Diesel exhaust particles modify natural killer cell function and cytokine releaseSpringer Science and Business Media LLC - Tập 10 - Trang 1-10 - 2013
Loretta Müller, Claire VE Chehrazi, Michael W Henderson, Terry L Noah, Ilona Jaspers
Natural killer (NK) cells are an important lymphocyte population in the nasal mucosa and play important roles in linking the innate and the adaptive immune response. Their two main functions are direct cell-mediated cytotoxicity and the release of cytokines. They are important during viral infections and cancer. Due to their location in the nasal mucosa, NK cells are likely exposed to inhaled pollutants, such as diesel exhaust. Whether and how exposure to diesel exhaust particles (DEP) affects NK cell function in the context of viral infections has not been investigated. NK cells were isolated from peripheral blood obtained from normal healthy volunteers and subsequently stimulated with the viral mimetic polyinosinic:polycytidylic acid (pI:C), DEP, or pI:C+DEP for 18 hours. NK cells were subsequently analyzed for changes in surface marker expression, cytokine production, gene expression changes, and cytotoxic function using flow cytometry, ELISA, qRT-PCR, and cell-mediated cytotoxicity assay, respectively. Stimulation of NK cells with pI:C and pI:C+DEP, but not DEP alone, increased the release of IL-1β, IL-2, IL-4, IL-8, IL-10, IL-12p70, IFN-γ and TNF-α. As compared to pI:C alone or pI:C+DEP, the release of IL-1β, IL-8 and TNF-α was significantly lower after DEP stimulation alone. Stimulation with pI:C alone increased the gene and protein expression of granzyme B and perforin, which was completely blunted by adding DEP. Addition of DEP further reduced CD16 expression in pI:C stimulated cells. Similarly, cell-mediated cytotoxicity was significantly reduced by the addition of DEP. In the context of viral infection, DEP potentially reduces NK cells' ability to kill virus-infected host cells, in spite of normal cytokine levels, and this may increase susceptibility to viral infections . This reduction in the potential ability of NK cells to kill virus-infected host cells may increase the susceptibility to viral infections after DEP exposure.
The antihyperlipidemic effects of fullerenol nanoparticles via adjusting the gut microbiota in vivoSpringer Science and Business Media LLC - - 2018
Juan Li, Runhong Lei, Xin Li, Fei Xiong, Quanyang Zhang, Yue Zhou, Shengmei Yang, Yanan Chang, Kui Chen, Weihong Gu, Chongming Wu, Gengmei Xing
Grouping MWCNTs based on their similar potential to cause pulmonary hazard after inhalation: a case-studySpringer Science and Business Media LLC - Tập 19 - Trang 1-23 - 2022
Fiona Murphy, Nicklas Raun Jacobsen, Emilio Di Ianni, Helinor Johnston, Hedwig Braakhuis, Willie Peijnenburg, Agnes Oomen, Teresa Fernandes, Vicki Stone
The EU-project GRACIOUS developed an Integrated Approach to Testing and Assessment (IATA) to support grouping high aspect ratio nanomaterials (HARNs) presenting a similar inhalation hazard. Application of grouping reduces the need to assess toxicity on a case-by-case basis and supports read-across of hazard data from substances that have the data required for risk assessment (source) to those that lack such data (target). The HARN IATA, based on the fibre paradigm for pathogenic fibres, facilitates structured data gathering to propose groups of similar HARN and to support read-across by prompting users to address relevant questions regarding HARN morphology, biopersistence and inflammatory potential. The IATA is structured in tiers, allowing grouping decisions to be made using simple in vitro or in silico methods in Tier1 progressing to in vivo approaches at the highest Tier3. Here we present a case-study testing the applicability of GRACIOUS IATA to form an evidence-based group of multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) posing a similar predicted fibre-hazard, to support read-across and reduce the burden of toxicity testing. The case-study uses data on 15 different MWCNT, obtained from the published literature. By following the IATA, a group of 2 MWCNT was identified (NRCWE006 and NM-401) based on a high degree of similarity. A pairwise similarity assessment was subsequently conducted between the grouped MWCNT to evaluate the potential to conduct read-across and fill data gaps required for regulatory hazard assessment. The similarity assessment, based on expert judgement of Tier 1 assay results, predicts both MWCNT are likely to cause a similar acute in vivo hazard. This result supports the possibility for read-across of sub-chronic and chronic hazard endpoint data for lung fibrosis and carcinogenicity between the 2 grouped MWCNT. The implications of accepting the similarity assessment based on expert judgement of the MWCNT group are considered to stimulate future discussion on the level of similarity between group members considered sufficient to allow regulatory acceptance of a read-across argument. This proof-of-concept case-study demonstrates how a grouping hypothesis and IATA may be used to support a nuanced and evidence-based grouping of ‘similar’ MWCNT and the subsequent interpolation of data between group members to streamline the hazard assessment process.
