Krooninen sairaus

tiivistelmä

tutkia parantava potentiaalin dimetylthiourea (DMTU), OH

• radikaali Trapper ja N-asetyylikysteiini (NAC), glutationi edeltäjä /H

2O

2 scavenger vastaan ​​titaanidioksidia nanohiukkasten (TiO

2-NP: itä) ja moniseinäisiä hiilinanoputkia (MWCNTs) aiheuttama cyto-geenitoksisuutta viljellyissä ihmisen keuhko- syöpäsoluja-A549. Cytogenotoxicity indusoitiin altistamalla solut valitun pitoisuudet (10 ja 50 ug /ml), joko TiO

2-NP: itä tai MWCNTs 24 tuntia. Anti-cytogenotoxicity vaikutukset DMTU ja NAC tutkittiin kahteen ryhmään, eli hoito 30 minuuttia ennen myrkyllisiä loukkaus (lyhytaikainen altistuminen), kun taas toinen ryhmä sai DMTU ja NAC käsittelyn aikana nanohiukkasten valotuksen, eli 24 h (pitkäaikainen valotus). Tutkimukset suoritettiin solujen elinkelpoisuuden sukupolvi reaktiivisia happiradikaaleja (ROS), mikrotumia (MN), ja ilmaus merkkiaineiden oksidatiivisen stressin (HSP27, CYP2E1), genotoksisuutta (P

53) ja CYP2E1 riippuvainen n- nitrosodimethylamine- demetylaasin (NDMA-d) toimintaa. Yleensä hoitoa sekä DMTU ja NAC on todettu olevan tehokas huomattavasti vastaan ​​TiO

2-NP: itä ja MWCNTs indusoi cytogenotoxicity A549-soluissa. Pitkäaikainen hoito DMTU ja NAC aikana myrkyllisiä loukkaukset ovat osoittaneet parempi ennaltaehkäisy kuin lyhyen aikavälin esikäsittelyä. Vaikka solut reagoivat merkittävästi sekä DMTU ja NAC, mutta vasteet olivat kemiallisen erityisiä. Osittain TiO

2-NP aiheuttama toksinen vasteet välittyvät OH

• radikaalien syntymistä ja vähentäminen antioksidantti puolustusjärjestelmää. Vaikka kyseessä on MWCNTs, haittavaikutusten johtui pääosin muuttamalla /vaikeuttavat entsymaattista antioksidantti järjestelmä. Tiedot osoittavat sovellettavuutta ihmisen keuhkojen syöpäsoluja-A549 kuin Esilajittelun väline määriteltäessä kohde erityisiä ennalta ehkäisevää ja terapeuttista potentiaalia lääkeaineiden kandidaattimolekyylejä vastaan ​​nanohiukkasten aiheuttamaa solujen vahingot.

Citation: Srivastava RK, Rahman Q, Kashyap MP, Lohani M, Pant AB (2011) parantava vaikutus Dimetylthiourea ja N-asetyylikysteiini on Nanohiukkasten aiheuttama Cyto-Genotoksisuus in Human Lung Cancer Cells-A549. PLoS ONE 6 (9): e25767. doi: 10,1371 /journal.pone.0025767

Editor: Neeraj Vij, Johns Hopkins School of Medicine, Yhdysvallat

vastaanotettu: toukokuu 10, 2011; Hyväksytty: 12 syyskuu 2011; Julkaistu: 29 syyskuu 2011

Copyright: © 2011 Srivastava et al. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään.

Rahoitus: Taloudellinen tuki saatiin neuvoston Scientific Industrial Research, New Delhi, (SIP-08). Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

solunsisäinen biologisen vuorovaikutuksen metallioksidin nanohiukkasia ja hiilinanoputkia on esitetty kirjallisuudessa ja merkitty huolestuttavaa turvallisuuden [1], [2]. Titaanidioksidi nanohiukkasten (TiO

2 -NPs) ja multiwalled hiilinanoputkia (MWCNTs) tiedetään aiheuttavan sytotoksisia ja genotoksinen vasteet sekä

in vitro

[3], [4], [5] ja minä

n vivo

mallit [6], [7]. Yleensä välittämään ROS oksidatiivisen stressin ja heikentynyt antioksidanttien on ehdotettu merkittävä syy sytotoksisuuden ja genotoksisuuden nanohiukkasia [8], [9], [10]. Sitä paitsi useat tekijät kuten hiukkaskoon, kemiallinen koostumus ja pintavarauksiin jne ovat myös olla rooli laajuuden määrittämiseksi nanohiukkasten myrkyllisyydestä [11], [12], [13], [14]. Nanohiukkasten aiheuttaa ROS sukupolvi aktivoimalla entsyymien sytokromi P450 -entsyymien vaikutuksesta perheen [15], [16] ja /tai häiritsemällä mitokondrioiden elektroninsiirtoketju toiminto [9]. Yhdistyksen ROS sukupolven aiheuttamaa tasoa lämpöshokkiproteiini 27 (HSP27), sytokromi P450 2E1 (CYP2E1) ja P

53 on perustettu merkkiaineina kemikaalin aiheuttaman oksidatiivisen stressin, apoptoosin ja genotoksisuuden [10], [17] , [18].

