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Os nanoparticles do dióxido Titanium podem ter efeitos de baixo nível em genes oxidativos do esforço

Um nanoparticle de uso geral no alimento, nos cosméticos, na protecção solar e nos outros produtos pode ter efeitos subtis na actividade dos genes que expressam as enzimas que endereçam o esforço oxidativo dentro de dois tipos de pilhas. Quando os nanoparticles do dióxido titanium (TiO2) forem considerados não-tóxicos porque não matam pilhas em baixas concentrações, estes efeitos celulares poderiam adicionar aos interesses sobre a exposição a longo prazo ao nanomaterial.

Os pesquisadores no Instituto de Tecnologia de Geórgia usaram técnicas da selecção da alto-produção para estudar os efeitos de nanoparticles do dióxido titanium na expressão de 84 genes relativos ao esforço oxidativo celular. Seu trabalho encontrou que seis genes, quatro deles de uma única família do gene, estiveram afectados por uma exposição de 24 horas aos nanoparticles.

O efeito foi considerado em dois tipos diferentes das pilhas expor aos nanoparticles: células cancerosas HeLa humanas de uso geral na pesquisa, e uma linha de pilhas do rim do macaco. Os nanoparticles do poliestireno similares em tamanho e a carga elétrica de superfície aos nanoparticles do dióxido titanium não produziram um efeito similar na expressão genética.

“Isto é importante porque cada medida padrão da saúde da pilha mostra que as pilhas não estão afectadas por estes nanoparticles do dióxido titanium,” disse Christine Payne, um professor adjunto na escola da tecnologia de Geórgia da química e da bioquímica. “Nossos resultados mostram que há uma mudança mais subtil no esforço oxidativo que poderia ser prejudicial às pilhas ou conduzir às mudanças a longo prazo. Isto sugere que outros nanoparticles sejam seleccionados para efeitos de baixo nível similares.”

A pesquisa foi relatada o 6 de maio em linha no jornal da química física C. O trabalho foi apoiado pelos institutos de saúde nacionais (NIH) através do centro de HERCULES na universidade de Emory, e por uma bolsa de estudo de Vasser Woolley.

Os nanoparticles do dióxido Titanium ajudam a fazer o branco pulverizado dos anéis de espuma, a proteger a pele das raias do sol e a reflectir a luz em superfícies pintadas. Nas concentrações de uso geral, são considerados não-tóxicos, embora diversos outros estudos levantaram o interesse sobre efeitos potenciais na expressão genética que não pode directamente impactar a saúde a curto prazo das pilhas.

Para determinar se os nanoparticles poderiam afectar os genes envolvidos em controlar o esforço oxidativo nas pilhas, Payne e o colega Melissa Kemp - um professor adjunto no Wallace H. Relha Departamento da engenharia biomedicável na tecnologia de Geórgia e na universidade de Emory - projectaram um estudo avaliar amplamente o impacto do nanoparticle nas duas linha celular.

Trabalhando com alunos diplomados Sabiha Runa e Dipesh Khanal, incubaram separada pilhas HeLa e pilhas do rim do macaco com o óxido titanium a níveis 100 vezes menos do que a concentração mínima conhecida para iniciar efeitos na saúde da pilha. Após ter incubado as pilhas por 24 horas com o TiO2, as pilhas lysed e seus índices analisaram usando o PCR e técnicas ocidentais da mancha para estudar a expressão de 84 genes associados com a capacidade das pilhas para endereçar processos oxidativos.

Payne e Kemp foram surpreendidos encontrar mudanças na expressão de seis genes, incluindo quatro da família do peroxiredoxin das enzimas que ajuda pilhas a degradar a água oxigenada, um byproduct de processos celulares da oxidação. Demasiada água oxigenada pode criar o esforço oxidativo que pode danificar o ADN e as outras moléculas.

O efeito medido era significativo - mudanças de aproximadamente 50 por cento na expressão da enzima comparada às pilhas que não tinham sido incubadas com nanoparticles. Os testes foram conduzidos a em três exemplares e produziram resultados semelhantes cada vez.

“Uma coisa que era realmente surpreendente era que esta família inteira das proteínas era afetada, embora alguns acima-foram regulados e alguns para baixo-foram regulados,” Kemp disse. “Estas eram tudo proteínas relativas, assim que a pergunta é porque responderiam diferentemente à presença dos nanoparticles.”

Os pesquisadores não são certos como os nanoparticles ligam com as pilhas, mas suspeitam que pode envolver a corona da proteína que cerca as partículas. A corona é compo das proteínas de soro que servem normalmente como o alimento para as pilhas, mas fixa aos nanoparticles no media de cultura. As proteínas da corona têm um efeito protector nas pilhas, mas podem igualmente servir como uma maneira para que os nanoparticles liguem aos receptors da pilha.

O dióxido Titanium é conhecido para seus efeitos foto-catalíticos sob a luz ultravioleta, mas os pesquisadores não pensam que está no jogo aqui porque seu cultivo foi feito na luz ambiental - ou na obscuridade. Os nanoparticles individuais tiveram diâmetros de aproximadamente 21 nanômetros, mas na cultura celular formaram agregados muito maiores.

No trabalho futuro, Payne e Kemp esperam aprender mais sobre a interacção, incluindo onde as proteínas deprodução são ficadas situadas nas pilhas. Para isso, podem usar HyPer-Tau, uma proteína que do repórter se tornaram para seguir o lugar da água oxigenada dentro das pilhas.

A pesquisa sugere que uma re-avaliação possa ser necessária para outros nanoparticles que poderiam criar efeitos subtis mesmo que fossem julgados seguros.

“Um trabalho mais adiantado tinha sugerido que os nanoparticles pudessem conduzir ao esforço oxidativo, mas ninguém tinha olhado realmente neste nível e em tão muitas proteínas diferentes ao mesmo tempo,” Payne disse. “Nossa pesquisa olhou tais baixas concentrações que levanta perguntas sobre que outro pôde ser afetado. Nós olhamos especificamente no esforço oxidativo, mas pode haver outros genes que são afetados, demasiado.”

Aquelas diferenças subtis podem importar quando são adicionadas a outros factores.

“O esforço oxidativo é implicado em todos os tipos de inflamatório e as respostas imunes,” Kemp notaram. “Quando o dióxido titanium apenas puder apenas modular os níveis da expressão desta família das proteínas, se aquele está acontecendo ao mesmo tempo você tem outros tipos de esforço oxidativo por diferentes razões, a seguir você pode ter um efeito cumulativo.”

Source:

Georgia Institute of Technology