Биотестирование тетраполиэтиленгликолята титана в 10-мольном избытке на культуре клеток гранулезы свиней

Оценен эффект воздействия тетраполиэтиленгликолята титана, растворенного в полиэтиленгликоле (соотношение 1:10) (сокращ. TTP_EG*10PEG) на клетки гранулезы (КГ) антральных овариальных фолликулов  Sus scrofa domesticus в динамике культивирования in vitro. КГ, аспирированные из овариальных фолликулов (ø 3–5 мм) свиней, полученных post mortem на мясоперерабатывающем комбинате «Тосненский», культивировали без и в присутствии 0,1, 0,01 и 0,001 % TTP_EG*10PEG. Спустя 22 и 44 часа КГ анализировали методом проточной цитометрии. Комплексный анализ показателей жизнеспособности (митохондриальная активность, доля мертвых клеток) и генерации активных форм кислорода  (АФК) в КГ после воздействия TTP_EG*10PEG выявил, что добавление в среду для культивирования 0,1 % TTP_EG*10PEG спустя 22 и 44 часа вызывает нарушения функциональной активности КГ, сопровождающиеся снижением митохондриального потенциала мембраны по сравнению с контролем (на 8 и 9 % соответственно, р<0,05) и клеточной гибелью (доля мертвых клеток составила 45 и 41 % соответственно, р<0,001). В группах, культивируемых в присутствии 0,01 и 0,001 % TTP_EG*10PEG, достоверных различий в уровне жизнеспособных КГ при культивировании как на 22, так и 44 часа не выявлено. При этом  показано повышение митохондриальной активности в указанных группах в сравнении с контролем и группой,  содержащей 0,1 % TTP_EG*10PEG (на 11 и 13 % соответственно через 22 часа, р<0,001 и на 15 и 27 % через 44 часа, р<0,001). Не обнаружено достоверных различий между исследуемыми группами в показателе генерации АФК в клетках. В целом, идентифицирован дозозависимый негативный эффект TTP_EG*10PEG (0,1 %). TTP_EG*10PEG в концентрации 0,01 и 0,001 % не оказал деструктивного влияния на исследуемую популяцию клеток, что свидетельствует о возможности использования TTP_EG*10PEG в вышеобозначенных концентрациях (0,01 и 0,001 %) для моделирования состава сред, используемых в системах культивирования гранулезных клеток свиней.

1. Кузьмина Т. И., Чистякова И. В., Притужалова А. О., Татарская Д. Н. Роль наночастиц высокодисперсного кремнезема в реализации эффектов гранулезы на компетентность к созреванию и оплодотворению ооцитов Sus scrofa domesticus. Вавиловский журнал генетики и селекции. 2022;26(3):234–239. DOI: https://doi.org/10.18699/VJGB-22-30 EDN: GYCTSQ

2. Кузьмина Т. И., Новичкова Д. А., Волкова Н. А. Моделирование систем созревания ооцитов свиней in vitro. Сельскохозяйственная биология. 2013;48(2):52–57. DOI: https://doi.org/10.15389/agrobiology.2013.2.52rus EDN: PZAXND

3. Хонина Т. Г., Сафронов А. П., Иваненко М. В., Чупахин О. Н., Пушин В. Г. Полиэтиленгликоляты титана и гидрогели на их основе. Известия Академии наук. Серия химическая. 2014;(7):1639–1642. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22593634 EDN: TAKVJF

4. Khonina T. G., Safronov A. P., Ivanenko M. V., Shadrina E. V., Chupakhin O. N. Features of silicon– and titanium–polyethylene glycol precursors in sol–gel synthesis of new hydrogels. Journal of Materials Chemistry B. 2015;3(27):5490–5500. DOI: https://doi.org/10.1039/c5tb00480b

5. Li D., Zhou J., Zhang M., Ma Y., Yang Y., Han X., Wang X. Long-term delivery of alendronate through an injectable tetra-PEG hydrogel to promote osteoporosis therapy. Biomaterials Science. 2020;8:3138–3146. DOI: https://doi.org/10.1039/d0bm00376j

6. Zhu T., Wang H., Jing Z., Fan D., Liu Z., Wang X., Tian Yu. High efficacy of tetra-PEG hydrogel sealants for sutureless dural closure. Bioactive Materials. 2022;8:12–19. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2021.06.022

