Baltymų vainiko poveikis cinko oksido nanodalelių citotoksiškumui CHO ląstelėse

Abstract

Nanodalelės (ND) – tai dalelės, kurių dydis 1-100 nm. Dėl savo mažo dydžio ND gali būti naudojamos įvairiose srityse: buityje, medicinoje ir pramonėje, o tai kelia didelį susirūpinimą dėl galimo jų pavojaus sveikatai ir aplinkai. Šio darbo tikslas buvo ištirti cinko oksido nanodalelių (ZnO ND) ir cinko oksido nanodalelių, padengtų jaučio serumo albuminu (BSA) – modeliniu baltymų vainiku (ZnO-BSA ND), poveikį CHO ląstelių gyvybingumui, aktyviųjų deguonies formų susidarymui bei plazminės membranos integralumui. Ląstelių gyvybingumo pokyčiai po inkubacijos su nanodalelėmis buvo įvertinti, taikant MTT metodą, ND poveikis aktyviųjų deguonies formų (ROS) susidarymui, buvo nustatomas pagal 2,7-diclordihidrofluoresceino (H2DCF) fluorescenciją, o poveikis ląstelių plazminės membranos laidumui - pagal laktato dehidrogenazės (LDH) aktyvumą ląstelių terpėje. MTT teste baltymų vainikas neturėjo poveikio ZnO ND citotoksiškumui, inkubuojant ląsteles 3 h su ND, tačiau visiškai eliminavo ZnO ND citotoksiškumą, esant 1-25 μg/ml koncentracijai inkubuojant ląsteles 24 h su ND ir pagerino ląstelių redukcinę būseną 43% lyginant su kontrole. Atlikus DCF (oksiduoto H2DCF produkto) fluorescencinius matavimus buvo nustatyta, kad ZnO ND (10-100 μg/ml) didino ROS generavimą 24%, o baltymų vainikas šį efektą mažino 9%. LDH išėjimas iš ląstelių į mitybinę terpę didėjo, didėjant ND koncentracijoms ir pasiekė maksimumą esant 200 μg/ml ND, atitinkamai 129 ir 145%, inkubuojant su ZnO ir ZnO-BSA ND. Baltymų vainikas nekeitė ND poveikio plazminei membranai. Darbo metu buvo nustatyta, kad ZnO nanodalelių paviršiaus modifikavimas padengiant jį BSA baltymu gali efektyviai sumažinti daromą toksinį poveikį gyviems organizmams.

Nanoparticles (NPs) are particles of 1-100 nm. Due to their small size they can be applied widely: household, medical and industrial, and this raises serious concerns about their potential risks to health and the environment. The aim of this study was to investigate the effect of zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) and zinc oxide nanoparticles coated with bovine serum albumin (BSA) - a model protein corona (ZnO-BSA NPs) on CHO cell viability, active oxygen formation and plasma membrane integrity. Changes in cell viability after incubation with nanoparticles were assessed by MTT, the effect of NPs on the formation of active oxygen forms (ROS) was determined by the fluorescence of 2,7-dichlorodihydrofluororescein (H2DCF), and the effect on the plasma membrane conductivity was determined according to lactate dehydrogenase (LDH) activity in cellular medium. In the MTT assay, the protein corona had no effect on ZnO NPs cytotoxicity by incubating cells with NPs for 3 h, but completely eliminated ZnO NPs cytotoxicity at 1-25 μg/ml by incubating cells with NPs for 24 h and improved cell reduction by 43% compared to control. Fluorescence measurements of DCF (oxidized H2DCF product) showed that ZnO NPs (10-100 μg/ml) increased ROS production by 24% and protein corona inhibited this effect by 9%. The LDH uptake into the nutrient medium increased alongside with increasing of NPs concentration and reached a maximum at 200 μg/ml NPs, 129 and 145%, respectively incubated with ZnO and ZnO-BSA ND. The protein corona did not alter the effect of ND on the plasma membrane. It has been found that modification of the surface of ZnO nanoparticles by coating it with BSA protein can effectively reduce the toxic effects on living organisms.