اثر گذاری نانوسیلور بر روی زخم و محرک سیستم ایمنی

به گزارش «سرویس آموزشی» «ماکی دام - پایگاه خبری صنعت دام، طیور و آبزیان»؛ نانو ذرات، ذراتی پراکنده شده و یا ذرات جامد با اندازه‌ای در محدوده 100-10 نانومتر می‌باشند. نانو ذرات نقره، یکی از گسترده‌ترین نانو مواد به کاررفته در محصولات مصرفی است، چراکه دارای خاصیت ضدمیکروبی بسیار قوی می‌باشد، بنابراین در بسیاری از دستگاه‌های شستشو، دستگاه‌های تهویه مطبوع و یخچال‌ها و نیزدر تهیه‌ی لباس ورزشی، اسباب‌بازی‌ها، وسایل کودکان، ظروف ذخیره غذا، برچسب‌های زیستی و عوامل ضدمیکروبی استفاده شده است.

در زمینه‌ی پزشکی در تهیه‌ی محصولاتی مانند دریچه‌های قلب، ماسک طبی، پمادهای زخم و بانداژ از نانو ذرات نقره استفاده می‌گردد. از نقره در محدوده‌ی نانومتر، به علت خاصیت ضدباکتری و ضدقارچی قوی، برای درمان عفونت‌های زخم‌های سوختگی به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است.

البته کاربرد نانو ذرات نقره در این زمینه‌ها به توانایی سنتز ذراتی با ترکیبات شیمیایی، شکل و اندازه متفاوت بستگی دارد. مطالعات صورت گرفته هم در شرایط آزمایشگاهی و هم در محیط زنده نشان می‌دهند که نانوذرات نقره دارای اثرات سیتوتوکسیک و ایمونوتوکسیک می‌باشند. نانو ذرات، با اندازه و غلظت متفاوت دارای توزیع و اثر متفاوتی در بافت‌های بدن هستند. گزارش شده است که نانو ذرات نقره کوچک‌تر نسبت به نانو ذرات بزرگتر سمیت بیشتری ایجاد می‌کنند.

مطالعات نشان می‌دهند که پس از استفاده از پانسمان‌های حاوی نانو ذرات نقره برای درمان سوختگی، این نانو ذرات، وارد جریان خون شده و بعد از آن می‌توانند با پروتئین‌های پلاسما، فاکتورهای انعقادی، پلاکت، گلبول‌های قرمز و گلبول‌های سفید ارتباط برقرار کنند. گزارش شده است که غلظت‌های کم یون‌های نقره آزاد شده از نانو ذرات نقره، در شرایط آزمایشگاهی، قادر به همولیز گلبول‌های قرمز هستند. البته نانو ذرات نقره نیز می‌توانند سبب همولیز و تغییر شکل گلبول‌های قرمز انسان گردند.

بر اساس مطالعات صورت گرفته عوارض جانبی ایجاد شده در سلول‌های انسان در معرض نانو ذرات، ممکن است به‌علت تولید رادیکال‌های آزاد و گونه‌های اکسیژن فعال (ROS) باشد که سبب آسیب درون سلولی می‌شوند. هم‌چنین، یون‌های نقره می‌توانند از طریق تعامل با گروه‌های تیول غشاء داخلی میتوکندری، سبب آسیب میتوکندری شوند؛ به‌طوری‌که این اثرات یون‌های نقره، می‌توانند توسط معرف‌های سولفیدریل مانند گلوتاتیون احیاء شده (GSH) مهار شوند.

مشخص شده است که یون‌های نقره با اتصال به گلوتاتیون احیاء شده سبب کاهش آن می‌شوند، در حالیکه گلوتاتیون احیا شده نقش مهمی در حفظ ساختار و عملکرد مناسب سلول‌های خونی و نیز از بین بردن پراکسیدهای آلی دارند. نظر به اینکه نانو ذرات نقره می‌توانند به‌طور مستقیم بر روی فعالیت طبیعی سلول‌های بدن تأثیر بگذارند و باعث اختلال در عملکرد اندام‌های بدن شوند، لذا تعیین سمیت آنها در محیط زنده از اهمیت خاصی برخوردار است. بنابراین، در مطالعه حاضر بعد از بررسی اثر نانو ذرات نقره بر روی ترمیم زخم، سمیت این ذرات بر روی سلول‌های خونی و سایر فاکتورهای خونی مورد بررسی قرار گرفت.