Yksi tehokkaimmista tavoista estää ROS soluvälitteisen vamma on ravinnon tai lääkkeiden augmentation vapaiden radikaalien scavengers. Näin ollen on tehty yrityksiä ehkäistä /palauttaa nanohiukkasten aiheuttaa cytogenotoxicity käyttäen radikaalinpoistajat, kuten desferoksamiinia [8], antioksidantteja – resveratrol [19] ja N-acetlylcysteine ​​(NAC) [4], [20], [21], monipuolisuudessa lusysteemit ihmisten ja eläinten alkuperää. Kuitenkin, muutokset ekspressiotasoja (mRNA ja proteiini) merkkiaineiden mukana oksidatiivisen stressin ja genotoksisuus viljellyissä soluissa altistuvat nanohiukkasia ei ole tutkittu tähän mennessä. Siten esillä tutkimukset pyrittiin tutkimaan mekanistinen oivalluksia TiO

2-NP: itä ja MWCNTs aiheuttamaa oksidatiivista stressiä ja cyto-geenitoksisuutta ihmisen keuhkosyövän soluja A549 ja lievittää vapaiden radikaalien Trapper ja antioksidantteja DMTU ja NAC vastaavasti. DMTU, valittiin tutkimuksessa, koska tämä thiogroup sisältävällä yhdisteellä on suuri reaktiivisuus kohtaan OH

• radikaalien johtuen erittäin suotuisa elektronin luovuttavaa ominaisuudet sulfhydryyliryhmä; Näin ollen, tunnetaan mahdollisina hydroksyyli radikaalien poistaja [22]. Toinen käytetty yhdiste eli NAC on esiaste glutationia (GSH), on tärkeä solujen antioksidanttina ja tiedetään olevan keskeinen rooli solujen suojaamiseksi oksidatiivista stressiä vastaan ​​estämällä muodostumista H

2O

2 in vitro olosuhteissa [23]. NAC tunnetaan myös parantaa solun GSH tason ohjaamalla kystiini osaksi GSH synteesireitti, koska kystiini on yhteinen esiaste sekä NAC ja GSH [24].

Tulokset

karakterisointi nanohiukkasten

keskimääräinen hydrodynaaminen halkaisijat TiO

2-NP: itä ja MWCNTs jousitus täydellisessä väliaineessa oli 417,7 nm ja 401,3 nm, ja zeta (ζ) potentiaalit laskettiin (-) 7,83 mV ja (-) 14,4 mV (kuvio 1 a (I, II) b (I, II)). TEM tutkimukset osoittavat hiukkaskokoalue 5-20 nm halkaisijaltaan ja 300-2000 nm pituisia MWCNTs (tiedot on jo julkaistu meidän) [15]. TiO

2-NP (anataasi) käytetään tutkimuksessa olivat 99,7% puhtaus ja hiukkaskoko vaihtelee välillä 5-25 nm TEM tutkimuksissa. Hiukkaset kiinnitettiin solun pinnalla välillä suolinukan ja pseudopodes, kun niitä on inkuboitu 24 tuntia, sen jälkeen sisäistetään pieniä onteloita on aivokuoren sytoplasmassa (kuvio 2 a b). Emme havainneet mitään merkittävää muutosta hydrodynaamisen hiukkasten (TiO

2-NP: itä ja MWCNTs) koko läsnäollessa DMTU ja NAC aikana DLS mittauksen. Steriloinnin jälkeen, endotoksiinia ei havaittu sekä nanohiukkasia LAL-testi. Havaitsemisraja oli 0,03 EU /ml.

kokojakauma ja zeta-potentiaali TiO

2-NP (a, I b. Lyhyen aikavälin esikäsittelyä (30 minuuttia) DMTU näkyy merkittävää suojaa elinkelpoisuus A-549-solut altistettiin TiO

2-NP (10, 50 ug /ml), kun taas vaste NAC esikäsittely oli ei-merkitsevä vastaan ​​TiO

2-NP aiheuttama menetys solujen elinkelpoisuuden. Solut saavat pitkäaikaista (24 h) altistuminen DMTU (10 mM) tai NAC (2 mM) yhdessä TiO

2-NP (10, 50 ug /ml) altistuminen ovat osoittaneet enemmän tai vähemmän samaa luokkaa ja trendien havaittiin Lyhytaikaisten altistuminen (kuva 3 a). Contemporary tähän, lyhytaikaista altistumista NAC havaittiin olevan huomattavasti tehoavan MWCNTs altistumista, kun taas, DMTU ollut tehokasta. Pitkäaikainen altistuminen sekä NAC ja DMTU on osoittanut samanlaista suuntausta ja tehoa vastaan ​​MWCNTs altistus, kuten tapauksessa lyhytaikainen altistuminen (kuva 3 b). Yleensä pitkäaikainen altistuminen DMTU ja NAC on osoittanut vähän paremmin palauttaminen solujen elinkelpoisuuden kuin lyhyellä aikavälillä.

