Cellular Mechanisms of Toxicity of Ingested Nanomaterials

Autor: Vieira, Adriana Isabel Ramos
Přispěvatelé: Louro, Maria Henriqueta, Silva, Maria João
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal
Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
instacron:RCAAP
Popis: Orientador: Henriqueta Louro; Co-orentador: Maria João Silva - INSA Dissertações de Mestrado em Biotecnologia, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa, 2021 Dissertação defendida a 3/2/2021 Titanium dioxide (TiO2) nanomaterials (NMs) are used in a variety of consumer products, namely in the food sector, but their application has raised some concerns regarding their negative impacts on human health and particularly, on the gastrointestinal tract (GIT) following digestion, as this may be a major route of exposure. However, the toxicity studies currently available in the literature are contradictory and the majority do not consider the influence of human digestion in the ingested NMs safety assessment. This work aimed to understand the potential toxic effects of three TiO2 NMs (NM-102, NM-103 and NM-105) with distinct physicochemical properties, in the intestine, using human intestinal cells (Caco-2 and HT29-MTX-E12) as in vitro models. It was also intended to comprehend the impact of an in vitro simulated human digestion process on the NMs’ characteristics and to correlate these differences with the toxicity induced by digested TiO2 NMs, in comparison with undigested NMs. Regarding the cytotoxicity, both undigested and digested NM-105 led to a decrease in HT29-MTX-E12 cell viability, which was more pronounced in the digested sample, concomitantly with a decrease in its hydrodynamic size. Furthermore, digested NM-105 induced an increase in the DNA strand break level in both cell lines and in oxidative DNA damage, only in HT29-MTX-E12 cells, thus being classified as potentially genotoxic, through the comet assay. Digested NM-103 showed also an equivocal genotoxic response in Caco-2 cells. FPG-modified comet assay revealed an induction of DNA oxidative base lesions in Caco-2 and HT29-MTX-E12 exposed to undigested NM-103 and NM-102. Lastly, through the micronucleus assay, increased chromosomal damage effects were observed following treatment with some of the undigested and digested NMs. The present results reinforce the conception that NMs biological interactions are context-dependent, since their physicochemical properties can be changed after the digestion process, consequently leading to different biological effects. Os nanomateriais (NMs) de dióxido de titânio (TiO2) são utilizados numa variedade de produtos de consumo, nomeadamente no setor alimentar, embora a sua aplicação suscite preocupações sobre o impacto na saúde humana e particularmente, no trato gastrointestinal, que é considerado uma via de exposição provável. Contudo, os estudos de toxicidade disponíveis na literatura são contraditórios e a maioria não considera a influência da digestão na avaliação de segurança dos NMs ingeridos. Este trabalho teve como objetivo compreender os potenciais efeitos tóxicos de três NMs de TiO2 (NM-102, NM-103 e NM-105) com características físico-químicas distintas, utilizando células do intestino (Caco-2 e HT29-MTX-E12) como modelos in vitro. Também se investigou o efeito de um processo de digestão humana simulada in vitro nas características dos NMs e a correlação com a toxicidade causada por NMs de TiO2 digeridos, em comparação com os NMs não digeridos. Relativamente à citotoxicidade, tanto o NM-105 não digerido como digerido induziram uma diminuição da viabilidade celular em HT29-MTX-E12, sendo este efeito mais pronunciado na amostra digerida, que também revelou uma diminuição do tamanho hidrodinâmico. A amostra digerida de NM-105 induziu um aumento no nível de quebras de cadeia no DNA em ambas as células, e nos danos oxidativos no DNA, apenas em HT29-MTX-E12, sendo este NM classificado como potencialmente genotóxico, através do ensaio do cometa. O NM-103 digerido mostrou também uma resposta equívoca em Caco-2. No ensaio do cometa modificado com FPG, observou-se uma indução de lesões oxidativas no DNA em Caco-2 e HT29-MTX-E12. Por fim, através do ensaio do micronúcleo, foram observados efeitos significativos de danos nos cromossomas após tratamento com vários NMs não digeridos e digeridos. Os resultados reforçam que as interações dos NMs a nível biológico são dependentes do contexto, uma vez que as suas propriedades físico-químicas podem ser alteradas após o processo de digestão, consequentemente levando a diferentes efeitos biológicos. N/A
Databáze: OpenAIRE
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