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Os Nanomaterials afectam as mitocôndria?

Os Nanomaterials (NMs) podem agora ser encontrados em uma vasta gama de produtos diferentes, incluindo dispositivos electrónicos, alimento, produtos cosméticos, e medicina.

mitocôndriaCréditos de imagem: 3d_man/Shutterstock.com

Em conseqüência de seus uso de crescimento e procura mundial, o número crescente de indivíduos expor aos nanômetros com sua produção, o processamento, o transporte, a aplicação, a eliminação, e a liberação subseqüente empurraram pesquisadores para ganhar uma compreensão mais profunda a respeito de como estas substâncias puderam afectar o ser humano, o animal, e a saúde ambiental.

Que são mitocôndria?

Referido frequentemente como a “central eléctrica” da pilha, o mitochondrion é um organelle duplo do membrana-limite que igualmente contenha seu próprio genoma. Considerando que a membrana exterior das mitocôndria é responsável para a passagem selectiva de íons e de moléculas e fora deste organelle, a membrana interna exibe uma permeabilidade altamente restritiva para assegurar-se de que a corrente de transporte do elétron (ETC) e a síntese do triphosphate (ATP) de adenosina continuem a continuar sem nenhuma interferência de outras moléculas.

Além do que seu papel na produção de ATP, o genoma mitocondrial, quando muito menor do que aquele encontrado no núcleo, abriga diversos genes importantes responsáveis para codificar o rRNA e o tRNA, assim como diversas proteínas envolvidas na síntese etc. e do ATP. As mitocôndria igualmente jogam um papel em diversos outros processos biológicos que incluem a troca iónica, o transporte do metabolito, a sinalização do cálcio, e a iniciação do apoptosis.

Que é toxicidade mitocondrial?

Algum dos produtos químicos conhecidos os mais adiantados que foram encontrados para visar especificamente as mitocôndria e exercer efeitos tóxicos incluiu o oligomycin, de 2,4 dinitrophenol, de pentachlorophenol, e de monóxido de carbono. Desde então, uma quantidade significativa de pesquisa foi feita para compreender não somente as funções específicas das mitocôndria mas também como este organelle altamente complexo responde ao esforço.

De facto, o mais in vitro os ensaios da selecção de toxicidade que são executados cedo sobre no processo de descoberta químico começarão frequentemente inicialmente com as análises de efeitos mitocondriais possíveis da toxicidade, particularmente através das mudanças no potencial da membrana deste organelle.

Quando numerosos, alguns dos focos os mais pioneiros na pesquisa da toxicologia das mitocôndria incluem como os produtos químicos puderam mudar a concentração de espécie reactiva do oxigênio (ROS), mais de que são produzidos normalmente nas mitocôndria.

Quando as mitocôndria dentro da pilha exibirem os sistemas de defesa similares que estam presente em outros organelles, podem ser exposição de seguimento vulnerável ao esforço robusto. Conseqüentemente, os pesquisadores estão frequentemente interessados em compreender como a homeostase mitocondrial alterada poderia conduzir a determinados valores-limite tóxicos.

Como os nanomaterials causam a toxicidade mitocondrial?

Até agora, os pesquisadores confirmaram a toxicidade mitocondrial de alguns nanômetros, mostrada geralmente para induzir alterações a morfologia deste organelle, reduzindo seus potencial da membrana e função respiratória, assim como promovendo a liberação do citocromo C. com exceção destes efeitos, um dos mecanismos os mais notáveis da toxicidade mitocondrial Nanômetro-induzida é devido à geração de explorador de saída de quadriculação.

A superproduçao do explorador de saída de quadriculação que segue a exposição do nanômetro pode ocorrer com um ou outro dano directo às mitocôndria, que conduz subseqüentemente a diversos efeitos tóxicos, ou depois de uma redução na actividade dos complexos chain respiratórios mitocondriais, que podem conduzir à geração de explorador de saída de quadriculação.

O explorador de saída de quadriculação é os agentes químicos altamente reactivos que podem causar uma vasta gama de dano deletério às macromoléculas celulares. Além do que os efeitos adversos inerentes associados com os níveis elevados de explorador de saída de quadriculação, a capacidade dos nanômetros para alterar a dinâmica mitocondrial desta maneira pode finalmente conduzir às mudanças em níveis da produção do ATP e em níveis mitocondriais abaixados do potencial (MMP) da membrana.

Que nanomaterials induzem a toxicidade mitocondrial?

Diversos tipos diferentes de nanômetros foram avaliados completamente para que sua capacidade induza efeitos tóxicos nas mitocôndria. Os nanoparticles do metal e do óxido de metal, ambo esclarecem aproximadamente 37% dos produtos que são feitos com nanômetros em todo o mundo, foram estudados para que sua capacidade cause mudanças nas mitocôndria.

Os nanoparticles do óxido (TiO2) Titanium (NPs), por exemplo, foram encontrados para induzir a toxicidade mitocondrial em vário modelam in vitro através de diversos mecanismos diferentes, alguns de que inclua MMP reduzido, despolarização da membrana mitocondrial, liberação aumentada do citocromo C, inchamento mitocondrial, activação mitophagy, e muito mais.

Similarmente, os nanoparticles de prata (AG-NPs) foram mostrados igualmente para reduzir a produção de MMP e de ATP, assim como promovem a fragmentação mitocondrial em diversos in vitro modelos.

Conclusão

Claramente, há uma suficiente quantidade de prova científica que sugere o relacionamento entre a exposição aos nanômetros e a função mitocondrial alterada. Embora permaneça uma necessidade para mais adicional estuda in vivo para confirmar os resultados adquiridos nos estudos da preliminar in vitro mencionados aqui, ele é crucial para que estes efeitos tóxicos sejam tomados seriamente entre as indústrias que produzem nanoproducts.

Fontes

  • Educação de Scitable das “mitocôndria” - por natureza
  • Meyer, J.N., Hartman, J.H., & Mello, D.F. (2018). Toxicidade mitocondrial. Ciências Toxicological 162(1); 15-23. DOI: 10.1093/toxsci/kfy008.
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  • Natarajan, V., Wilson, C.L., Hayward, S.L., & Kidambi, S. (2015). Perda do disparador de Nanoparticles do dióxido Titanium de função e perturbação da dinâmica mitocondrial em Hepatocytes preliminares. PLoS um. 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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