(a) lyhyen aikavälin ryhmä, soluja esikäsiteltiin jompikumpi DMTU tai NAC 30 minuuttia mitä seuraa altistus TiO

2-NP (10 50 ug /ml) 24 tuntia. Pitkäaikaishoidossa ryhmässä, solut vastaanotetaan samanaikainen altistuminen (24 h) on DMTU /NAC ja TiO

2-NP (10 50 ug /ml). Solut analysoitiin sitten DMTU /NAC välittämää palauttaminen solun elinkelpoisuuden pienentyneet TiO

2-NP altistumista. Kaikki arvot ovat keskiarvoja ± S.E. 3 kokeen.

** P 0,01 (valottamattomat ohjaus Vs TiO

2-NP: itä altistus). ## P 0,01 (TiO

2-NP altistuksen Vs DMTU /NAC hoito). (B) lyhytaikainen ryhmä, soluja, jotka on esikäsitelty joko DMTU tai NAC 30 minuuttia, minkä jälkeen altistus MWCNTs (10 50 ug /ml) 24 tuntia. Pitkäaikaishoidossa ryhmässä, solut vastaanotetaan samanaikainen altistuminen (24 h) on DMTU /NAC ja MWCNTs (10 50 ug /ml). Solut analysoitiin sitten DMTU /NAC välittämää palauttaminen solun elinkelpoisuuden pienentyneet MWCNTs altistumisesta. Kaikki arvot ovat keskiarvo ± keskivirhe 3 kokeen.

** P 0,01 (valottamattomat ohjaus Vs MWCNTs altistus). ## P 0,01 (MWCNTs altistus Vs DMTU /NAC hoito).

ROS sukupolvi

tilastollisesti merkitsevä (p 0,01) ROS sukupolvi havaittiin A549-solut vastaanottavan TiO

2-NP: itä ja MWCNTs (10 50 ug /ml) 24 tuntia. Sekä lyhyen aikavälin (30 min) ja pitkän aikavälin (24 h) hoitoon DMTU ja NAC todettiin olevan tehokas merkittävästi (p 0,01) heikkenemiseen ROS tasoilla. Kuitenkin suuruus vähentäminen ROS tasoilla oli suurempi pitkäaikaisessa hoidossa. Pitkäaikainen hoito NAC oli tehokkaampi kuin DMTU (kuva 4 a b). Emme havainneet mitään fluoresenssin intensiteetin lisääntymisen vuoksi keskeytetty nanohiukkasten kasvualustaan ​​(ilman soluja). Myöskään ei fluoresenssia havaittiin kasvua kanssa DCFH-DA väriaine yksin viljelyalustaan ​​(ilman soluja). Havainnot osoittavat, että muutokset fluoresenssin voimakkuutta johtuivat solunsisäisten ROS syntyy A549-solut vain.

ROS sukupolvi havaittiin käyttäen ”2, 7-dichlorofluorescin diasetaatti (DCFH-DA) väriaine. (A) lyhyen aikavälin ryhmä, soluja esikäsitellään jompikumpi DMTU tai NAC 30 minuuttia, minkä jälkeen altistuminen TiO

2-NP (10 50 ug /ml) 24 tuntia. Pitkäaikaishoidossa ryhmässä, solut vastaanotetaan samanaikainen altistuminen (24 h) on DMTU /NAC ja TiO

2-NP (10 50 ug /ml). Solut analysoitiin sitten DMTU /NAC välittämää ennallistamisen Solunsisäiset ROS, joka aiheutettiin altistuminen TiO

2-NP. Kaikki arvot ovat keskiarvo ± keskivirhe 3 kokeen.

** P 0,01 (valottamattomat ohjaus Vs TiO

2-NP: itä altistus). ## P 0,01 (TiO

2-NP altistuksen Vs DMTU /NAC hoito). Positiivinen kontrolliryhmä oli koostuu A549-solut esikäsitellyn (1h) 500 pM H

2O

2. (B) lyhytaikainen ryhmä, soluja, jotka on esikäsitelty joko DMTU tai NAC 30 minuuttia, minkä jälkeen altistus MWCNTs (10 50 ug /ml) 24 tuntia. Pitkäaikaishoidossa ryhmässä, solut vastaanotetaan samanaikainen altistuminen (24 h) on DMTU /NAC ja MWCNTs (10 50 ug /ml). Solut analysoitiin sitten DMTU /NAC välitteistä ennallistamisen Solunsisäiset ROS, joka indusoitiin altistuminen MWCNTs. Kaikki arvot ovat keskiarvo ± keskivirhe 3 kokeen.

** P 0,01 (valottamattomat ohjaus Vs MWCNTs altistus). ## P 0,01 (MWCNTs altistus Vs DMTU /NAC hoito). Positiivinen kontrolliryhmä oli koostuu A549-solut esikäsitellyn (1h) 500 pM H

2O

2.

