|
|
Optimalizace kultivačních podmínek lidských jaterních buněk HepG2 na 4 typech nano- a micro- vlákenných nosičů
Rössner ml., Pavel
Technologie popisuje optimalizaci počtu nasazovaných lidských hepatocytů HepG2, vhodných pro využívání v oblasti toxikologického ověřování nových léčiv či potravin, na 3D kultivační systém tvořený čtyřmi typy nano- a mikrovlákenných nosičů. Motivací pro hledání vhodných modelů testování potenciálně genotoxických účinků léčiv je nízká relevance tkáňových modelů užívaných v prvních fázích preklinického hodnocení nových látek a také redukce testování na zvířatech.
|
|
| |
|
|
Vliv znečištěného ovzduší na markery oxidačního poškození u novorozenců
Ambrož, Antonín ; Rössner, Pavel (vedoucí práce) ; Rubeš, Jiří (oponent) ; Gábelová, Alena (oponent)
Většina lidské populace je v každodenním životě vystavena toxickým látkám antropogenního původu. Tyto látky jsou rovněž přítomné v ovzduší a jejich účinky představují dlouhodobou zátěž pro lidské zdraví. V současnosti jsou intenzivně studovány prachové částice (PM) s aerodynamickým průměrem <2.5 μm (PM2.5) společně s karcinogenními polycyklickými aromatickými uhlovodíky (PAU), které jsou na ně navázány, jako např. benzo[a]pyren (B[a]P), jenž je považován za referenční karcinogenní PAU. Vzhledem ke svým rozměrům částice PM2.5 primárně pronikají do organismu dýchacími cestami a v porovnání s většími částicemi představují zvýšené zdravotní riziko. Negativní účinky antropogenních částic PM2.5, které jsou produkovány např. spalováním fosilních paliv, souvisí nejen s jejich malou velikostí, ale i s relativně velkým povrchem, na kterém jsou kromě PAU adsorbovány i další látky škodlivé pro lidské zdraví. PAU vznikající v důsledku neúplného spalování organické hmoty mohou do organismu vstoupit požitím kontaminované potravy, vody nebo inhalací částic rozptýlených ve vzduchu. Mohou se projevovat genotoxickými, mutagenními, karcinogenními, embryotoxickými a dalšími nežádoucími účinky. Jedním ze společných jmenovatelů těchto účinků je oxidační stres, jenž je současně považován za hlavní mechanismus působení PM...
|
|
|
DNA damage induced by occupational exposure to copper oxide nanoparticles
Rössner st., Pavel ; Pelcová, D. ; Elzeinová, Fatima ; Mikuška, Pavel ; Večeřa, Zbyněk ; Coufalík, Pavel ; Vlčková, Š. ; Fenclová, Z. ; Rössnerová, Andrea
Copper oxide nanoparticles (CuO NPs) have a widespread use in industry, chemistry, in production of electronic devices and as an antimicrobial agent. Although copper is an important biogenic element, CuO NPs are toxic with the ability to induce oxidative stress, apoptosis, cell cycle arrest or DNA damage. For humans, the inhalation route is the most common way of exposure to CuO NPs. In the body, CuO NPs may be either deposited in the lungs, or transported to other organs. Their presence usually causes oxidative stress or inflammatory responses, consequently leading to DNA damage. In this study, we investigated the effect of CuO NPs inhalation on DNA damage in a group of researches conducting animal exposure experiments. The subjects were exposed to various metal oxide nanoparticles, including CuO NPs, by inhalation for an average of 4.9 ± 0.4 years. The average mass concentration of Cu in the air during the experiment was 7.3 ± 3.2 ng/m3. Subjects not exposed to nanoparticles served as a control group. We applied micronucleus assay using Human Pan Centromeric probes to detect DNA damage and to distinguish between the frequency of centromere positive (CEN+) and centromere negative (CEN−) micronuclei (MN) in the binucleated cells. We\ndid not find differences between both groups for either mean MN frequency (10.38 ± 2.50 vs. 11.88 ± 3.01 MN/1000 binucleated cells), or CEN+/CEN- ratio (58%/42% vs. 55%/45%), for the exposed and controls, respectively. In conclusion, inhalation of CuO NPs at this low-level exposure had no effect on chromosomal losses and/or breaks.