مواد و روش‌ها

در این مطالعه تجربی، 50 سر موش ماده سفید نژاد بالب سی، با سن حدود 8 هفته، از خانه حیوانات دانشگاه علوم پزشکی شهرکرد خریداری گردید و در شرایط دما و رطوبت مناسب و سیکل نوری 12 ساعت روشنایی و 12 ساعت تاریکی در قفس‌های مخصوص نگهداری شدند. در بستر قفس‌ها، خاک اره قرار داشت. تغذیه حیوانات از طریق غذاهای فشرده (Pellet) مخصوص حیوانات آزمایشگاهی صورت می‌گرفت و در این مدت آب کافی در دسترس حیوانات قرار داشت. برای اطمینان از عدم وجود هرگونه عفونت در بدن به دقت معاینه شدند و نیز ملاحظات اخلاقی در زمینه استفاده از حیوانات آزمایشگاهی رعایت شد. برای ایجاد زخم، حیوانات را با تزریق عضلانی ترکیبی از 10 میلی‌لیتر کتامین، 0/5 میلی‌لیتر آسپارامازین، 2 میلی‌لیتر دیازپام و کمتر از 0/5 میلی‌لیتر زایلازین، به مقدار Kg/mg 50، بیهوش کرده و موهای سطح پشتی حیوان در مجاورت ستون فقرات را در سطح 2×2 سانتی‌متر مربع تراشیده و به‌وسیله الکل 70 درصد ضدعفونی شدند.

سپس زخم‌هایی یکسان به شکل دایره و به ضخامت کامل پوست در پشت حیوانات ایجاد گردید. حیوانات به‌صورت تصادفی در دو گروه 25 تایی قرار داده شدند. روز ایجاد زخم روز صفر در نظر گرفته شد و از روز بعد از ایجاد زخم تا روز چهاردهم روزی یکبار و در یک زمان مشخص، بر روی زخم‌های حیوانات گروه کنترل میزان 50 میکرولیتر آب مقطر توسط سمپلر ریخته شد. حیوانات گروه تیمار تنها با غلظت مشخصی از نانو ذرات نقره یکبار در روز به‌صورت موضعی مورد تیمار قرار گرفتند. نانو ذرات نقره در محدوده غلظت ppm 50-10 دارای اثر باکتری‌کشی قوی می‌باشند. لذا، جهت از بین بردن باکتری‌های زخم غلظت 10 ppm مورد استفاده گرفت. بنابراین، بر روی زخم حیوانات گروه تیمار به میزان 50 میکرولیتر از محلول 10 ppm نانو ذرات نقره (نانو ذرات نقره مصرفی به‌صورت کلوئیدی ppm 4000 با اندازه‌ی متوسط کمتر از 30 نانومتر و ساخت شرکت نانو ابزار پارس) رقیق شده با آب مقطر توسط سمپلر ریخته شد. البته لازم به ذکر است که برای جلوگیری از ریختن این محلول به‌مدت چند ثانیه حیوان را ثابت نگه داشته تا این محلول جذب زخم گردد.

جهت بررسی روند بهبود زخم مساحت زخم در روزهای صفر، هفتم و چهاردهم بعد از ایجاد زخم مورد اندازه‌گیری قرار گرفت. این کار با قرار دادن طلق پلاستیکی شفاف بر روی زخم و کشیدن شکل زخم انجام گرفت. سپس، مساحت زخم با استفاده از نرم افزار Image اندازه‌گیری گردید. در این نرم‌افزار 2 Analyser با واحد mm بعد از مشخص کردن واحد مورد نظر، محدوده‌ی زخم را مشخص کرده تا مساحت آن توسط نرم افزار محاسبه شود. البته تنها در مورد گروه کنترل که تا روز چهاردهم بهبودی کامل نیافته بود، اندازه‌گیری مساحت زخم در این روز صورت گرفت.

درصد کاهش سطح زخم در طول هر هفته طبق فرمول زیر محاسبه شد:

پس از گذشت 14 روز حیوانات را با ماده بیهوشی ذکر شده بیهوش کرده، عمل خون‌گیری به‌طور مستقیم از قلب آنها برای سنجش فاکتورها و سلول‌های خونی صورت گرفت. نمونه‌ها به صورت خون کامل تهیه شد. پارامترهای خونی توسط دستگاه آنالایزر هماتولوژی (ساخت کمپانی sysmex مدل 21N-KX) اندازه‌گیری شد. نتایج به‌دست آمده به‌صورت میانگین± انحراف معیار نمایش داده شدند. برای مقایسه میانگین داده‌ها از آزمون t مستقل استفاده گردید. نتایج بر اساس آزمون فوق و با استفاده از نرم افزار SPSS ویرایش 17 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. سطح 0/05>P از نظر آماری معنی‌دار در نظر گرفته شد.

