|
|
The role of dispersion medium on nanoparticle aggregation and size in biological systems
Červená, Tereza ; Rössnerová, Andrea ; Závodná, Táňa ; Vrbová, Kristýna ; Sikorová, Jitka ; Topinka, Jan ; Rössner ml., Pavel
The use of nanomaterials (NMs) in different areas has been rising for more than a decade. Along with this growth, there is visible development of different testing tools and approaches for measuring the actual size of nanomaterials in biological systems. Test conditions during in vitro toxicological assays are different from the standard conditions under which nanomaterials are characterized and careful evaluation of results is needed. The unique properties and range variety of NMs require the close look how the NMs behave in different dispersion medium over time. In this study we present the results of five types of well-characterized NMs (TiO2: NM-101 and NM-103, SiO2: NM-200, Ag: NM-300K and NM-302) of specific size and shape. The hydrodynamic size and Zeta potentials in suspensions were measured using a dynamic light scattering technique (DLS) (Zetasizer Nano ZS, Malvern, UK). The DLS method is suitable for spherical particles, nevertheless, all samples were measured in order to obtain a rough insight into agglomerate formation in the medium. NM300, NM302, and NM200 aggregated rapidly in the media, thus the cells would be most likely exposed to settled big aggregates then small clusters or individual particles. More stable NMs (NM100 and NM103) showed slight grow along with cultivation time or concentration corresponding to cluster formation. Cells exposed to those NMs would be in contact with small clusters and aggregates of NMs. Measured zeta potentials fluctuated around the stability limit corresponding to observed aggregation.
|
|
|
Ultrafine particles and their possible role in etiology and development of neurodegenerative diseases
Topinka, Jan ; Závodná, Táňa ; Rössnerová, Andrea ; Rössner ml., Pavel
Air pollutants have been shown to cause a vast amount of different adverse health effects. These effects include impairment of many respiratory (e.g. asthma, chronic obstructive pulmonary disease) and cardiovascular (ischemic heart disease, infarction, stroke) diseases. However, in recent years, the evidence showing effects beyond the lungs and circulatory system are becoming more evident. Neurological diseases, namely Alzheimer's disease (AD) has shown to be associated with living near traffic. However, reason for this has remained unresolved until today. Our new H2020 project TUBE aims on revealing the mechanisms of action of ultrafine particles involved in neurological diseases. The TUBE consortium includes experts in areas of aerosol technology, emission research, engine and fuel research, human clinical studies, epidemiology, emission inventories, inhalation toxicology, neurotoxicology and disease mechanism studies. This enables research of resolving the effects of nanoparticles from different traffic modes for both air quality and concomitant toxic effect of these air pollutants. We will investigate adverse effects of air pollutants using cell cultures, animal exposures and volunteered human exposures as well as the material from epidemiological cohort study. These are going to be compared according to inflammatory, cytotoxic and genotoxic changes and furthermore beyond the current state of the art to neurotoxic and brain health effects. With this approach, we are aiming to a comprehensive understanding of the adverse brain effects of nanoparticles from traffic.
|
|
|
Toxic responses in human lung epithelial cells (BEAS-2B) exposed to particulate matter exhaust emissions from gasoline and biogasoline
Závodná, Táňa ; Líbalová, Helena ; Vrbová, Kristýna ; Sikorová, Jitka ; Vojtíšek-Lom, M. ; Beránek, V. ; Pechout, M. ; Kléma, J. ; Cigánek, M. ; Machala, M. ; Neča, J. ; Rössner ml., Pavel ; Topinka, Jan
Motor vehicle emissions substantially contribute to air pollution worldwide and cause serious health problems. While the deleterious effects of diesel exhaust particulate matter (PM) have been widely studied, much less attention is paid to toxicity of PM emitted by gasoline engines although they also produce considerable amount of PM. The primary objective of this research was to assess toxic potencies of exhaust PM released by conventional gasoline engine fueled with neat gasoline (EU) or gasoline-ethanol blend (15% ethanol, v/v, E15). Despite a similar particle mass (mu g PM/kg fuel) produced by both fuels, PM emitted by E15 contained higher amount of harmful polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) as suggested by chemical analysis. To examine the toxicity of organic PM constituents, human lung BEAS-2B cells were exposed for 4h and 24h to a subtoxic dose of E0 and E15 PM organic extracts. We used genome scale transcriptomic analysis to characterize the toxic response and to identify modulated biological process and pathways. Whereas 4h exposure to both PM extracts resulted in modulation of similar genes and pathways related to lipid and steroid metabolism, activation of PPAR alpha, oxidative stress and immune response, 24h exposure was more specific for each extract, although both induced expression of PAH-metabolic enzymes, modulated metabolism of lipids or activated PPAR alpha, E15 additionally deregulated variety of other pathways. Overall, the PM mass produced by both fuels was similar, however, higher PAH content in E15 PM organic extract may have contributed to more extensive toxic response particularly after 24h exposure in BEAS-2B cells.