7. Chang S., Li C., Xu N., Wang J., Jing Z., Cai H., Tian Y., Wang S., Liu Z., Wang X. A sustained release of alendronate from an injectable tetra-PEG hydrogel for efficient bone repair. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2022;10:961227. DOI: https://doi.org/10.3389/fbioe.2022.961227

8. Villalpando-Rodriguez G. E., Gibson S. B. Reactive oxygen species (ROS) regulates different types of cell death by acting as a rheostat. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2021;(1):9912436. DOI: https://doi.org/10.1155/2021/9912436

9. Rems L., Viano M., Kasimova M. A., Miklavčič D., Tarek M. The contribution of lipid peroxidation to membrane permeability in electropermeabilization: A molecular dynamics study. Bioelectrochemistry. 2019;125:46–57. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2018.07.018

10. Banerjee A., Chattopadhyay A., Bandyopadhyay D. Melatonin and biological membrane bilayers: a never ending amity. Melatonin Research. 2021;4(2): 232–252. DOI: https://doi.org/10.32794/mr11250093

11. Dikalov S., Harrison D. Methods for detection of mitochondrial and cellular reactive oxygen species. Antioxidants & Redox Signaling. 2014;20(2):372–382. DOI: https://doi.org/10.1089/ars.2012.4886

12. Carafa V., Russo R., Della Torre L., Cuomo F., Dell'Aversana C., Sarno F., et al. The Pan-Sirtuin Inhibitor MC2494 Regulates Mitochondrial Function in a Leukemia Cell Line. Frontiers in Oncology. 2020;10:00820. DOI: https://doi.org/10.3389/fonc.2020.00820

13. Okata S., Hoshina K., Hanada K., Kamata H., Fujisawa A., Yoshikawa Y., Sakai T. Hemostatic capability of a novel tetra-polyethylene glycol hydrogel. Аnnals of Vascular Surgery. 2022;84:398–404. DOI: https://doi.org/10.1016/j.avsg.2022.01.016

14. Buxadera-Palomero J., Calvo C., Torrent-Camarero S., Gil F. J., Mas-Moruno C., Canal C., Rodriguez D. Biofunctional polyethylene glycol coatings on titanium: an in vitro -based comparison of functionalization methods. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2017;152:367–375. DOI: https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2017.01.042

15. Чупахин О. Н., Хонина Т. Г., Кунгуров Н. В., Зильберберг Н. В., Евстигнеева Н. П., Кохан М. М., Полищук А. И., Шадрина Е. В., Ларченко Е. Ю., Ларионов Л. П., Карабаналов М. С. Кремнийборсодержащий глицерогидрогель, обладающий ранозаживляющей, регенерирующей и антимикробной активностью. Известия Академии наук. Серия химическая. 2017;(3):558–563. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28862630 EDN: YHPPZN

16. Barkova A. S., Shurmanova E. I., Khonina T. G., Millstein I. M. Possibilities of using functional biologically active organosilicon compounds in veterinary practice. Agrarian Bulletin of the Urals. 2020;(11(202)):53–58. DOI: https://doi.org/10.32417/1997-4868-2020-202-11-53-58

17. Camaioni A., Massimiani M., Lacconi V., Magrini A., Salustri A., Sotiriou G. A., et al. Silica encapsulation of ZnO nanoparticles reduces their toxicity for cumulus cell-oocyte-complex expansion. Particle and Fibre Toxicology. 2021;18(1):33. DOI: https://doi.org/10.1186/s12989-021-00424-z

18. Lei R., Bai X., Chang Y., Li J., Qin Y., Chen K., et al. Effects of fullerenol nanoparticles on rat oocyte meiosis resumption. International Journal of Molecular Sciences. 2018;19(3):699. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms19030699

19. Tiedemann D., Taylor U., Rehbock C., Jakobi J., Klein S., Kues W. A., et al. Reprotoxicity of gold, silver, and gold-silver alloy nanoparticles on mammalian gametes. The Analyst. 2014;139(5):931–942. DOI: https://doi.org/https://doi.org/10.1039/c3an01463k

20. Minghui F., Ran S., Yuxue J., Minjia S. Toxic effects of titanium dioxide nanoparticles on reproduction in mammals. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2023;11:1183592. DOI: https://doi.org/10.3389/fbioe.2023.1183592

21. Groll J., Fiedler J., Engelhard E., Ameringer T., Tugulu S., Klok H. A., et al. A novel star PEG-derived surface coating for specific cell adhesion. Journal of Biomedical Materials Research. 2005;74A(4):607–617. DOI: https://doi.org/10.1002/jbm.a.30335