بیشتر بدانیم:
نانو بیوساید NF در پرورش طیور
نانو بیوساید NF در دامدارى‌ها

نتایج

درصد کاهش هفتگی مساحت زخم در هفته اول و هفته دوم بعد از ایجاد زخم به کمک فرمول ذکر شده محاسبه گردید.

بر اساس آزمون t در هفته اول بعد از ایجاد زخم، تفاوت معنی‌داری بین درصد کاهش مساحت زخم در گروه کنترل و تیمار وجود نداشت (0/05>P) اما در هفته دوم تفاوت معنی‌داری بین درصد کاهش مساحت زخم در این دو گروه مشاهده شد (0/05>P) و کاهش مساحت زخم در گروه تیمار بیشتر از گروه کنترل بود (نمودار شماره 1).

بر اساس آزمون t مستقل در بررسی شمارش گلبول‌های قرمز و اندازه‌گیری میانگین حجم هر گلبول قرمز (MCV ،(دامنه پراکندگی حجم گلبول‌های قرمز (CV-RDW) و هماتوکریت (HCT)، تفاوت معنی‌داری میان گروه تیمار و کنترل مشاهده نشد (0/05>P)(جدول شماره 1). اما، تعداد گلبول‌های سفید در گروه تیمار نسبت به گروه کنترل افزایش معنی‌داری نشان داد (0/05>P)(نمودار شماره 2)

بحث

نتایج حاصل از پژوهش حاضر، کاهش معنی‌دار مساحت زخم را در روز چهاردهم نشان می‌‌دهد؛ به‌طوری‌که در روز چهاردهم همه‌ی زخم‌های حیوانات گروه تیمار بهبود یافته بود. همچنین، تفاوت معنی‌داری در اغلب پارامترهای خونی در گروه تیمار نسبت به گروه کنترل در یک دوره زمانی چهارده روزه مشاهده نشد، اما افزایش معنی‌داری در میزان گلبول‌های سفید گروه تیمار مشاهده گردید. در یک مطالعه بالینی گزارش شده است که نانو ذرات نقره دارای نقش موثری در بهبود زخم‌های عفونی می‌باشند. همچنین، در مطالعه دیگر بعد از استفاده از پانسمان‌های حاوی نانو ذرات نقره، متوجه شدند که این نانوذرات از طریق خاصیت باکتری‌کشی، کاهش آماس زخم و تعدیل سیتوکین‌های فیبروژنیک می‌توانند سبب بهبود سریع‌تر زخم‌های سوختگی موش‌ها شوند، که مشابه مطالعه حاضر، با استفاده از نانو ذرات نقره، زمان بهبودی زخم کاهش یافته است. بعد از استفاده از پانسمان‌های حاوی نانوذرات نقره جهت درمان سوختگی، این نانوذرات وارد جریان خون می‌شوند که این یافته با مطالعه‌ای بر روی 30 بیمار تحت درمان با اکتیکت (Acticoat)، جهت درمان سوختگی‌های کوچک مورد تایید قرار گرفت.

در چندین مطالعه بر روی موش‌های صحرایی، تغییرات هماتولوژیک خون، بعد از مصرف خوراکی، استنشاق و نیز تزریق درون وریدی نانو ذرات نقره مورد بررسی قرار گرفت. Kim و همکاران بعد از بررسی مصرف خوراکی نانو ذرات نقره با اندازه 60 نانومتر به‌مدت 28 روز گزارش دادند که هیچ اختلاف آماری قابل توجهی در اغلب پارامترهای خونی گروه تیمار درمقایسه با گروه کنترل وجود ندارد. همچنین، در مطالعه‌ای دیگر بعد از مصرف خوراکی غلظت‌های مختلف نانو ذرات نقره با اندازه 56 نانومتر به‌مدت 13 هفته، در بررسی اغلب پارامترهای خونی نتیجه مشابهی مشاهده شد. به‌علاوه در بررسی فاکتورهای خونی پس از مصرف خوراکی نانو ذرات نقره با اندازه حدود 20-10 نانومتر و با غلظت kg/mg 5000] 24] و نیز پس از استنشاق غلظت‌های مختلف نانو ذرات نقره در زمان‌های متفاوت نتایج مشابهی گزارش شده است.