Cytokinesis tukossa mikrotumatutkimuksessa (CBMN-määritys) B

tulokset MN muodostumista A549-soluja on esitetty kuviossa 5 a b. Altistuminen sekä TiO

2 ja MWCNTs indusoi huomattava määrä MN: A549-solut 24 tunnin altistumisen. Mikäli TiO

2-NP, vastaus oli annoksesta riippuvainen so (12,66 ± 0,66 17,33 ± 0,33) 10 50 ug /ml, kun taas pienemmällä annoksella MWCNTs (10 ug /ml) indusoi lisää MN (16,00 ± 0,57) kuin suurempi annos (50 ug /ml), so (13,66 ± 0,33). Sekä DMTU ja NAC havaittiin vähentävän tehokkaasti MN merkitsevästi (p 0,01). Vaste DMTU oli suurempi vastaan ​​TiO

2-NP kuin MWCNTs, kun taas, NAC on osoittanut parempia tuloksia vastaan ​​MWCNTs. Vaikka vaikutus sekä DMTU ja NAC olivat tilastollisesti merkitseviä (p 0,01), mutta arvot olivat edelleen suurempi kuin altistumaton solujen koko altistuksen pitoisuudet (kuvio 5 a b). Ero MN induktio oli merkityksetön välillä scavenger käsitelty Vs kuin raadonsyöjä käsiteltyjen ryhmien.

(a) Soluja altistettiin TiO

2-NP (10 50 ug /ml) kanssa tai ilman DMTU (10 mM) ja NAC (2 mM) 24 tunnin ajan. Etyylimetaanisulfonaattia (6 mM), käytettiin positiivisena kontrollina. Kukin datapiste edustaa keskiarvoa kolmesta dioja. Kaikkiaan 1000 bi-nukleoida (BN) soluja hyvin määritelty solulimassa pisteytettiin. Rinnakkaista ajettiin myös identtisissä olosuhteissa altistamalla solut vain jommallakummalla DMTU tai NAC. Tätä ryhmää käytettiin vertaamaan dataa puhdistusainetta käsitellään Vs kuin raadonsyöjä käsiteltyihin soluihin. Kaikki arvot ovat keskiarvo ± keskivirhe 3 kokeen.

** P 0,01 (valottamattomat ohjaus Vs TiO

2-NP: itä altistus). ## P 0,01 (TiO

2-NP altistuksen Vs DMTU /NAC hoito). (B) Soluja altistettiin MWCNTs (10 50 ug /ml) kanssa tai ilman DMTU (10 mM) ja NAC (2 mM) 24 tunnin ajan. Etyylimetaanisulfonaattia (6 mM), käytettiin positiivisena kontrollina. Kukin datapiste edustaa keskiarvoa kolmesta dioja. Kaikkiaan 1000 bi-nukleoida (BN) soluja hyvin määritelty solulimassa pisteytettiin. Rinnakkaista ajettiin myös identtisissä olosuhteissa altistamalla solut vain jommallakummalla DMTU tai NAC. Tätä ryhmää käytettiin vertaamaan dataa puhdistusainetta käsitellään Vs kuin raadonsyöjä käsiteltyihin soluihin. Kaikki arvot ovat keskiarvo ± keskivirhe 3 kokeen.

** P 0,01 (valottamattomat ohjaus Vs MWCNTs altistus). ## P 0,01 (MWCNTs altistus Vs DMTU /NAC hoito).

Western blot-analyysi

Yleensä altistuminen molemmat (TiO

2-NP: MWCNTs ) 50 ug /ml indusoi merkittävää säätelyn genotoksisuuden ja oksidatiivisen stressin markkeri proteiineja, nim. P

53 (3,61 ± 0,40 3,24 ± 0,26-kertainen), CYP2E1 (2,62 ± 0,30 2,02 ± 0,39-kertainen) , HSP27 (1,69 ± 0,47 2,56 ± 0,34-kertainen) vastaavasti. Ekspressiotasot P

53-proteiinin havaittiin vähennetään merkitsevästi (p 0,01) hoidon jälkeen sekä DMTU ja NAC. Kuitenkin vaste oli voimakkaampi A549-soluissa sai altistuminen TiO

2-NP. Mikäli CYP2E1, solut altistetaan MWCNTs esitetty paremmin reagointikykyä DMTU ja NAC kanssa voimakkaampi vaikutus NAC. Tätä vastoin vaikutus DMTU oli ei-merkitsevä soluissa altistuvat TiO

2-NP. Kuitenkin sekä DMTU ja NAC ei voinut palauttaa ilmaus HSP27 proteiinin merkittävästi soluissa altistuvat TiO

2-NP /MWCNTs (Kuva 6 a b).

a (i) arviointi muuttunut ilmauksia osallistuvien proteiinien induktio oksidatiivisen stressin (HSP27 ja CYP2E1) ja genotoksisuutta (P