Mẹ tiếp xúc với titanium dioxide dạng nano trong thời kỳ mang thai làm thay đổi biểu hiện gen liên quan đến sự phát triển não bộ ở chuột Dịch bởi AI Springer Science and Business Media LLC - - 2009
Midori Shimizu, Hitoshi Tainaka, Taro Oba, Keisuke Mizuo, Masakazu Umezawa, Ken Takeda
Tóm tắt
Nền tảng
Công nghệ nano đang phát triển nhanh chóng trên toàn cầu và việc sản xuất các hạt nano nhân tạo mới đang gia tăng, do đó có mối lo ngại rằng vật liệu nano có khả năng ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Mục đích của nghiên cứu này là điều tra tác động của việc mẹ tiếp xúc với titanium dioxide anatase (TiO2) kích thước nano đối với biểu hiện gen trong não trong giai đoạn phát triển, sử dụng phân tích vi giải mã cDNA kết hợp với thông tin về Gene Ontology (GO) và Medical Subject Headings (MeSH).
Kết quả
Phân tích biểu hiện gen bằng cách sử dụng các thuật ngữ GO cho thấy mức độ biểu hiện của các gen liên quan đến apoptosis đã bị thay đổi trong não của những chú chuột con mới sinh, và các gen liên quan đến sự phát triển não bộ đã bị thay đổi ở độ tuổi sớm. Các gen liên quan đến phản ứng với stress oxy hóa cũng đã thay đổi trong não của chuột 2 và 3 tuần tuổi. Sự thay đổi về biểu hiện của các gen liên quan đến chất dẫn truyền thần kinh và các bệnh tâm thần đã được phát hiện thông qua các thuật ngữ MeSH.
Kết luận
Việc mẹ chuột tiếp xúc với các hạt nano TiO2 có thể ảnh hưởng đến biểu hiện của các gen liên quan đến sự phát triển và chức năng của hệ thần kinh trung ương.
Các hạt nano dioxide titani (TiO2) gây stress oxy hóa và tạo thành DNA-adduct nhưng không làm đứt DNA trong các tế bào phổi người Dịch bởi AI Springer Science and Business Media LLC - Tập 6 Số 1 - 2009
Kunal Bhattacharya, Maria Davoren, Jens Boertz, Roel P. F. Schins, Eik Hoffmann, Elke Dopp
Tóm tắt
Dioxide titani (TiO2), còn được biết đến với tên gọi oxide titani (IV) hay anatase, là oxide tự nhiên của titani. Đây cũng là một trong những dạng được sử dụng rộng rãi nhất trong thương mại. Đến nay, không có thông số nào được thiết lập cho nồng độ trung bình của các hạt nano TiO2 trong không khí. Các nghiên cứu trước đây đã xác định rằng các hạt nano này chủ yếu không có độc tính tế bào và nhiễm sắc thể, mặc dù chúng đã được phát hiện tạo ra các gốc tự do cả trong môi trường ngoài tế bào (đặc biệt thông qua hoạt động quang xúc tác) và bên trong tế bào. Nghiên cứu hiện tại xác định vai trò của hạt nano TiO2 (anatase, ∅ < 100 nm) bằng cách sử dụng một số thông số như độc tính tế bào và độc tính di truyền, sự hình thành DNA-adduct và sự tạo ra các gốc tự do sau khi hạt được hấp thụ bởi các tế bào phổi người in vitro. Để so sánh, các hạt nano chứa sắt (hematite, Fe2O3, ∅ < 100 nm) cũng được sử dụng. Kết quả của nghiên