|
|
|
Males-females differences in the spectrum of chromosomal aberrations in the group of nanocomposites production workers
Rössnerová, Andrea ; Pelcová, D. ; Ždímal, Vladimír ; Elzeinova, Fatima ; Margaryan, Hasmik ; Chvojková, Irena ; Topinka, Jan ; Schwarz, Jaroslav ; Ondráček, Jakub ; Koštejn, Martin ; Komarc, M. ; Vlčková, Š. ; Fenclová, Z. ; Lischková, L. ; Dvořáčková, Š. ; Rössner ml., Pavel
An increase in the use of nanomaterials (NM) has been witnessed in many areas of human life. Therefore, assessment of genotoxicity of NM and nanoparticles (NP) is one of the main objectives of genetic toxicology. Despite this fact, human cytogenetic studies following the exposure to NP are still rare. Moreover, no relevant information on possible differences in sensitivity to NP related to gender is available.\n\nIn this study we periodically (in September 2016, 2017 and 2018; pre-shift and post-shift each year) analyzed a group of workers (both genders), working long time in nanocomposites research, and matched controls. Aerosol exposure monitoring of particulate matter including nano-sized fractions was carried out during working shift. Micronucleus assay using Human Pan Centromeric probes, was applied to distinguish, besides the frequency of total MN in binucleated cells (BNC), also other types of chromosomal damage (losses and breaks). Moreover, whole-chromosome painting (WCP) for autosome #1 and both gonosomes (X and Y) were applied in third sampling period (2018) with the aim to identify the particular structural and numerical chromosomal aberrations.\n\nObtained results showed: (i) differences in the risk of exposure to NP related to individual working processes (welding, smelting and machining); (ii) differences in chemical composition of nano-fraction; (iii) no effect of chronic exposure of NP (total MN) opposite to significant effect of acute exposure; (iv) gender-related DNA damage differences (females seem to be more sensitive to chromosomal losses). Additional data from WCP suggested increased frequency of numerical aberrations in gonosomes.
Plný tet:  PDF
|
|
|
Biomarkers of Oxidative Stress and Inflammation in Researches Exposed to Nanoparticles by Inhalation During the Handling of Nanocomposites.
Pelclová, D. ; Ždímal, Vladimír ; Schwarz, Jaroslav ; Komarc, M. ; Vlčková, Š. ; Fenclová, Z. ; Lischková, L. ; Dvořáčková, Š. ; Rössnerová, Andrea ; Rössner ml., Pavel
At present, little is known about the health effects in the workers processing nanocomposites. In our study, 20 researchers (41.8 +/- 11.4 y/o), handling nanocomposites for 17.8 +/- 10.0 years were examined pre-shift and post-shift, together with 21 controls (42.7 +/- 11.5 y/o). Biomarkers of oxidative stress derived from lipids, nucleic acids, proteins and markers of inflammation were analyzed in the exhaled breath condensate (EBC). Aerosol exposure was monitored during three nanoparticle generation operations: smelting, welding and nanocomposite machining. Mass concentrations during these operations ranged from 0.120 to 1.840 mg/m(3), and median particle number concentrations from 4.8x10(4) to 5.4x10(5) particles/cm(3). Nanoparticles accounted for 40 to 95 % of particles, with Fe and Mn prevailing. Significant elevations were already seen in most oxidative stress markers and in several inflammation markers in the pre-shift samples relative to the controls. Significant associations were found between working in nanocomposite synthesis and the majority of EBC biomarkers. Chronic bronchitis was more frequent in researchers. A minor, but significant post-shift decrease of lung function parameters was found. We conclude that workers in nanocomposite synthesis may be at risk of developing airway disorders with time. From all the markers analyzed in EBC, the following markers were most robust and could be recommended for preventive examinations: 8-hydroxy-2-deoxyguanosine (8-OHdG) and 5-hydroxymethyl uracil (5-OHMeU) from nucleic acids, o-tyrosine (o-Tyr) and 3-nitrotyrosine (3-NOTyr) from proteins, and malondialdehyde and aldehydes C6-C13 from lipids. Among the markers of inflammation, tumor necrosis factor (TNF) and leukotriene B4 appeared to be the most useful.