|
|
|
SIZE AS AN IMPORTANT FACTOR IN NANO-TiO2 TOXICITY IN MACROPHAGE-LIKE CELLS
Líbalová, Helena ; Sikorová, Jitka ; Brzicová, Táňa ; Milcová, Alena ; Vrbová, Kristýna ; Pikal, P. ; Topinka, Jan ; Rössner ml., Pavel
A set of NPs consists of 5 variants of anatase and 5 variants of rutile nanoparticles differing in their diameter (from 3 to 165 nm). TiO2 samples were characterized in the powder form and dispersed in water and cell culture media. Three cytotoxicity assays were used: MTS, WST-1, and LDH. For all nanomaterials, three independent repetitions were carried out. \n\nOverall, cytotoxicity of all NPs was low even at the highest concentration of 256 mu g/ml. The viability of cells did not decrease below 60% for WST-1 and MTS assays and 80% for the LDH assay. Besides concentration, crystalline size was identified as the most important cytotoxic factor. Clear nonlinear relationship between crystalline size and cytotoxicity was detected, higher toxicity induced NPs within the size range 20-60 nm. Increased cytotoxicity in given diameter size range would give an answer to inconsistent findings at size and cytotoxicity relationship.
|
|
|
GENOTOXICITY OF NANOMATERIALS IN BEAS-2B CELLS ANALYZED BY THE IN VITRO MICRONUCLEUS ASSAY
Rössnerová, Andrea ; Červená, Tereza ; Brzicová, Táňa ; Vrbová, Kristýna ; Sikorová, Jitka ; Topinka, Jan ; Rössner ml., Pavel
The tremendous increase of the use of nanomaterials (NMs) has been witnessed during the last decade in many areas of human life including the chemical industry, cosmetics, biomedicine or food technology. The variety of NMs, their unique properties, almost ubiquitous presence and the size range of 1-100 nm raised the interest of toxicologists. The evaluation of the frequency of micronuclei (MN) as a result of the genotoxic events is a broadly utilized and well-established approach in in vitro studies for testing the risk of chemical exposure. Nevertheless, properties of the NMs give rise to the questions concerning the optimal methodological variants of the MN assay. \n\nIn our study, five types of well-characterized NMs (TiO2: NM-101 and NM-103, SiO2: NM-200, Ag: NM-300K and NM-302) of specific size, shape, or e.g. dimensions of aggregates were involved in the genotoxicity testing using four variants of protocols differing in the time of NM exposure, application of cytochalasin-B combined with simultaneous and delayed co-treatment with nanoparticles (NPs). Bronchial epithelial cells (BEAS-2B) were used in this study to fulfil these tasks. Presence of NPs was controlled by transmission electron microscopy (TEM). \n\nObtained results showed the different genotoxic potential of the various TiO2 and Ag NMs (NM-101< NM-103 and NM-300K> NM-302, respectively). Comparison of all testing strategies revealed, that the level of DNA damage can differ based on the time of exposure and the methodological approach. In general, using cytochalasin-B led most frequently to the increase of the genotoxic potential of the tested NMs.
|
|
|
WHOLE-GENOME EXPRESSION ANALYSIS IN THP-1 MACROPHAGE-LIKE CELLS EXPOSED TO DIVERSE NANOMATERIALS
Brzicová, Táňa ; Líbalová, Helena ; Vrbová, Kristýna ; Sikorová, Jitka ; Philimonenko, Vlada ; Kléma, J. ; Topinka, Jan ; Rössner ml., Pavel
From the perspective of the immune system, nanomaterials (NMs) represent invading agents. Macrophages are immune cells residing in all organs and tissues as the first line of defense. Interactions of macrophages with NMs can determine the fate of NMs as well as their potential toxic effects. In the present study, we compared toxicity of four different types of NMs [NM-100 (TiO2, 110 nm), NM-110 (ZnO, 20 nm), NM-200 (SiO2, 150 nm) and NM-300K (Ag, 20 nm)], towards THP-1 macrophage-like cells. Cells were incubated with non-cytotoxic concentrations (1-25 mu g/ml) of NMs for 24 hours and microarray technology was used to analyze changes in whole-genome expression. Gene expression profiling revealed a substantially different molecular response following exposure to diverse NMs. While NM-100 did not exert any significant effect on gene expression profile, all other NMs triggered a pro-inflammatory response characterized by an activation of the NF-kappa B transcription factor and induced expression of numerous chemokines and cytokines. NM-110 and NM-300K further modulated processes such as DNA damage response, oxidative and replication stress as well as cell cycle progression and proteasome function. We suppose that genotoxicity of ZnO and Ag NMs leading to DNA damage and alternatively to apoptosis in THP-1 macrophages is probably caused by the extensive intracellular dissolution of these NPs, as confirmed by TEM imaging.
