 |
Toxicity of graphene-family nanoparticles: a general review of the origins and mechanisms
|
|
|
|
☣ ТОКСИЧНОСТЬ ГРАФЕНОВЫХ НАНОЧАСТИЦ☣
Оу Л. , Сон Б., Лян Х., и др.
Источник https: //particleandfibretoxicology. biomedcentral. com/articles/10. 1186/s12989-016-0168-y
Published: 31. 10. 2016
Часть 5. Повреждение митохондрий и ДНК
Начало см.
Ч. 1. Общие положения t. me/covhealthcare/52
Ч. 2. Влияние графена на лёгкие t. me/covhealthcare/53
Ч. 3. А вот вам и корона! t. me/covhealthcare/54
Ч. 4. Цитотоксичность графена t. me/covhealthcare/55
Повреждение митохондрий
Митохондрии являются центрами производства энергии, участвующими в различных сигнальных путях в клетках, а также являются ключевым звеном апоптической регуляции.
После воздействия оксида графена (ГО, GO) и карбоксильного графена (GXYG) мембрана митохондрий деполяризуется, и количество митохондрий в клетках HepG2 уменьшается.
Воздействие наноматериалов семейства графенов (ГФН, GFNs), приводит к значительному увеличению связанного и несвязанного потребления кислорода митохондриями, диссипации мембранного потенциала митохондрий и возможному запуску апоптоза путём активации митохондриального пути.
Например, GO увеличивает активность митохондриальных комплексов переноса электронов I/III и подачу электронов к участку I/II цепи переноса электронов, ускоряя генерацию активных форм кислорода во время митохондриального дыхания в клетках MHS.
Образование •OH, опосредованное GO и системой переноса электронов цитохрома-c/H2O2< пероксид водорода>, может усилить окислительный и тепловой стресс, ухудшить систему дыхания митохондрий и в конечном итоге привести к резкой токсичности.
Кр. того, молекулы кислорода в GO могут принимать электроны от клеточных окислительно-восстановительных белков, поддерживая окислительно-восстановительный цикл цитохрома-с и белков переноса электронов, а цитохромы MtrA, MtrB и MTRc/OmcA могут участвовать в передаче электронов в GO.
|
|
|
Поэтому, за исключением повреждения плазматической мембраны и индукции окислительного стресса, ‼ ️ GFNs могут вызывать апоптоз и/или некроз клеток, непосредственно влияя на митохондриальную активность клеток. ‼ ️
Повреждение ДНК
Из-за своего небольшого размера, высокой площади поверхности и поверхностного заряда GO может обладать значительными генотоксическими свойствами и вызывать серьезные повреждения ДНК, например, фрагментацию хромосом, разрывы цепей ДНК, точечные мутации и окислительные аддукты и изменения ДНК. Мутагенез наблюдался у мышей после внутривенного введения GO в дозе 20 мг/кг по сравнению с циклофосфамидом (50 мг/кг), классическим мутагеном.
< ‼ — Т. е., мутагенный эффект оксида графена в 2, 5 раза сильнее, чем у классического официального мутагена‼ >
Даже если GO не может проникнуть в ядро клетки, он всё равно может взаимодействовать с ДНК во время митоза, когда ядерная мембрана разрушается, что увеличивает вероятность аберраций ДНК.
π -стекирующее взаимодействие между углеродными кольцами графена и гидрофобными парами оснований ДНК может заставить сегмент ДНК " встать" или " лечь" на поверхность графена перпендикулярно или параллельно его винтовой оси, соответственно.
Межмолекулярные силы сильно деформируют конечные пары оснований ДНК, что потенциально увеличивает генотоксичность.
GO также может индуцировать фрагментацию хромосом, аддукты ДНК и точечные мутации, способствуя окислительному стрессу или вызывая воспаление посредством активации внутриклеточных сигнальных путей, таких как MAPK, TGF-β и NF-kB. < см. выше https: //t. me/covhealthcare/60 и https: //t. me/covhealthcare/55>
Графен и rGO < восстановленный оксид графена> также могут повышать экспрессию p53, Rad51 и MOGG1-1, которые отражают хромосомные повреждения, и снижать экспрессию CDK2 и CDK4, останавливая переход клеточного цикла из фазы G1 в фазу S в различных клеточных линиях.
|
|
|
‼ Повреждение ДНК может не только инициировать развитие рака, но и, возможно, угрожать здоровью следующего поколения, если в репродуктивных клетках возникает мутагенный потенциал GO, что влияет на фертильность и здоровье потомства. ‼
Продолжение следует…
Информация на канале
🏥 COVID HEALTHCARE
👉 t. me/covhealthcare/61
----------------------------
Toxicity of graphene-family nanoparticles: a general review of the origins and mechanisms
· Lingling Ou,
· Bin Song,
· Huimin Liang,
· Jia Liu,
· Xiaoli Feng,
· Bin Deng,
· Ting Sun &
· Longquan Shao
Particle and Fibre Toxicology volume 13, Article number: 57 (2016) Cite this article
· 204k Accesses
· 264 Citations
· 1573 Altmetric
· Metricsdetails
Abstract
Due to their unique physicochemical properties, graphene-family nanomaterials (GFNs) are widely used in many fields, especially in biomedical applications. Currently, many studies have investigated the biocompatibility and toxicity of GFNs in vivo and in intro. Generally, GFNs may exert different degrees of toxicity in animals or cell models by following with different administration routes and penetrating through physiological barriers, subsequently being distributed in tissues or located in cells, eventually being excreted out of the bodies. This review collects studies on the toxic effects of GFNs in several organs and cell models. We also point out that various factors determine the toxicity of GFNs including the lateral size, surface structure, functionalization, charge, impurities, aggregations, and corona effect ect. In addition, several typical mechanisms underlying GFN toxicity have been revealed, for instance, physical destruction, oxidative stress, DNA damage, inflammatory response, apoptosis, autophagy, and necrosis. In these mechanisms, (toll-like receptors-) TLR-, transforming growth factor β - (TGF-β -) and tumor necrosis factor-alpha (TNF-α ) dependent-pathways are involved in the signalling pathway network, and oxidative stress plays a crucial role in these pathways. In this review, we summarize the available information on regulating factors and the mechanisms of GFNs toxicity, and propose some challenges and suggestions for further investigations of GFNs, with the aim of completing the toxicology mechanisms, and providing suggestions to improve the biological safety of GFNs and facilitate their wide application.
|
|
|