cứu này cho thấy cả hai loại hạt nano đều nằm trong dịch tế bào gần nhân. Không có hạt nào được tìm thấy bên trong nhân, trong ty thể hoặc ribosome. Tế bào xơ phổi người (IMR-90) nhạy cảm hơn về các tác động độc tính tế bào và di truyền do hạt nano gây ra so với tế bào biểu mô phế quản người (BEAS-2B). Trái ngược với hạt nano hematite, hạt nano TiO2 không gây đứt DNA được đo bằng phương pháp Comet-assay ở cả hai loại tế bào. Sự tạo ra các loài oxy phản ứng (ROS) được đo cả trong và ngoài tế bào cho cả hai loại hạt, tuy nhiên, các hạt nano chứa sắt cần các điều kiện khử đặc biệt trước khi tạo ra gốc tự do một cách rõ rệt. Mức độ hình thành DNA adduct cao (8-OHdG) đã được quan sát thấy ở các tế bào IMR-90 tiếp xúc với hạt nano TiO2, nhưng không thấy ở các tế bào tiếp xúc với hạt nano hematite. Nghiên cứu của chúng tôi chỉ ra các cơ chế tác động khác nhau đối với hạt nano TiO2 và Fe2O3. Trong khi hạt nano TiO2 có khả năng tạo ra nhiều gốc tự do cao, dẫn đến độc tính di truyền gián tiếp chủ yếu do hình thành DNA-adduct, hạt nano Fe2O3 có tính chất làm đứt nhiễm sắc thể (gây ra đứt DNA) và cần các điều kiện khử để hình thành gốc tự do.
Các hạt nano phát sinh từ quá trình đốt cháy: Tổng quan về độc tính của chúng sau khi tiếp xúc qua đường hô hấp Dịch bởi AI Springer Science and Business Media LLC - - 2005
Ken Donaldson, Lang Tran, Luis A. Jiménez, Rodger Duffin, David E. Newby, Nicholas L Mills, William MacNee, Vicki Stone
Tóm tắtBài đánh giá này xem xét độc tính phân tử của các hạt nano phát sinh từ quá trình đốt cháy (CDNP) sau khi tiếp xúc qua hô hấp. CDNP có nguồn gốc từ nhiều nguồn khác nhau, và trong bài này chúng tôi xem xét bụi diesel, khói hàn, cacbon đen và tro bay từ than. Một lượng tài liệu đáng kể cho thấy rằng những hạt này có mối nguy hại đối với phổi thông qua khả năng gây ra stress oxy hóa, viêm nhiễm và ung thư; chúng cũng có khả năng phân bố lại đến các cơ quan khác sau khi lắng đọng vào phổi. Các CDNP khác nhau cho thấy sự không đồng nhất đáng kể về thành phần và độ tan, có nghĩa là stress oxy hóa có thể xuất phát từ các thành phần khác nhau tùy thuộc vào loại hạt đang được xem xét. Các đặc điểm liên quan đến CDNP như diện tích bề mặt lớn và sự hiện diện của kim loại cũng như các hợp chất hữu cơ đều có khả năng gây ra stress oxy hóa. CDNP cũng có thể tác động gen gây độc, tùy thuộc vào thành phần của chúng. CDNP và các thành phần của chúng cũng có khả năng chuyển hóa đến não và máu, từ đó tiếp cận các mục tiêu khác như hệ tim mạch, lách và gan. Do đó, CDNP có thể được coi là một nhóm độc tố dạng hạt có chung cơ chế gây tổn thương và các đặc tính chuyển hóa, có khả năng trung gian cho một loạt các tác động tiêu cực ở phổi và các cơ quan khác và cần được nghiên cứu thêm.
