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¿Los Nanomaterials afectan a las mitocondrias?

Los Nanomaterials (NMs) se pueden ahora encontrar en una amplia gama de diversos productos, incluyendo los dispositivos electrónicos, la comida, productos cosméticos, y remedio.

mitocondriasHaber de imagen: 3d_man/Shutterstock.com

Como resultado de su utilización creciente y demanda mundial, el número creciente de los individuos expuestos a los nanómetros con su producción, el tramitación, el transporte, el uso, la eliminación, y la baja subsiguiente ha activado a investigadores para ganar una comprensión más profunda en cuanto a cómo estas substancias pudieron afectar al ser humano, al animal, y a higienes ambientales.

¿Cuáles son mitocondrias?

Designado a menudo la “central eléctrica” de la célula, el mitochondrion es un organelo doble del membrana-salto que también contiene su propio genoma. Considerando que la membrana exterior de las mitocondrias es responsable del pasaje selectivo de iones y de moléculas en y fuera de este organelo, la membrana interna exhibe una permeabilidad altamente restrictiva para asegurarse de que la cadena de transporte del electrón (ETC) y la síntesis del trifosfato (ATP) de adenosina continúan proceder sin ninguna interferencia de otras moléculas.

Además de su papel en la producción de ATP, el genoma mitocondrial, mientras que mucho es más pequeño que lo encontrada en el núcleo, contiene varios genes importantes responsables de codificar el rRNA y el tRNA, así como varias proteínas implicadas en síntesis del etc y del ATP. Las mitocondrias también desempeñan un papel en varios otros procesos biológicos incluyendo intercambio de iones, transporte del metabilito, la transmisión de señales del calcio, y el lanzamiento del apoptosis.

¿Cuál es toxicidad mitocondrial?

Algo de las substancias químicas sabidas más tempranas que fueron encontradas para apuntar específicamente las mitocondrias y ejercer efectos tóxicos incluyó oligomycin, de 2,4 dinitrofenol, de pentaclorofenol, y de monóxido de carbono. Desde entonces, una cantidad importante de investigación se ha hecho no sólo para entender las funciones específicas de las mitocondrias pero también cómo este organelo altamente complejo responde a la tensión.

De hecho, la mayoría de los análisis ines vitro del estudio de toxicidad que se realizan a principios de en el proceso de descubrimiento químico comenzarán a menudo inicialmente con análisis de los efectos mitocondriales posibles de la toxicidad, determinado vía cambios en el potencial de la membrana de este organelo.

Mientras que son numerosos, algunos de los focos más punta de la investigación de la toxicología de las mitocondrias incluyen cómo las substancias químicas pudieron cambiar la concentración de especie reactiva del oxígeno (ROS), más cuyo se producen normalmente en las mitocondrias.

Mientras que las mitocondrias dentro de la célula exhiben los sistemas de defensa similares que están presentes en otros organelos, pueden ser exposición de siguiente vulnerable a la tensión robusta. Por lo tanto, los investigadores están a menudo interesados en la comprensión de cómo el homeostasis mitocondrial alterado podría dar lugar a ciertas puntos finales tóxicas.

¿Cómo los nanomaterials causan toxicidad mitocondrial?

Hasta la fecha, los investigadores han confirmado la toxicidad mitocondrial de algunos nanómetros, mostrada común para inducir cambios la morfología de este organelo, reduciendo su potencial de la membrana y función respiratoria, así como ascendiendo la baja del citocromo C. independientemente de estos efectos, uno de los mecanismos más notables de la toxicidad mitocondrial Nanómetro-inducida es debido a la generación de ROS.

La superproducción del ROS que sigue la exposición del nanómetro puede ocurrir con cualquier daño directo a las mitocondrias, que lleva posteriormente a varios efectos tóxicos, o después de una reducción en la actividad de los complejos de cadena respiratorios mitocondriales, que pueden llevar a la generación de ROS.

El ROS es los agentes químicos altamente reactivos que pueden causar una amplia gama de daño perjudicial a las macromoléculas celulares. Además de los efectos nocivos inherentes asociados a niveles del ROS, la capacidad de los nanómetros de alterar dinámica mitocondrial de esta manera puede llevar final a los cambios en niveles de la producción del ATP y niveles mitocondriales bajados del potencial (MMP) de la membrana.

¿Qué nanomaterials inducen toxicidad mitocondrial?

Varios diversos tipos de nanómetros se han evaluado a conciencia para que su capacidad induzca efectos tóxicos sobre las mitocondrias. Los nanoparticles del metal y del óxido de metal, que explican el aproximadamente 37% de los productos que se hacen con los nanómetros en todo el mundo, se han estudiado para que su capacidad cause cambios en las mitocondrias.

Los nanoparticles del óxido (TiO2) Titanium (NPs), por ejemplo, se han encontrado para inducir toxicidad mitocondrial en los diversos modelos ines vitro a través de varios diversos mecanismos, algunos de los cuales incluyen MMP reducido, despolarización de la membrana mitocondrial, baja creciente del citocromo C, hinchazón mitocondrial, activación mitophagy, y mucho más.

Semejantemente, los nanoparticles de plata (AG-NPs) también se han mostrado para reducir la producción de MMP y del ATP, así como ascienden la fragmentación mitocondrial en varios modelos ines vitro.

Conclusión

Sin obstrucción, hay una cantidad suficiente de prueba científica que sugiere el lazo entre la exposición a los nanómetros y la función mitocondrial alterada. Aunque permanezca una necesidad de más futuro in vivo estudia para confirmar los resultados detectados en los estudios ines vitro preliminares citados aquí, él es crucial para que estos efectos tóxicos sean tomados seriamente entre las industrias que producen nanoproducts.

Fuentes

  • Educación de Scitable de las “mitocondrias” - por naturaleza
  • Meyer, J.N., Hartman, J.H., y Mello, D.F. (2018). Toxicidad mitocondrial. Ciencias toxicológicas 162(1); 15-23. DOI: 10.1093/toxsci/kfy008.
  • Wu, D., mA, Y., Cao, Y., y Zhang, T. (2020). Toxicidad mitocondrial de nanomaterials. Ciencia del ambiente total 702(1). DOI: 10/1016/j.scitotenv.2019.134994.
  • Natarajan, V., Wilson, C.L., Hayward, S.L., y Kidambi, S. (2015). Baja del gatillo de Nanoparticles del dióxido de titanio de la función y perturbación de la dinámica mitocondrial en hepatocitos primarios. PLoS uno. DOI: 10.1371/journal.pone.0134541.

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Last Updated: Mar 9, 2020

Benedette Cuffari

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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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