| Инд. авторы: | Мошкин М.П., Петровский Д.В., Акулов А.Е., Ромащенко А.В., Герлинская Л.А., Мучная М.И., Ганимедов В.Л., Садовский А.С., Савелов А.А., Коптюг И.В., Троицкий С.Ю., Бухтияров В.И., Колчанов Н.А., Сагдеев Р.З., Фомин В.М. |
| Заглавие: | Осаждение аэрозолей в носовых ходах норных и наземных грызунов при дыхании в запыленной среде |
| Библ. ссылка: | Мошкин М.П., Петровский Д.В., Акулов А.Е., Ромащенко А.В., Герлинская Л.А., Мучная М.И., Ганимедов В.Л., Садовский А.С., Савелов А.А., Коптюг И.В., Троицкий С.Ю., Бухтияров В.И., Колчанов Н.А., Сагдеев Р.З., Фомин В.М. Осаждение аэрозолей в носовых ходах норных и наземных грызунов при дыхании в запыленной среде // Журнал общей биологии. - 2014. - Т.75. - № 3. - С.214-225. - ISSN 0044-4596. |
| Внешние системы: | РИНЦ: 21630163; |
| Реферат: | eng: In subterranean rodents, which dig down the passages with frontal teeth, adaptation to the underground mode of life presumes forming of mechanisms that provide protection against inhaling dust particles of different size when digging. One of such mechanisms can be specific pattern of air flow organization in the nasal cavity. To test this assumption, comparative study of geometry and aerodynamics of nasal passages has been conducted with regard to typical representative of subterranean rodents, the mole vole, and a representative of ground rodents, the house mouse. Numerical modeling of air flows and deposition of micro- and nanoparticle aerosols indicates that sedimentation of model particles over the whole surface of nasal cavity is higher in mole vole than in house mouse. On the contrary, particles deposition on the surface of olfactory epithelium turns out to be substantially less in the burrowing rodent as compared to the ground one. Adaptive significance of the latter observation has been substantiated by experimental study on the uptake of nanoparticles of hydrated manganese oxide MnO • (H 2O) x and Mn ions from nasal cavity into brain. It has been shown with use of magnetic resonance tomography method that there is no difference between studied species with respect to intake of particles or ions by olfactory bulb when they are introduced intranasally. Meanwhile, when inhaling nanoparticle aerosol of MnCl 2, deposition of Mn in mouse's olfactory bulbs surpasses markedly that in vole's bulbs. Thereby, the morphology of nasal passages as a factor determining the aerodynamics of upper respiratory tract ensures for burrowing rodents more efficient protection of both lungs and brain against inhaled aerosols than for ground ones. rus: Адаптация к подземному образу жизни подземных грызунов, роющих ходы передними зубами, предполагает формирование механизмов защиты от вдыхаемых в процессе рытья пылевых частиц разного размера. Таковыми могут быть видовые особенности организации воздушных потоков в носовой полости. Для проверки данного предположения были выполнены сравнительные исследования геометрии и аэродинамики носовых ходов у типичного представителя подземных грызунов - обыкновенной слепушонки и представителя наземных видов - домовой мыши. Численное моделирование воздушных потоков и осаждения микро- и наноразмерных аэрозолей показало, что седиментация модельных частиц на всей поверхности носовых полостей выше у слепушонки, чем у мыши. Вместе с тем осаждение частиц на поверхности обонятельного эпителия, наоборот, значительно меньше у норного грызуна по сравнению с наземным. Адаптивная значимость последнего обоснована экспериментальным изучением поступления наночастиц гидратированного оксида марганца MnO • (H 2O) x и ионов Mn из носовой полости в головной мозг. Методом магнитно-резонансной томографии (МРТ) было установлено, что при интраназальном введении частиц или ионов их поступление в обонятельные луковицы не отличается у исследуемых видов. Тогда как при ингаляции наноразмерных аэрозолей MnCl 2 накопление Mn в обонятельных луковицах мыши значительно превосходит таковое у слепушонки. Таким образом, морфология носовых ходов как фактор, определяющий аэродинамику верхних дыхательных путей, обеспечивает норным грызунам более эффективную по сравнению с наземными защиту от вдыхаемых аэрозолей как легких, так и головного мозга. |
| Издано: | 2014 |
| Физ. характеристика: | с.214-225 |