53) A549-solujen altistettiin TiO

2-NP (50 ug /ml) 24 tuntia. GAPDH käytettiin sisäisenä kontrollina normalisoida datan. Lane (1) altistumaton (2) 50,0 ug /ml TiO

2-NP (3) 50,0 ug /ml TiO

2-NP + DMTU (10 mM) (4) 50.0μg /ml TiO

2-NP + NAC (2 mM). (II) suhteellinen kvantitointi (kertainen muutos) osallistuvien proteiinien induktio oksidatiivisen stressin (HSP27 ja CYP2E1) ja genotoksisuutta (P

53) A549-solujen altistettiin TiO

2-NP: itä 24 tuntia. GAPDH käytettiin sisäisenä kontrollina normalisoida datan. Kvantifiointi tehtiin Gel Documentation System (Alpha Innotech, USA) avulla AlphaEase

TM FC Itsenäinen V.4.0 ohjelmisto. Kaikki arvot ovat keskiarvo ± keskivirhe 3 kokeen.

** P 0,01 (valottamattomat ohjaus Vs TiO

2-NP: itä altistus). ## P 0,01 (TiO

2-NP altistuksen Vs DMTU /NAC hoito). b (I) arviointi muuttuneen ilmauksia osallistuvien proteiinien induktio oksidatiivisen stressin (HSP27 ja CYP2E1) ja genotoksisuuden (P

53) A549-solut altistettiin MWCNTs (50 ug /ml) 24 tuntia. GAPDH käytettiin sisäisenä kontrollina normalisoida datan. Lane (1) altistumaton (2) 50,0 ug /ml MWCNTs (3) 50,0 ug /ml MWCNTs + DMTU (10 mM) (4) 50.0μg /ml MWCNTs + NAC (2 mM). (III) suhteellinen kvantitointi (kertainen muutos) osallistuvien proteiinien induktio oksidatiivisen stressin (HSP27 ja CYP2E1) ja genotoksisuutta (P

53) A549-solujen altistettiin MWCNTs 24 tuntia. GAPDH käytettiin sisäisenä kontrollina normalisoida datan. Kvantifiointi tehtiin Gel Documentation System (Alpha Innotech, USA) avulla AlphaEase

TM FC Itsenäinen V.4.0 ohjelmisto. Kaikki arvot ovat keskiarvo ± keskivirhe 3 kokeen.

** P 0,01 (valottamattomat ohjaus Vs MWCNTs altistus). ## P 0,01 (MWCNTs altistus Vs DMTU /NAC hoito).

CYP2E1 riippuvainen n- nitrosodimetyyliamiini-demetylaasin (NDMA-d) aktiivisuus

data CYP2E1 riippuvainen katalyyttinen aktiivisuus on esitetty kuviossa 7. katalyyttinen aktiivisuus näkyy samankaltainen suuntauksia havaittiin western blot analyysi proteiinin ilmaisun CYP2E1 soluissa altistuvat TiO

2-NP: itä ja MWCNTs (50 ug /ml). Nämä muutokset olivat merkittäviä (p 0,001) verrattuna valottamattomat verrokkiryhmään sekä käsiteltyihin soluihin DMTU /NAC vain so 7,54 + 0,86 ja 10,96 + 1,20 nmol /mg proteiinia vastaavasti. Vaikka molemmat scavengers osoittavat merkittävää ennallistamisen entsyymiaktiivisuuden soluissa altistuu TiO2-NP: itä ja MWCNTs, mutta suuruusluokka o tehoa oli enemmän tapauksessa NAC hoitoa. Hoito DMTU tai NAC yksinään eivät osoittaneet mitään vaikutusta entsyymiaktiivisuus verrattuna valottamattomat kontrolliryhmään. Etanoli (10 mM), joka on tunnettu indusoija CYP2E1 osoittaa erittäin merkitsevä (p 0,001) lisätä NDMA-d aktiivisuus (kuvio 7).

Kaikki arvot ovat keskiarvo ± S.E. 3 kokeen.

** P 0,01 (valottamattomat ohjaus Vs TiO

2 -NPs /MWCNTs altistuminen). ## P 0,01 (TiO

2-NP /MWCNTs altistuksen Vs DMTU /NAC hoito). Spesifinen aktiivisuus ilmaistaan ​​nmol HCHO /min /mg proteiinia. Etanoli (100 mM), joka on tunnettu indusoija CYP2E1, käytettiin positiivisena kontrollina.