Các hạt nano titanium dioxide: tổng quan về dữ liệu độc học hiện tại Dịch bởi AI Springer Science and Business Media LLC - Tập 10 Số 1 - 2013
Hongbo Shi, Xialu Lin, Vincent Castranova, Jinshun Zhao
Các hạt nano titanium dioxide (TiO2) được sản xuất trên toàn thế giới với số lượng lớn để sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. TiO2 NPs sở hữu các tính chất lý hóa khác biệt so với các hạt mịn (FP), điều này có thể làm thay đổi khả năng sinh học của chúng. Hầu hết các tài liệu được trích dẫn ở đây đã tập trung vào hệ hô hấp, cho thấy tầm quan trọng của việc hít phải như là con đường chính để tiếp xúc với TiO2 NPs tại nơi làm việc. TiO2 NPs có thể di chuyển đến các cơ quan hệ thống từ phổi và đường tiêu hóa (GIT) mặc dù tỷ lệ di chuyển dường như là thấp. Cũng có những nghiên cứu tập trung vào các con đường tiếp xúc tiềm năng khác của con người. Việc tiếp xúc qua đường miệng chủ yếu xảy ra thông qua các sản phẩm thực phẩm chứa phụ gia TiO2 NP. Hầu hết các nghiên cứu về tiếp xúc qua da, bất kể là in vivo hay in vitro, đều báo cáo rằng TiO2 NPs không xuyên qua lớp sừng (SC). Trong lĩnh vực nanomedicine, việc tiêm tĩnh mạch có thể đưa các chất mang hạt nano TiO2 trực tiếp vào cơ thể con người. Khi tiếp xúc qua tiêm tĩnh mạch, TiO2 NPs có thể gây ra các tổn thương bệnh lý ở gan, lách, thận và não. Chúng tôi cũng đã chứng minh rằng hầu hết các tác động này có thể do việc sử dụng liều rất cao của TiO2 NPs. Ngoài ra, vẫn còn thiếu dữ liệu dịch tễ học về TiO2 NPs mặc dù sản xuất và sử dụng của nó gia tăng. Tuy nhiên, các nghiên cứu về hít thở lâu dài trên chuột đã báo cáo có khối u phổi. Bài tổng quan này tóm tắt những hiểu biết hiện tại về độc học của TiO2 NPs và chỉ ra các lĩnh vực cần thông tin thêm.
#titanium dioxide #nanoparticles #toxicology #health effects #exposure routes
Nguyên tắc phân loại các tác động tiềm năng đến sức khỏe con người từ việc tiếp xúc với nanomaterial: các yếu tố của một chiến lược sàng lọc Dịch bởi AI Springer Science and Business Media LLC - Tập 2 Số 1 - 2005
Günter Oberdörster, Andrew Maynard, Ken Donaldson, Vincent Castranova, Julie Fitzpatrick, Kevin D. Ausman, Janet Carter, Barbara Karn, Wolfgang G. Kreyling, David Y. Lai, Stephen S. Olin, Nancy A. Monteiro‐Riviere, Scott C. Brown, Hong Yang
Tóm tắt
Sự phát triển nhanh chóng của nhiều loại vật liệu nano công nghệ (được định nghĩa là các vật liệu được thiết kế và sản xuất có các đặc điểm cấu trúc với ít nhất một kích thước nhỏ hơn 100 nanomet) đã đặt ra một tình huống khó khăn cho các nhà quản lý trong việc xác định mối nguy. Viện Nghiên cứu Khoa học Đời sống Quốc tế / Viện Khoa học Rủi ro đã tập hợp một nhóm chuyên gia để phát triển chiến lược sàng lọc cho việc xác định mối nguy của các vật liệu nano công nghệ. Báo cáo của nhóm làm việc trình bày các yếu tố của một chiến lược sàng lọc thay vì một giao thức thử nghiệm chi tiết. Dựa trên việc đánh giá các dữ liệu hạn chế hiện có, báo cáo đưa ra một chiến lược thu thập dữ liệu rộng rãi áp dụng cho giai đoạn đầu này trong phát triển quy trình đánh giá rủi ro cho các vật liệu nano. Các lộ trình tiếp xúc đường miệng, da, hít vào và tiêm được đưa vào xem xét rằng, tùy thuộc vào các mô hình sử dụng, việc tiếp xúc với các vật liệu nano có thể xảy ra qua bất kỳ lộ trình nào trong số này. Ba yếu tố chính của chiến lược sàng lọc độc tính là: Các đặc tính lý hóa, các xét nghiệm In Vitro (tế bào và phi tế bào), và các xét nghiệm In Vivo.