| Цитирование: | 1. Евдокимов Н.Г., 2001. Популяционная экология обыкновенной слепушонки. Екатеринбург: Екатеринбург. 144 с. 2. Ameille J., 2012. The different pleuro-pulmonary pathologies related to asbestos: Definitions, epidemiology and evolution//Rev. Mal. Respir. V. 29. № 8. P. 1035-1046. 3. Bab I., Gabet Y., Hajbi-Yonissi C., Muller R., 2007. Micro-Tomographic Atlas of the Mouse Skeleton. Boston: Springer. 205 p. 4. Bench G., Carlsen T.M., Grant P.G., Wollett J.S. Jr., Martinelli R.E., Lewis J.L., Divine K.K., 2001. Olfactory bulb uptake and determination of biotransfer factors in the California ground squirrel (Spermophilus beecheyi) exposed to manganese and cadmium in environmental habitats//Environ. Sci. Tech. V. 270. № 2. P. 270-277. 5. Bronson F.H., 1979. The reproductive ecology of the house mouse//Quarterly Rev. Biol. V. 54. № 3. P. 265-299. 6. Burda H., Sumbera R., Begall S., 2007. Microclimate in burrows of subterranean rodents -revisited//Fossorial Rodents: News from Underground. B.: Springer. P. 22-31. 7. Chang Y., Kim Y., Woo S.T., Song H.J., Kim S.H., Lee H., Kwon Y.J., Ahn J.H., Park S.J., Chung I.S., Jeong K.S., 2009. High signal intensity on magnetic resonance imaging is a better predictor of neurobehavioral performances than blood manganese in asymptomatic welders//Neurotoxicology. V. 30. № 4. P. 555-563. 8. Elder A., Gelein R., Silva V., Feikert T., Opanashuk L., Carter J., Potter R., Maynard A., Ito Y., Finkelstein J., Oberddrster G., 2006. Translocation of inhaled ultrafine manganese oxide particles to the central nervous system//Environ. Health. Perspect. V. 114. P. 1172-1178. 9. Fomin V.M., Vetlutsky V.N., Ganimedov V.L., Muchnaya M.I., Shepelenko V.N., Melnikov M.N., Savina A.A., 2010. Air Flow in the Human Nasal Cavity//J. Appl. Mech. Tech. Phys. V. 51. № 2. P. 223-240. 10. Ganot Y., Dragila M.I., Weisbro N., 2012. Impact of thermal convection on air circulation in a mammalian burrow underarid conditions//J. Arid. Environ. V. 84. P. 51-62. 11. Gross E.A., Swenberg J.A., Fields S., Popp J.A., 1982. Comparative morphometry of the nasal cavity in rats and mice//J. Anat. V. 135. № 1. P. 83-88. 12. Lorenzo A.J.D., De, 2008. The olfactory neuron and the blood-brain barrier//Foundation Symposium -Taste and Smell in Vertebrates. L.: Wiley. P. 151-176. 13. Lucchini R.G., Dorman D.C., Elder A., Veronesi B., 2012. Neurological impacts from inhalation of pollutants and the nose-brain connection//Neurotoxicology. V. 33. № 4. P. 838-841. 14. Menache M.G., Hanna L.M., Gross E.A., Lou S.R., Zinreich S.J., Leopold D.A., Jarabek A.M., Miller F.J., 1997. Upper respiratory tract surface areas and volumes of laboratory animals and humans: considerations for dosimetry models//J. Toxicol. Environ. Health. V. 50. № 5. P. 475-506. 15. Moshkin M., Novikov E., Petrovski D., 2007. Skimping as an adaptive strategy in social fossorial rodents: The mole vole (Ellobius talpinus) as an example//Fosso-rial Rodents: News from Underground. B.: Springer. P. 49-60. 16. Moshkin M., Gerlinskaya L.A., Romashenko A.V., Bukhtijarov V.I., Trotski S.U., Koptyug I.V., Savelov A.A., Khlestova E., 2012. MRI based comparative study of axonal transport of paramagnetic nanoparticles (MnO) and ions (MnCl2)//BIT's 2nd Annual World Congress of Nanoscience and Nanotechnology. Qingdao: Nano-S&T. P. 377. 17. Osakada Y., Cui B., 2011. Real-time visualization of ax-onal transport in neurons//Methods Mol. Biol. V. 670. P. 231-243. 18. Petrovski D.V., Novikov E.A., Burns J.T., Moshkin M.P., 2010. Wintertime loss of ultradian and circadian rhythms of body temperature in the fossorial euthermic mole vole, Ellobius talpinus//Chronobiol. Int. V. 27. № 4. P. 879-887. 19. Racette B.A., Criswell S.R., Lundin J.I., Hobson A., Seixas N., Kotzbauer P.T., Evanoff B.A., Perlmutter J.S., Zhang J., Sheppard L., Checkoway H., 2012. Increased risk of Parkinsonism associated with welding exposure//Neurotoxicology. V. 33. № 5. P. 1356-1361. 20. Rentschler G., Covolob L., Haddad A.A., Lucchinic R.G., Zonic S., Broberg K., 2012. ATP13A2 (PARK9) polymorphisms influence the neurotoxic effects of manganese//Neurotoxicology. V. 33. № 4. P. 697-702. 21. Wang J., Chen C., Liu Y., Jiao F., Li W., Lao F., Li Y., Li B., Ge C., Zhou G., Gao Y., Zhao Y., Chai Z., 2008a. Potential neurological lesion after nasal instillation of TiO2 nanoparticles in the anatase and rutile crystal phases//Toxicol. Lett. V. 183. № 1-3. P. 72-80. 22. Wang J., Liu Y., Jiao F., Lao F., Li W., Gu Y., Li Y., Ge C., Zhou G., Li B., Zhao Y., Chai Z., Chen C., 2008b. Time-dependent translocation and potential impairment on central nervous system by intranasally instilled TiO2 nanoparticles//Toxicology. V. 254. P. 82-90. 23. Win-Shwe T.-T., Fujimaki H., 2011. Nanoparticles and neurotoxicity//Int. J. Mol. Sci. V. 12. P. 6267-6280. 24. Wu J., Wang C., Sun J., Xue Y., 2011. Neurotoxicity of silica nanoparticles: brain localization and dopaminergic neurons damage pathways//ACS Nano. V. 5. № 6. P. 4476-4489. 25. Zelovd J., Sumbera R., Okrouhlik J., Skliba J., Lovy M., Burda H., 2011. A seasonal difference of daily energy expenditure in a free-living fossorial rodent, the silvery molerat (Heliophobius argenteocinereus; Bathyergidae)//Comp. Biochem. Physiol. A: Mol. Integr. Physiol. V. 158. № 1. P. 17-21. |