Keskustelu

reaktiivisen hapen (ROS) välittämän oksidatiivisen stressin on ehdotettu eräs keskeisiä tapahtumia laukaisee nanohiukkasten aiheuttama cyto-genotoksisuuden [25]. Havaitsimme myös annoksesta riippuvainen ROS tuotanto A549-solut joko altistetaan TiO

2-NP tai MWCNTs 10 50 ug /ml 24 h. Tärkein ROS redox signalointi on ajateltu olevan H

2O

2 /OH

• radikaali. Siten vahvistaa ROS redox signalointi, solut altistettiin H

2O

2 (500 uM) 1 tunti samoissa olosuhteissa, jonka positiivisena kontrollina toimi liian. H

2O

2 indusoi samanlaisia ​​vasteita ROS tuotannon tapauksessa nanohiukkasia, mikä viittaa epäsuorasti vastaavien signaalintransduktioreitteihin. Vähentäminen ROS ennalta /co-hoitoon DMTU ja NAC A549-soluissa, edelleen vahvistaa osallistumista ROS prosessissa myrkyllisyyden ja on yhteisymmärryksessä aiempien tutkimusten kanssa [4], [8]. NAC, edeltäjä glutationin (GSH), on tärkeä solujen antioksidanttina ja on tärkeä tehtävä suojella solujen oksidatiivista stressiä vastaan ​​ja estää muodostumista H

2O

2

in vitro

[ ,,,0],23], [26]. NAC hoito aiheuttaa parantaminen solun GSH tason ohjaamalla kystiini sisään GSH synteesireitti, koska kystiini on yhteinen esiaste sekä NAC ja GSH [24]. Vaikka suuri reaktiivisuus DMTU molekyylin kohti OH

• johtuu erittäin suotuisa elektronin luovuttavaa ominaisuudet sulfhydryyliryhmän [22].

Tässä tutkimuksessa, sytotoksisuus TiO

2-NP: itä ja MWCNTs todettiin annoksesta ja ajasta riippuvaisia. Mikäli TiO

2-NP, hoito DMTU ja NAC vähentää sytotoksista vaikutusta, mikä viittaa siihen, että sekä OH

• radikaalien (ROS) sukupolvi ja vähentäminen antioksidantti puolustusjärjestelmää vastaavat laski elinkelpoisuuden. Vaikka kyseessä MWCNTs sytotoksisuuden väheni merkittävästi NAC hoitoa. On huomionarvoista, että DMTU, tarkempi hydroksyyli radikaalinpoistajaa ollut tehokas huuhteluilmaputkissa hydroksyyliradikaaleihin meidän mittauksissa. Tämä yksinkertaistaa että MWCNTs aiheuttaa myrkyllisyys muuttamalla /hampaering entsymaattisen antioksidanttisysteemiä eikä suoraan indusoimalla OH

• radikaaleja A549-soluja. Tulokset viittaavat siihen, että osa ROS joka estyy NAC, mutta ei DMTU, voi olla eri lajien vapaiden radikaalien ja myös ero toiminnallisuudessa sekä (TiO

2 ja MWCNTs) voisivat olla, koska niiden eron pintarakenteen [27], pituus [28], ja läsnäolo metallikatalyytin [29] jne. Olemme myös aiemmin ilmoitettua että MWCNTs vähensi glutationin pitoisuuksia annoksesta ja ajasta riippuvaisella tavalla [15]. On oletettu, että menetys GSH voi vaarantaa solujen antioksidanttipuolustusta ja johtaa induktioon ROS [30].

Lisäksi, NAC kohtelun riittävän vahva antioksidantti puolustusjärjestelmää, tuloksena lisääntynyt solujen elinkelpoisuuden solujen altistuvat TiO

2 ja MWCNTs. Samantapainen vaikutus havaittiin ihmisen keuhkojen epiteelin ja hengitysteiden epiteelin (Hep-2) solulinja, kun samanaikaisesti käsitellään antioksidantin NAC ja Resverartrol vastaan ​​ZnO ja CuO nanohiukkasten vastaavasti [19], [21].

molemmat tyyppi nanohiukkasten (TiO

2 ja MWCNTs) tiedetään aiheuttavan Mikrotumat (MN) annoksesta riippuvaisella tavalla, joka on hyvin määritelty biomarkkeri genotoksisuuden määritys [31]. Meidän havainnot MN induktio ovat hyvin yhdenmukaisia ​​aiempien tutkimusten avulla nano-TiO

2 lymfoblastoidisoluilla [32], ja rotan keuhkojen epiteelisoluissa altistetaan MWCNTs [33]. Suojaava vaikutus DMTU (10 mM) ja NAC (2 mm) MN induktio voitiin havaita selvästi esillä tutkimuksissa (kuva 5 a b). Meidän MN tutkimukset vahvistavat entisestään oksidatiivisen stressin genotoksisuus aiheuttama TiO

2-NP: itä ja MWCNTs A549-soluissa. Aiemmassa tutkimuksessa crocidoloite ja krysotiiliasbestikuitujen on myös raportoitu aiheuttavan MN, joka merkittävästi vähentää hoidon jälkeen NAL, syntetisoidun suola N-acetylcysteine ​​(0,2 mM) ja DMTU (20 mM) ihmisen mesoteelisolujen [34].