Có khả năng cao rằng hoạt tính sinh học của các hạt nano sẽ phụ thuộc vào các tham số lý hóa mà thường không được xem xét trong các nghiên cứu sàng lọc độc tính. Các tính chất lý hóa có thể quan trọng trong việc hiểu các tác động độc hại của các vật liệu thử nghiệm bao gồm kích thước và phân bố kích thước hạt, trạng thái agglomeration, hình dạng, cấu trúc tinh thể, thành phần hóa học, diện tích bề mặt, hóa học bề mặt, điện tích bề mặt, và độ xốp.
Các kỹ thuật in vitro cho phép cô lập và thử nghiệm các con đường sinh học và cơ chế cụ thể dưới các điều kiện kiểm soát, theo cách mà không thể thực hiện trong các thử nghiệm in vivo. Các thử nghiệm được đề xuất cho độc tính đường vào của phổi, da và màng nhầy, và độc tính của các cơ quan mục tiêu cho nội mạch, máu, lá lách, gan, hệ thần kinh, tim và thận. Đánh giá phi tế bào về độ bền của hạt nano, tương tác protein, kích hoạt bổ sung và hoạt tính pro-oxy hóa cũng được xem xét.
#vật liệu nano #độc tính #sức khỏe con người #chiến lược sàng lọc #đánh giá rủi ro
Size dependent translocation and fetal accumulation of gold nanoparticles from maternal blood in the ratSpringer Science and Business Media LLC - Tập 11 - Trang 1-12 - 2014
Manuela Semmler-Behnke, Jens Lipka, Alexander Wenk, Stephanie Hirn, Martin Schäffler, Furong Tian, Günter Schmid, Günter Oberdörster, Wolfgang G Kreyling
There is evidence that nanoparticles (NP) cross epithelial and endothelial body barriers. We hypothesized that gold (Au) NP, once in the blood circulation of pregnant rats, will cross the placental barrier during pregnancy size-dependently and accumulate in the fetal organism by 1. transcellular transport across the hemochorial placenta, 2. transcellular transport across amniotic membranes 3. transport through ~20 nm wide transtrophoblastic channels in a size dependent manner. The three AuNP sizes used to test this hypothesis are either well below, or of similar size or well above the diameters of the transtrophoblastic channels. We intravenously injected monodisperse, negatively charged, radio-labelled 1.4 nm, 18 nm and 80 nm 198AuNP at a mass dose of 5, 3 and 27 ?g/rat, respectively, into pregnant rats on day 18 of gestation and in non-pregnant control rats and studied the biodistribution in a quantitative manner based on the radio-analysis of the stably labelled 198AuNP after 24 hours. We observed significant biokinetic differences between pregnant and non-pregnant rats. AuNP fractions in the uterus of pregnant rats were at least one order of magnitude higher for each particle size roughly proportional to the enlarged size and weight of the pregnant uterus. All three sizes of 198AuNP were found in the placentas and amniotic fluids with 1.4 nm AuNP fractions being two orders of magnitude higher than those of the larger AuNP on a mass base. In the fetuses, only fractions of 0.0006 (30 ng) and 0.00004 (0.1 ng) of 1.4 nm and 18 nm AuNP, respectively, were detected, but no 80 nm AuNP (<0.000004 (<0.1 ng)). These data show that no AuNP entered the fetuses from amniotic fluids within 24 hours but indicate that AuNP translocation occurs across the placental tissues either through transtrophoblastic channels and/or via transcellular processes. Our data suggest that the translocation of AuNP from maternal blood into the fetus is NP-size dependent which is due to mechanisms involving (1) transport through transtrophoblastic channels ¿ also present in the human placenta ¿ and/or (2) endocytotic and diffusive processes across the placental barrier.
