Molekularne mechanizmy aktywności nanocząstek srebra na poziomie komórkowym

Abstract

Nanocząstki obecne w środowisku, zarówno pochodzenia naturalnego i antropogeniczne, mają wpływ na ludzkie zdrowie. Mimo intensywnych badań prowadzonych w celu wyjaśnienia aktywności biologicznej nanocząstek srebra w dalszym ciągu mechanizmy ich działania, zwłaszcza te związane ze stresem oksydacyjnym i nitrozacyjnym pozostają niejasne. Badania zostały przeprowadzone z użyciem linii komórkowych HepG2 oraz LIUHMES jako modeli badawczych. Pomiary wewnątrzkomórkowej produkcji anionorodnika ponadtlenkowego w mitochondriach i cytoplazmie, nadtlenku wodoru oraz tlenku azotu wykonano przy użyciu technik cytometrii przepływowej w oparciu o fluorescencję specyficznych sond. Pomiary Nadtlenku wodoru w mitochondriach wykonano z użyciem białka reporterowego HyPer-mito. Poziom nitrotyrozyny oceniony z użyciem technik immunochemicznych. Aktywność enzymatycznych składników obrony antyoksydacyjnej określono z użyciem klasycznych metod absorpcjometrycznych. Ocena transkryptomu dla białek z rodziny ABC i białek związanych ze stresem oksydacyjnym została przeprowadzona z użyciem komercyjnie dostępnych zestawów starterów. W toku badań wykazano, że dostępność glukozy moduluje toksyczność nanocząstek srebra i jest to związane z uaktywnieniem mechanizmów obrony antyoksydacyjnej przez wzmożoną aktywność łańcucha mitochondrialnego, oraz że typy komórek silnie zależne od glikolizy są bardziej podatne na toksyczny efekt nanomateriałów indukujących stres oksydacyjny. Nanocząsteczki srebra nie wykazały właściwości modulujących stres nitrozacyjny w sposób bezpośredni, ale wpływają na ekspresję białek związanych z obroną przed stresem nitrozacyjnym. Ponadto, prekursorowe komórki neuronalne są bardziej podatne na zmiany w ekspresji genów ABC, niż dojrzałe neurony, a profil zmian wywołany przez nanocząstki srebra jest podobny do profilu zmian podczas różnicowania. Zaproponowano mechanizm skutkujący zaburzeniem w homeostazie cholesterolu mediowany przez zmiany w ekspresji genu ABCA1, indukowany przez aktywację czynnika transkrypcyjnego LXR przez nanocząstki srebra.