Tässä tutkimuksissa, western blot-analyysi tehtiin arvioida muuttuneen ilmaisun proteiinien kuten HSP27 ja CYP2E1, indikaattoreita oksidatiivisen stressin, ja P

53 biomarkkerina genotoksisuuden. Lämpöshokkiproteiineihin (HSP) käsittää useita erilaisia ​​perheitä proteiineja indusoimien vastauksena erilaisia ​​fysiologisia ja ympäristön loukkauksia. Eräs tällainen proteiini on HSP27, joka indusoituu erittäin rasitustiloissa olosuhteissa. HSP27 tiedetään häiritsevän ROS indusoi keskeiset osat apoptoottisen signalointireitin, ja korreloi elonjäämisetua vasteena sytotoksisille ärsykkeille [18]. Tutkimuksemme osoittaa, että 50 ug /ml pitoisuus, sekä nanohiukkasten (TiO

2-NP: itä ja MWCNTs) indusoi merkittäviä ilmentymä HSP27, mikä viittaa siihen, että solut olivat stressiä. Kohtelu DMTU ja NAC eivät osoittaneet merkittäviä muutoksia nanohiukkasten indusoima HSP27. Se osoittaa, että joko solut ovat vielä stressiolosuhteissa tai DMTU ja NAC vähentävät oksidatiivista stressiä muulla reitillä alle meidän koeolosuhteissa. Edelleen kokeilee erilaisia ​​eri ajankohtina, altistuspitoisuudet, jne toteutetaan tutkia merkitys kohonneet HSP27 läsnäollessa DMTU ja NAC soluissa altistuvat nämä nanopartikkelit.

kiihdytyssäätely vuonna -proteiinin ilmentyminen CYP2E1 on korreloitu indusoimaa ROS, korkeus lipidiperoksidaation ja sytotoksisen vaurion alkoholin indusoiman hepatotoxcity [35], [36]. Raportoimme TiO

2-NP: itä ja MWCNTs aiheuttama induktion CYP2E1 erityinen NDMA-d katalyyttinen aktiivisuus ja huomattava palauttaminen kahdella scavenges-DMTU ja NAC ihmisen keuhkosyövän soluista-A549. Tietoon, nanohiukkaset aiheuttama proteiinin ilmauksia ja toimintaa CYP2E1 ja myöhemmin aiheuttamaa tasot ROS jotka esitetään ensimmäistä kertaa ihmisen keuhkosyövän soluja A549. Indusoi tasot CYP2E1 proteiinin ilmentymisen ja NDMA-d aktiivisuuden tässä tutkimuksessa myös tukevat aiemmin toteamus samoissa soluissa, jotka MWCNTs indusoivat ROS sukupolvi by mixed function soosioksidaasiaktiivisuuden sijaan mitokondrioiden häiriöitä [15]. Sen jälkeen altistuminen TiO

2-NP: itä ja MWCNTs, indusoima ja toimintaa CYP2E1 havaittiin, joka voidaan korreloida ROS induktion ja oksidatiivisen stressin. Koska tietomme ROS sukupolvi mitattuna DCFH-DA ovat hyvin vahvistavaa kanssa CYP2E1 induktio. Samantyyppisiä korrelaatio ROS tuotanto ja CYP2E1 seuraava altistuminen monokrotofossi, organofosfaatti torjunta, PC12-soluissa on myös raportoitu äskettäin [37]. Saimme vähentää merkittävästi tasojen MWCNTs aiheuttamaa oksidatiivista stressiä ja CYP2E1 (ilmaisun ja aktiivisuus) läsnäollessa DMTU ja NAC, joka vahvistaa roolia CYP2E1 vuonna MWCNTs aiheuttama toksinen vaste. Vaikka kyseessä on TiO

2-NP, vain NAC todettiin vähentää tehokkaasti ilmentymisen ja aktiivisuuden CYP2E1. Se osoittaa, että TiO

2-NP kohdistama oksidatiivisen stressin pääasiassa H

2O

2 tuotanto melko OH-radikaalien. Kuten DMTU tiedetään kaivella OH

• radikaaleja muodostuu muuntaminen O

2

– läsnäollessa raudan modifioidulla Haber-Weiss reaktio [38]. Samanlaisia ​​vaikutuksia raportoitiin myös läsnä diallyyli-sulfidia (toinen tioliryhmän sisältävä yhdiste) etanolissa välittämää ilmentyminen CYP2E1 vuonna polarisoitunut maksasoluissa WIF-B [39].