نتایج این تحقیقات تاحدودی با مطالعه حاضر همخوانی دارند. گزارش گردیده است که نانو ذرات نقره از طریق استرس اکسیداتیو درون سلولی می‌توانند به سلول‌ها آسیب بزنند. لازم به‌ذکر است که به‌علت وجود آنتی‌اکسیدان‌ها در پلاسمای خون مانند ویتامین C در فاز آبی و ویتامین E محلول در تری گلیسرید غنی از لیپوپروتئین‌ها در جریان خون، سلول‌ها در برابر آسیب اکسیداتیو ناشی از رادیکال‌های آزاد محافظت می‌شوند و زمانی که یک موجود زنده بیش از حد در معرض اکسیدان‌ها قرار بگیرد، توانایی آنتی‌اکسیدانی پلاسمای خون دچار مشکل شده و ممکن است این توانایی کاهش یابد.

گزارش شده است بعد از تزریق درون وریدی غلظت‌های مختلف نانو ذرات نقره به موش‌های صحرایی، تغییرات قابل توجهی در پارامترهای خونی در غلظت‌های بیشتر از kg/mg 20 مشاهده گردید که می‌توان علت آن را ورود مقدار بیشتر این نانو ذرات به خون دانست. البته پروتئین‌های پلاسما نیز می‌توانند بر روی توزیع، حذف و سمیت نانو ذرات نقره اثر بگذارند. در مطالعه حاضر برخلاف اکثر مطالعات فوق، افزایش معنی‌داری در شمارش گلبول‌های سفید گروه تیمار در مقایسه با گروه کنترل مشاهده شد که در توجیه این نتیجه می‌توان گفت که احتمالاً علاوه بر نانو ذرات نقره، یون‌های نقره آزاد شده از نانو ذرات، در نتیجه‌ی حاصل موثر بوده است چرا که به‌عنوان مثال در مطالعات فوق پس از مصرف خوراکی نانو ذرات نقره، با اندازه‌های متفاوت، اثر مشابه‌ای بر روی پارامترهای خونی مشاهده شد، بنابراین احتمالاً فرضیه پیشنهادی Wijnhoven و همکاران، مبنی بر اینکه سمیت نقره عمدتاً به علت یون‌های نقره آزاد شده می‌باشد، مورد تایید است که در این مورد یون‌های نقره آزاد شده از نانو ذرات نقره احتمالاً در نتیجه حاصل از مطالعه موثر بوده است.

البته لازم به ذکر است که نانو ذرات وارد شده به بدن می‌توانند با اجزاء سیستم ایمنی واکنش داده و بر اساس برخی مطالعات، قادراند سبب افزایش ترشح سیتوکین‌های مختلف شوند. البته نانو ذرات مختلف ممکن است اثرات متفاوتی بر روی سیستم ایمنی داشته باشند و سبب تحریک یا مهار سیستم ایمنی گردند. نانو ذرات وارد شده به خون به پروتئین‌های سرم متصل شده و در نتیجه این ذرات بیشتر در معرض تماس با ماکروفاژها قرار گرفته و در نهایت غلظت آنها در خون به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. مشخص شده است که پانسمان‌های حاوی نقره دارای اثرات سمی بوده و سمیت آنها به نقره آزاد شده از پماد بستگی دارد. هم‌چنین، گزارش‌های متعدد و نیز مطالعات آزمایشگاهی نشان می‌دهند که نقره می‌تواند واکنش‌های ایمنی جانبی را القاء نماید.

