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I Nanomaterials pregiudicano i mitocondri?

I Nanomaterials (NMs) possono ora essere trovati in una vasta gamma di prodotti differenti, compreso gli apparecchi elettronici, l'alimento, i prodotti cosmetici e la medicina.

mitocondriCrediti di immagine: 3d_man/Shutterstock.com

Come conseguenza della sue utilizzazione crescente e domanda mondiale, il numero crescente delle persone esposte ai nanometri con la loro produzione, il trattamento, il trasporto, l'applicazione, la disposizione e la versione successiva ha spinto i ricercatori per guadagnare una comprensione più profonda quanto a come queste sostanze potrebbero pregiudicare l'essere umano, l'animale e la salute ambientale.

Che cosa sono mitocondri?

Riferito a spesso come “la centrale elettrica„ della cella, il mitocondrio è ad un organello diretto a membrana doppio che egualmente contiene il suo proprio genoma. Considerando che la membrana esterna dei mitocondri è responsabile del passaggio selettivo sia degli ioni che delle molecole in e da questo organello, la membrana interna esibisce una permeabilità altamente restrittiva per assicurare che sia la catena di trasporto dell'elettrone (ETC) che la sintesi (ATP) dell'adenosintrifosfato continuino a continuare senza alcun'interferenza da altre molecole.

Oltre al suo ruolo nella produzione del trifosfato di adenosina, il genoma mitocondriale, mentre molto più piccolo di quello trovato nel nucleo, alloggia parecchi geni importanti responsabili della codifica il rRNA e del tRNA come pure parecchie proteine in questione sia nella sintesi del trifosfato di adenosina che ecc. I mitocondri egualmente svolgono un ruolo in parecchi altri trattamenti biologici compreso scambio ionico, il trasporto del metabolita, la segnalazione del calcio e l'inizio del apoptosis.

Che cosa è la tossicità mitocondriale?

Alcuno dei prodotti chimici conosciuti più in anticipo che siano trovati specificamente per mirare ai mitocondri ed esercitare gli effetti tossici ha incluso il oligomycin, di 2,4 dinitrofenolo, del pentaclorofenolo e del monossido di carbonio. Da allora, una quantità significativa di ricerca è stata effettuata non solo per capire le funzioni specifiche dei mitocondri ma anche come questo organello altamente complesso risponde allo sforzo.

Infatti, la maggior parte delle analisi in vitro della selezione di tossicità che sono eseguite nella fase iniziale nel trattamento di scoperta chimico spesso inizialmente cominceranno con le analisi degli effetti mitocondriali possibili della tossicità, specialmente via i cambiamenti nel potenziale di membrana di questo organello.

Mentre numerosi, alcuni dei fuochi più di avanguardia nella ricerca in tossicologia dei mitocondri includono come i prodotti chimici potrebbero cambiare la concentrazione di specie reattive dell'ossigeno (ROS), la maggior parte di cui sono prodotte normalmente nei mitocondri.

Mentre i mitocondri all'interno della cella esibiscono i simili sistemi di difesa che sono presenti in altri organelli, possono essere l'esposizione seguente vulnerabile allo sforzo robusto. Di conseguenza, i ricercatori sono spesso interessati nella comprensione come l'omeostasi mitocondriale alterata potrebbe provocare determinati punti finali tossici.

Come i nanomaterials causano la tossicità mitocondriale?

Fin qui, i ricercatori hanno confermato la tossicità mitocondriale di alcuni nanometri, indicata comunemente per indurre le alterazioni la morfologia di questo organello, diminuendo il sui potenziale di membrana e funzione respiratoria come pure promuovendo la versione del citocromo C. oltre a questi effetti, uno dei meccanismi più notevoli dalla della tossicità mitocondriale indotta da nanometro è dovuto la generazione di ROS.

La sovrapproduzione del ROS che segue l'esposizione di nanometro può accadere con qualsiasi danno diretto ai mitocondri, che successivamente piombo a parecchi effetti tossici, o dopo una riduzione dell'attività dei complessi a catena respiratori mitocondriali, che possono piombo alla generazione di ROS.

Il ROS è agenti chimici altamente reattivi che possono danneggiare una vasta gamma di deleterio le macromolecole cellulari. Oltre agli effetti contrari inerenti connessi con gli alti livelli del ROS, la capacità dei nanometri di alterare la dinamica mitocondriale in questo modo può infine piombo ai cambiamenti nei livelli di produzione del trifosfato di adenosina e nei livelli mitocondriali abbassati (MMP) di potenziale di membrana.

Quali nanomaterials inducono la tossicità mitocondriale?

Vari tipi di nanometri sono stati valutati completamente affinchè la loro capacità inducano gli effetti tossici sui mitocondri. Le nanoparticelle dell'ossido di metallo e del metallo, di cui tutt'e due rappresentano circa 37% dei prodotti che sono fatti con i nanometri intorno al mondo, sono state studiate affinchè la loro capacità causino i cambiamenti nei mitocondri.

Le nanoparticelle dell'ossido di titanio (TiO2) (NPs), per esempio, sono state trovate per indurre la tossicità mitocondriale in vari modelli in vitro attraverso vari meccanismi, alcuni di cui includono MMP diminuito, la depolarizzazione della membrana mitocondriale, la versione aumentata del citocromo C, il gonfiamento mitocondriale, attivazione mitophagy e molto di più.

Similmente, le nanoparticelle d'argento (AG-NPs) egualmente sono state indicate per diminuire la produzione del trifosfato di adenosina e di MMP come pure promuovono la frammentazione mitocondriale in parecchi modelli in vitro.

Conclusione

Chiaramente, c'è una quantità sufficiente di prova scientifica che suggerisce la relazione fra l'esposizione ai nanometri e la funzione mitocondriale alterata. Sebbene rimanga un'esigenza di ulteriore in vivo studia per confermare i risultati acquistati negli studi in vitro preliminari citati qui, è cruciale affinchè questi effetti tossici sia catturata seriamente fra le industrie che producono i nanoproducts.

Sorgenti

  • Formazione di Scitable “dei mitocondri„ - di natura
  • Meyer, J.N., Hartman, J.H., & Mello, D.F. (2018). Tossicità mitocondriale. Scienze tossicologiche 162(1); 15-23. DOI: 10.1093/toxsci/kfy008.
  • Wu, D., mA, Y., cao, Y., & Zhang, T. (2020). Tossicità mitocondriale dei nanomaterials. Scienza dell'ambiente totale 702(1). DOI: 10/1016/j.scitotenv.2019.134994.
  • Natarajan, V., Wilson, C.L., Hayward, S.L., & Kidambi, S. (2015). Perdita di grilletto di nanoparticelle del biossido di titanio di funzione e perturbazione della dinamica mitocondriale in epatociti primari. PLoS uno. DOI: 10.1371/journal.pone.0134541.

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Last Updated: Mar 9, 2020

Benedette Cuffari

Written by

Benedette Cuffari

After completing her Bachelor of Science in Toxicology with two minors in Spanish and Chemistry in 2016, Benedette continued her studies to complete her Master of Science in Toxicology in May of 2018. During graduate school, Benedette investigated the dermatotoxicity of mechlorethamine and bendamustine; two nitrogen mustard alkylating agents that are used in anticancer therapy.

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