Tässä tutkimuksissa, tasot proteiinin ilmentymistä P

53 olivat hyvin korreloi saatujen tietojen mikrotumat (MN) induktio. P

53 on yksi tärkeä liipaisu molekyylimarkkereiden arvioimiseksi genotoksisuutta sattuessa oksidatiivisen stressin aiheuttama DNA-vaurioita [10]. Soluvauriot ROS liittyy myönteisesti P

53 aktivointi, ja indusoima P

53-proteiinin on ehdotettu välineenä havaita oksidatiivisen stressin aiheuttama cyto-genotoksisuuden [10]. Siten kohonneet P

53-proteiini on osoitus TiO

2-NP: itä ja MWCNTs indusoidun oksidatiivisen stressin välitteisen genotoksisuuden. Hoito DMTU ja NAC todettiin olevan tehokas merkittävästi alentaa kohonneita p

53-proteiinin TiO

2 ja MWCNTs altistuneet solut. Tämä vaikutus voidaan korreloida voimakas antioksidantti ja anti-ROS aktiivisuutta DMTU ja NAC havaittu tässä tutkimuksessa sekä muissa tutkimuksissa [34]. Vastaavalla toteamus Mroz et al. [40] on myös osoittanut, että NAC estetty hiukkaset ajettu p-ser15-p

53 vaste A549-solut.

Yhteenvetona esillä tutkimuksessa ilmenee, että TiO

2-NP (10, 50 ug /ml) ja MWCNTs (10, 50 ug /ml) altistusta 24 tunnin indusoi oksidatiivisen stressin ja cyto-genotoksisuuden A549-solut. TiO

2-NP aiheuttama toksinen vaste välitettiin pääasiassa H

2O

2 sukupolvi, ja vähentäminen antioksidantti puolustusjärjestelmää. Vaikka tapauksessa MWCNTs, haittavaikutusten johtui pääosin muuttamalla /vaikeuttavat entsymaattista antioksidantti järjestelmä. DMTU ja NAC todettiin olevan tehokas merkittävästi vähentää tasot oksidatiivisen stressin ja genotoksisuutta markkereita tutkittu paitsi HSP27.

Materiaalit ja menetelmät

Kaikki määritetyn kemikaalit ja reagenssit hankittiin Sigma-Aldrich Chemical Company Pvt. Ltd St. Louis, MO, USA, ellei toisin mainita. Kaikki kemikaalit ja reagenssit olivat erittäin puhtaita käytettävissä.

nanohiukkasten valmistelu

TiO

2-NP (d 25 nm, ominaispinta-ala 200-220 m

2 /g, 99,7% puhdas metallijäämien perusteella, tetragonaalinen kristallografinen järjestelmä, pallomainen) ilman pinnoitetta ostettiin Sigma Aldrich, USA, (Cat no. 637254), kun taas MWCNTs tässä tutkimuksessa käytetyt oli runsaasti lahjakas Dieter g . Weiss, professori, Bio- Sciences, Institute of Cell Biology ja Biosystems Technology, Rostock yliopisto, Saksa. Sterilointi nanohiukkasten suoritettiin kuumentamalla 120 ° C: ssa 2 tuntia ja sitten suspendoitiin täydelliseen DMEM-F12 -alustassa. Kantaliuokset (1 mg /ml) nanohiukkasten sonikoitiin yhdenmukaisen suspension kanssa ennen kuin se laimennettiin elatusaineeseen käytetään solujen altistaminen [15], [41]. Ennen käyttämällä kokeissa, sekä nanohiukkasten analysoitiin läsnäolo bakteerin endotoksiini käyttäen Limulus Amebocyte Lysate (LAL) testillä.

karakterisointi nanohiukkasten

Transmissioelektronimikroskopia.

erittäin rakenteellinen luonnehdinta kuten koostumus, koko ja sisäistäminen tehtiin Ludwig Jonas, professori, klo Patologian osasto, Electron mikroskooppinen Center, lääketieteellisen tiedekunnan, University of Rostock, Saksa. Lyhyesti, TiO

2-NP: itä ja MWCNTs suspendoitiin tislattuun veteen ja pudotettiin hiilellä päällystetty kupari johtoihin Transmissioelektronimikroskopia. Halkaisija TiO

2-NP: itä ja pituus /halkaisija MWCNTs mitattiin TEM Vaaka 120 (Carl Zeiss Oberkochen, Saksa) varustettu morfometrisiin analyysin ohjelmisto (erä OSIS Münster Saksa). Parallel sarjaa solut altistettiin TiO

2-NP: itä ja MWCNTs 24 tuntia 37 ° C: ssa, kiinnitettiin glutaraldehydiä (4% PBS: ssä) ja käsitellään tutkia fagosytoosia ja pinosytoosilla käyttämällä siirto (TEM). Kuvat on otettu eri suurennuksilla 2K ProScan käyttämällä kameran ohjelmisto -kohtaan (OSIS Münster, Saksa).

Dynaaminen valonsironta.

kokojakauma ja zeta-potentiaali TiO

2-NP: ja MWCNTs, yksin tai, kun läsnä on DMTU ja NAC, määritettiin käyttäen dynaamista valonsironta ja vaiheen analyysin valonsironta (PALS) on Zetasizer Nano-ZS, malli ZEN3600 varustettu 4.0mW, 633nm laser (Malvern Instruments Ltd. , UK) kuten aiemmin on kuvattu meidän [15].

Soluviljely

Ihmisen keuhkosyöpä solut – A549 (ATCC nro CCL-185TM) käytetään tutkimuksessa alun perin hankitaan National Centre