Plný tet: PDF
|
|
|
The effect of nanoparticles on functional and regenerative properties of mesenchymal stem cells
Dostálová, Dominika ; Rössner, Pavel (vedoucí práce) ; Grobárová, Valéria (oponent)
Mezenchymálne kmeňové bunky (mesenchymal stem cells; MSC) predstavujú typ kmeňových buniek, lokalizovaných v rôznych tkanivách, kde sa podieľajú na procese regenerácie. Na základe ich vlastností sú MSC testované v bunkovej terapii. Avšak liečba poranení je často spojená s bakteriálnymi infekciami, ktoré komplikujú priebeh hojenia. Na vytvorenie sterilného prostredia, umožňujúceho lepšie hojenie, môžu byť využívané kovové nanočastice (nanoparticles; NP), u ktorých bol preukázaný antibakteriálny účinok. Mechanizmy, ktorými tieto NP pôsobia antibakteriálne, nie sú špecifické, navyše tieto NP môžu zapríčiňovať poškodenie aj eukaryotických buniek. Cieľom tejto práce bolo zhodnotiť vplyv troch kovových NP (striebra, oxidu meďnatého a oxidu titaničitého) s antibakteriálnymi účinkami na funkčné a regeneračné vlastnosti MSC. V práci bol stanovený vplyv NP na metabolickú aktivitu, diferenciačný potenciál, expresiu génov pre imunoregulačné molekuly a produkciu cytokínov MSC. Taktiež boli testované imunoregulačné vlastnosti MSC po ich kultivácii s NP. Výsledky testov ukázali, že zvyšujúca sa koncentrácia NP striebra a oxidu meďnatého znižovala metabolickú aktivitu MSC, pričom miera jej poklesu bola závislá na type testovaných NP. Taktiež bola zaznamenaná znížená expresia imunoregulačných molekúl a...
|
|
|
Oxidative damage by organic extracts from urban air particulate matter
Hanzalová, Kateřina ; Rössner, Pavel (vedoucí práce) ; Machala, Miroslav (oponent)
The aim of this master thesis was to investigate the ability of selected individual carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons (c-PAHs: benzo[a]pyrene, B[a]P; dibenzo[a,l]pyrene, DB[a,l]P), an artificial mixture of c-PAHs (c-PAH mix) and extractable organic matter (EOM) from urban air particulate matter (PM) to induce oxidative damage in vitro. Two cell lines (human hepatoma cells, HepG2, and human diploid lung fibroblasts, HEL) were treated for 24 h and 48 h with various concentrations of compounds or mixtures. The studied oxidative stress markers included 8-oxodeoxyguanosine (8-oxodG) as a marker of oxidative DNA damage, 15-F2t-isoprostane (15-F2t-IsoP) as a marker of lipid peroxidation and protein carbonyl groups as a marker of oxidative damage to proteins. The response of the cell lines to the tested compounds and mixtures differed substantially. In summary the results demonstrate the ability of EOM to induce oxidative damage to DNA and lipids after 24 h of treatment and to proteins after 48 h, in HepG2 cells. The effect of c-PAHs was substantially less. The induction of oxidative damage by c- PAHs and EOM in HEL cells was weak. Since c-PAHs had lower ability to cause oxidative damage that was limited only to longer incubation periods, it is probable that other components of EOM are responsible for...