البته، برخی محققین نیز نشان داده‌اند که یون‌های نقره آزاد شده از نانو ذرات نقره در حالت مایع ممکن است پاسخ‌های التهابی و فرآیندهای سم‌زدایی فلزی را تحریک نمایند. چندین مطالعه آزمایشگاهی، نشان می‌دهند که نانو ذرات نقره به DNA و سلول آسیب می‌رسانند و سبب ایجاد سرطان، استرس اکسیداتیو و سم‌زدایی فلزی می‌گردند. به‌علاوه، گزارش شده است که این نانو ذرات با اتصال به پروتئین‌های مختلف می‌توانند فاگوسیتوز را تحریک نمایند. Kim و همکاران نیز بعد از بررسی سمیت استنشاق نانو ذرات نقره با اندازه 18 نانومتر به‌مدت 90 روز متوجه شدند که این ذرات سمیت ژنتیکی را در مغز استخوان موش‌های صحرایی القاء نمی‌نمایند. بنابراین، بر اساس مطالعات صورت گرفته می‌توان گفت که ورود نانو ذرات نقره و همچنین یون‌های نقره به بدن می‌تواند سبب افزایش تعداد گلبول‌های سفید برای بیگانه‌خواری گردند.

در مطالعه حاضر با توجه به بهبود کامل زخم در روز چهاردهم، افزایش معنی‌دار گلبول‌های سفید می‌تواند به علت حضور نانو ذرات نقره و همچنین یون‌های نقره آزاد شده به‌عنوان یک ماده خارجی در داخل بدن باشد که سبب تحریک سیستم ایمنی گردیده است.

نتیجه‌گیری

نتایج حاصل از مطالعه حاضر نشان می‌دهد که نانو ذرات نقره به‌کار رفته جهت تسریع ترمیم زخم می‌توانند سبب تحریک سیستم ایمنی شوند، اما بر روی برخی از پارامترهای خونی اثری ندارند. البته با بررسی سطح نقره در خون و سنجش بیومارکرهای استرس اکسیداتیو می‌توان اثرات این نانو ذرات را بهتر توجیه کرد، بنابراین این موضوع مطالعات بیشتری را می‌طلبد و بر اساس نتایج حاصل از این مطالعه توصیه می‌گردد استفاده از نانو ذرات نقره جهت ترمیم زخم، با احتیاط صورت گیرد.

خلاصه مقاله

اگرچه مدت‌هاست که نانوذرات نقره برای ترمیم زخم استفاده می‌شود، اما سمیت پمادهای حاوی این ذرات کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق، تأثیر نانوذرات نقره به‌کار رفته جهت ترمیم زخم بر روی برخی پارامترهای هماتولوژیک مورد ارزیابی قرار گرفت.

مواد و روش‌ها: در این مطالعه تجربی، 50 سر موش نژاد بالب سی (c/BALB) به‌طور تصادفی در 2 گروه 25 تایی (گروه کنترل و تیمار) مورد بررسی قرار گرفت. پس از ایجاد زخم یکسان در پشت همه حیوانات، سطح زخم در گروه تیمار با 50 میکرولیتر محلول نانوذرات نقره (10ppm) و در گروه کنترل، با همان مقدار آب مقطر تیمار شد. سپس، در روزهای صفر، هفتم و چهاردهم بعد از ایجاد زخم، با اندازه‌گیری سطح زخم درصد میانگین کاهش سطح زخم در پایان هر هفته اندازه‌گیری گردید. میانگین حجم هر گلبول قرمز، دامنه پراکندگی حجم گلبول‌های قرمز، هماتوکریت و تعداد سلول‌های خونی برای هر دو گروه اندازه‌گیری گردید.

نتایج: در پایان هفته دوم این آزمایش، کاهش معنی‌داری در میانگین سطح زخم در گروه تیمار مشاهده شد. اگرچه در گروه تیمار افزایش تعداد گلبول‌های سفید خون مشاهده شد، اما شمارش گلبول‌های قرمز خون و سایر پارامترهای خونی، تغییر معنی‌داری نشان نداد.

نتیجه‌گیری: این مطالعه نشان داد که نانو ذرات نقره به‌کار رفته جهت تسریع ترمیم زخم، می‌تواند بدون اینکه اثرات منفی بر روی برخی از پارامترهای خونی داشته باشد، سیستم ایمنی را تحریک کند.

محمد سعید حیدرنژاد (استادیار، گروه جانورشناسی، دانشکده علوم، دانشگاه شهرکرد) 

پریسا یارمحمدی سامانی (کارشناسی ارشد فیزیولوژی جانوری، دانشکده علوم، دانشگاه شهرکرد) 

محسن مبینی دهکردی (استادیار، گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم، دانشگاه شهرکرد)

سمیرا رهنما (کارشناسی ارشد فیزیولوژی جانوری، دانشکده علوم، دانشگاه شهرکرد)

P_yarmohamadi@yahoo