах клинической медицины. 2011. № 25. С. 9-12
  9. Потапов А. И., Ракитский В. Н., Тулакин А. В., Луценко Л. А., Ильницкая А. В., Егорова А. М., Гвоздева Л. Л. Безопасность наночастиц и наноматериалов для окружающей и производственной среды // Гигиена и санитария. 2013. № 3. С. 8-14
  10. Сутункова М. П. Оценка токсического действия наночастиц NIO при ингаляционном поступлении // Медицина труда и промышленная экология. 2019. № 2. С. 86-91. doi: 10.31089/1026-9428-2019-2-86-91
  11. Трофимова С. А. Методологические подходы к оценке биологического действия наноматериалов // Journal of Biomedical Technologies. 2015. № 1. С. 38-44. doi: 10.15393/j6.art.2015.3283
  12. Хотимченко С. А., Гмошинский И. В., Тутельян В. А. Проблема обеспечения безопасности наноразмерных объектов для здоровья человека // Гигиена и санитария. 2009. № 5. С. 7-10.
  13. Bahadar H., Maqbool F., Niaz K., Abdollahi M. Toxicity of nanoparticles and an overview of current experimental models. Iranian Biomedical Journal. 2016, 20 (1), pp. 1-11. doi: 10.7508/ibj.2016.01.001
  14. Brohi R. D., Wang Li, Talpur H. S., Wu Di, Khan F. A., Bhattarai D., Rehman Z.-U., Farmanullah F., Huo L.-J. Toxicity of nanoparticles on the reproductive system in animal models: a review. Frontiers in Pharmacology. 2017. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/ PMC5591883/ (accessed: 19.04.2020). DOI: 10.3389/ fphar.2017.00606
  15. Casser E., Israel S., Boiani M. Multiplying embryos: experimental monozygotic polyembryony in mammals and its uses. International Journal of Developmental Biology. 2019, 63, pp. 143-155. doi: 10.1387/ijdb.190016mb
  16. Food Safety Commission of Japan (FSCJ). Polyvinylpyrrolidone. Risk Assessment Report: Food Additives. Food Safety. 2014, 2 (1), pp. 12-13. DOI: 10.14252/ foodsafetyfscj.2014012s
  17. Hadrup N., Lam H. R. Oral toxicity of silver ions, silver nanoparticles and colloidal silver - A review. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2014, 68, pp. 1-7. doi: 10.1016/j.yrtph.2013.1 1.002
  18. Hong J.-S., Kim S., Lee S. H., Jo E., Lee B., Yoon J., Eom I.-Ch., Kim H.-M., Kim P., Choi K., Lee M.Y., Seo Y.-R., Kim Y., Lee Y., Choi J., Park K. Combined repeated-dose toxicity study of silver nanoparticles with the reproduction/ developmental toxicity screening test. Nanotoxicology. 2013, 8 (4), pp. 349-362. doi: 10.3109/17435390.2013.780108.
  19. Ivlieva A. L., Demin V. A., Petritskaya E. N., Antsiferova A. A. Preliminary results on the impact of nanoparticles on brain functioning. Materials Today: Proceedings. 2017, 4, pp. 6901-6907. DOI: 10.1016/j. matpr.2017.07.019
  20. Ivlieva A. L., Petritskaya E. N., Rogatkin D. A., Demin V. A. Methodological characteristics of the use of the Morris water maze for assessment of cognitive function in animals. Neuroscience and Behavioral Physiology. 2017, 47 (4), pp. 484-493. doi: 10.1007/s1 1055-017-0425-z
  21. Lafuente D., Garcia T., Blanco J., Sanchez D. J., Sirvent J. J., Domingo J. L. Effects of oral exposure to silver nanoparticles on the sperm of rats. Reproductive Toxicology. 2016, 60, pp. 133-139. doi: 10.1016/j.reprotox.2016.02.007
  22. Naik P., Cucullo L. In vitro blood-brain barrier models: current and perspective technologies. J. Pharm. Sci. 2012, 101 (4), pp. 1337-1354. doi: 10.1002/jps.23022
  23. Raj A., Shah P., Agrawal N. Dose-dependent effect of silver nanoparticles (AgNPs) on fertility and survival of Drosophila: An in-vivo study. PLoS ONE. 2017, 12 (5). Available at: https://journals.plos.org/plosone/article?id= 10.1371/ journal.pone.0178051 (accessed: 19.04.2020). DOI: 10.1371/ journal.pone.0178051
  24. Schulte P A., Schubauer-Berigan M. K., Mayweather C., Geraci Ch. L., Zumwalde R., McKernan J. L. Issues in the development of epidemiologic studies of workers exposed to engineered nanoparticles. Journal of Occupational & Environmental Medicine. 2009, 51 (3), pp. 323-335. doi: 10.1097/JOM.0b013e3181990c2c
  25. Sharma A., Muresanu D. F., Patnaik R., Sharma H. S. Size- and age-dependent neurotoxicity of engineered metal nanoparticles in rats. Molecular Neurobiology. 2013, 48 (2), pp. 386-396. doi: 10.1007/s12035-013-8500-0
  26. Shilo M., Sharon A., Baranes K., Motiei M., Lellouche J. P. M., Popovtzer R. The effect of nanoparticle size on the probability to cross the blood-brain barrier: an in-vitro endothelial cell model. Journal of Nanobiotechnology. 2015, 13. Available at: https://pubmed.ncbi.nlm.nih. gov/25880565/ (accessed: 19.04.2020). DOI: 10.1186/ s12951-015-0075-7
  27. Yang H., Sun C., Fan Z., Tian X., Yan L., Du L, Liu Y., Chen Ch., Liang X., Anderson G. J., Keelan J. A., Zhao Y., Niea G. Effects of gestational age and surface modification on materno-fetal transfer of nanoparticles in murine pregnancy. Scientisic Reports. 2012, 2, p. 847. doi: 10.1038/srep00847
  28. Zinicovscaia I., Grozdov D., Yushin N., Ivlieva A., Petritskaya E., Rogatkin D. Neutron activation analysis as a tool for tracing the accumulation of silver nanoparticles in tissues of female mice and their offspring. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2019, 322, pp. 1079-1083. doi: 10.1007/s10967-019-06746-9
  29. Zinicovscaia I., Pavlov S. S., Frontasyeva M. V., Ivlieva A. L., Pertritskaya E. N., Rogatkin D. A. Accumulation of silver nanoparticles in mice tissues studied by neutron activation analysis. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2018, 318 (2), pp. 985-989. DOI: 10.1007/ s10967-018-6193-6

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2020 Zinicovscaia I., Ivlieva A.L., Petritskaya E.N., Rogatkin D.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).