|
|
|
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...
|
|
|
GENE EXPRESSION AND IMMUNOLOGICAL RESPONSE IN MICE EXPOSED TO ZnO NANOPARTICLES
Rössner ml., Pavel ; Vrbová, Kristýna ; Strapáčová, S. ; Rössnerová, Andrea ; Ambrož, Antonín ; Brzicová, Táňa ; Líbalová, Helena ; Javorková, Eliška ; Zajícová, Alena ; Holáň, Vladimír ; Kulich, P. ; Večeřa, Zbyněk ; Mikuška, Pavel ; Coufalík, Pavel ; Křůmal, Kamil ; Čapka, Lukáš ; Dočekal, Bohumil ; Šerý, Omar ; Machala, M. ; Topinka, Jan
We analyzed gene expression changes in the lungs and the immunological response in splenocytes of mice exposed by inhalation of ZnO nanoparticles - NP. Adult female ICR mice were treated for three days and three months, respectively. Analysis of differential expression in genes involved in oxidative stress was conducted using quantitative RT-PCR. The potential immunotoxic and immunomodulatory effects of ZnO NP were analyzed by phenotyping and cytokine production by splenocytes after three months exposure. Three days exposure resulted in down-regulation of GCLC, GSR, HMOX-1, NQO-1, NF-kB2, PTGS2 and TXNRD1 mRNA expression, three months exposure increased the expression of these genes. Three months exposure caused a significant decrease in the percentage of granulocytes in the spleen cells, and affected the production of IL-10 and IL-6 by lipopolysaccharide-stimulated leukocytes. In summary, our study revealed changes in the expression of genes involved in the oxidative stress response following acute ZnO NP exposure. Subchronic ZnO NP exposure induced immunomodulatory effects in the spleen.
|
|
|
Využití buněčné linie BEAS-2B pro analýzu mikrojader v genetické toxikologii
Červená, Tereza ; Rössner, Pavel (vedoucí práce) ; Rubeš, Jiří (oponent)
Práce se zabývá využitím buněčné linie BEAS-2B pro analýzu mikrojader v genetické toxikologii. Je rozdělena do dvou hlavních částí: a) teoretický úvod do problematiky analýzy a hledání vhodných modelů pro testování vlivu znečištěného ovzduší a vyráběných nanočástic, b) praktická část popisující výsledky analýzy mikrojader indukovaných polycyklickými aromatickými uhlovodíky (PAU), extrahovatelnou organickou hmotou (EOM) ze spalin tří typů dieselového paliva a vyráběných nanočástic. Buněčná linie BEAS-2B představuje nenádorový model lidského plicního epitelu, který se jeví jako vhodný pro analýzu mikrojader. Tato analýza je běžně používaným postupem pro stanovení genotoxicity látek, který se používá u širokého spektra buněčných kultur a také v lidských studiích. V rámci této diplomové práce byly po dobu 28, 48 a 72 hodin testovány následující látky: benzo[a]pyren, 3-nitrobenzantron a 1-nitropyren jakožto karcinogenní PAU běžně se vyskytující ve znečistěném ovzduší; EOM ze spalin 100% nafty, nafty s 30% přídavkem biosložky, 100% bionafty a dvě vyráběné nanočástice TiO2 a Ag. Výsledky práce potvrzují vhodnost zvolené buněčné linie jako modelového systému pro stanovení genotoxicity testovaných látek při využití specifických kultivačních podmínek zajišťujících stabilitu linie BEAS-2B. Práce současně...
|
host ::
RSS.