|
|
|
Chromosomal damage and shortening of telomeres in cancer patients and healthy subjects
Kroupa, Michal ; Vodička, Pavel (vedoucí práce) ; Kmoníčková, Eva (oponent) ; Rössner, Pavel (oponent)
Mezi základní procesy, které mohou ovlivnit míru chromozomálních aberací (CAs) v lymfocytech periferní krve (PBL), patří chybná segregace chromozomů v průběhu mitózy, nepřesná odpověď na poškození DNA a nadměrné zkracování délky telomer. Akumulaci CAs v PBL lze považovat za ukazatel zvýšeného rizika rozvoje maligního onemocnění. Tato disertační práce je zaměřena na studium vlivu jednonukleotidových polymorfismů v genech účastnících se mitotického checkpointu a odpovědi na poškození DNA na inter-individuální rozdíly ve výskytu CAs v PBL. Dále byl zjišťován možný vliv klinicko-patologických a molekulárních charakteristik pacientů s karcinomem tlustého střeva a konečníku (CRC) na délku telomer v nádorové tkáni, jelikož narušená funkce těchto protektivních struktur chromozomů hraje klíčovou úlohu v procesu maligní transformace. Bylo také studováno, zda lze délku telomer a frekvenci CAs považovat za ukazatel celkového přežití pacientů s nádorovým onemocněním. Hlavní poznatky této práce, založené na sedmi přiložených rukopisech, jsou: I) Zvýšený výskyt strukturních CAs a/nebo narušená regulace délky telomer v PBL mohou být považovány za rizikový faktor rozvoje nádorového onemocnění; II) Kratší délka telomer v PBL zdravých osob zvyšuje výskyt strukturních CAs; III) Binární interakce genových variant...
|
|
|
The role of DNA repair pathways in ovarian cancer therapy response
Vallušová, Dominika ; Opattová, Alena (vedoucí práce) ; Rössner, Pavel (oponent)
Karcinom vaječníků je závažné a velmi rozšířené gynekologické nádorové onemocnění. V jeho léčbě se jako léčivo první volby používá karboplatina. Avšak, po počáteční terapeutické odpovědi může docházet k relapsu onemocnění s vyvinutou rezistencí vůči karboplatine. Právě nedostatečná odpověď na léčbu a chemorezistence bývá častým důvodem vysoké mortality v rámci tohoto onemocnění. Dráhy odpovědné za opravu poškozené DNA mají význam v terapeutické odpovědi na karboplatinu a taktéž ve vzniku rezistence. Obnova funkce dráhy homologní rekombinace v nádorech je klíčovým mechanismem získané rezistence vůči platinovým derivátům. Na základě těchto poznatků jsme vypracovali hypotézu, že inhibicí homologní rekombinace by bylo možné zvýšit citlivost na karboplatinu. Z tohoto důvodu je hlavním cílem naší práce definovat roli oprav dvouřetezcových zlomů v odpovědi na chemoterapii u karcinomu vaječníků. Protein MRE11 je součástí komplexu MRN, který se účastní opravy dvouřetezcových zlomů. Pomocí mirinu, farmaceutického inhibitoru MRE11, jsme se snažili zjistit vliv homologní rekombinace na účinek karboplatiny a také její roli v získané resistenci. V praktické části práce jsme pomocí biostatistické analýzy ozřejmili asociaci mezi zvýšenou expresí MRE11 a horším přežíváním pacientů s diagnostikovaným karcinomem...
|
|
|
Využití "omics" metod v molekulárně-epidemiologické studii novorozenců z různých lokalit České republiky
Hoňková, Kateřina ; Rössner, Pavel (vedoucí práce) ; Gábelová, Alena (oponent) ; Bláha, Luděk (oponent)
"Omics" je souhrnné pojmenování biologických disciplín, které se věnují globální charakterizaci a kvantifikaci biomolekul, jež mají zásadní význam pro zajištění základních funkcí organizmu. "Omics" metody jsou využívané například v molekulární epidemiologii, která na základě jejich výsledků vyhodnocuje potenciální biomarkery charakterizující dopad faktorů životního prostředí na lidské zdraví. Předložená Disertační práce se zabývá použitím těchto metod u biologických vzorků získaných od novorozenců, kteří se narodili v rozdílných lokalitách České republiky, lišících se zejména mírou průmyslové zátěže. Hlavním záměrem bylo zjistit, zda může vlivem vnějšího prostředí v průběhu prenatálního vývoje novorozenců docházet k významným změnám aktivity genů a jejich regulace, a vyhodnotit míru znečištění ovzduší v době, kdy byl odebírán biologický materiál. S využitím celogenomového přístupu bylo cílem popsat odlišně exprimované geny (DEGs) u novorozenců z Karviné a Českých Budějovic (ČB). U pilotní studie malého souboru novorozenců z Mostu a ČB bylo záměrem identifikovat rozdílně metylovaná CpG místa na DNA, která utlumují genovou aktivitu a mohla by být zodpovědna za dlouhodobé změny na genetické úrovni. Posledním cílem bylo nalézt odlišně exprimované malé nekódující RNA (DE miRNA) mezi novorozenci z Mostu...
|
host ::
RSS.