Hopeananopartikkeleiden myrkyllisyys sekä sytokiinien ilmeneminen soluviljelmässä ja rotan sisäkorvassa

Alkaa
Alkaa kello
12.00
Paikka

Finn-Medi 5, auditorio, Biokatu 12

Järjestäjä(t)

MD Hao Fengin väitöstilaisuus

Toxicity of Silver Nanoparticles and Induced Cytokine Expression with Special Reference to the Rat Cochlea (Hopeananopartikkeleiden myrkyllisyys sekä sytokiinien ilmeneminen soluviljelmässä ja rotan sisäkorvassa)

Väitöskirja kuuluu korva-, nenä- ja kurkkutautiopin alaan.

Vastaväittäjänä on professori Jussi Jero (Helsingin yliopisto). Kustoksena toimii emeritus professori Ilmari Pyykkö.

Väitöstilaisuuden kieli on englanti.

Hopeananopartikkeleiden myrkyllisyys sekä sytokiinien ilmeneminen soluviljelmässä ja rotan sisäkorvassa

Hopeananopartikkelit (AgNP) ovat yleisimpiä teollisesti valmistetuista metallipohjaisista nanopartikkeleista. AgNP:llä on hyvä teho bakteereita, viruksia ja sieniä vastaan ja niitä on käytetty mm. pitkittyneessä välikorvan tulehduksessa. Yleistynyt AgNP.n käyttö on herättänyt huolta näiden mahdollisista haittavaikutuksista ihmiselle. Sisäkorvapohjaisista haittavaikutuksista on toistaiseksi puutteellisesti tietoa.
AgNP:n  haittavaikutuksia ja myrkyllisyyttä voidaan selvittää useilla eri menetelmillä. Menetelmät ovat eivät ole standardisoituja ja siksi tulokset ovat olleet vaihtelevia. Viime aikoina erilaiset vaihtoehtoiset menetelmät (esim. solu- ja kudos viljelmät) ovat tulleet osittain korvaaman koe-eläimillä tehtyjä tutkimuksia EU:n jäsenmaissa.  EU:n seitsemäs puiteohjelma sisälsi toksisuuden menetelmän standardoinnin,  joista yksi oli NanoValid tutkimuskonsortio (http://www.nanovalid.eu/), johon tämä tutkimus liittyy.

Aikaisemmat tukitusryhmämme tulokset osoittivat rotan sisäkorvan olevan sangen monipuolinen ja sopiva mallielin lääkeaineiden farmakologian ja myrkyllisyyden tutkimukselle. Korva toimintaa voidaan mitata hyvin tarkasti. Se sisältää eri kudoksia, kuten pintakudosta (korvakäytävän ihoa, välikorvan limakalvoa), aistinelimiä (kuuloelin, kaarikäytävät ja korvakristallielimet), aivohermoja (kuulohermon spiraaliganglio, tasapainohermon Scarpan ganglio). Sisäkorvalla on aivojen kanssa samanlainen verisuonijärjestelmä, (veri-sisäkorva este ja rajapinta), joka rajaa aineiden pääsyä sisäkorvaan ja suojaa sisäkorvan herkkää nestekiertoa eli homeostaasia.  Haitallisten aineiden vaikutuksia voidaan selvittää korvakäytävän iholla, välikorvan limakalvolla ja myös sisäkorvassa. Sisäkorvan rajapintojen läpäisevyyttä voidaan selvittää käyttämällä gadolinium-pohjaisessa magneettikuvauksessa (MRI). AgNP voidaaan osoittaa korvassa mikro –tietokonetomografialla (µCT). Tämän ohella mahdolliset kuulossa ilmenevät muutokset voidaan tutkia aivorunkoaudiometrillä (ABR).  Muutoksia solujen proteiinirakenteisten välisen viestinnän välittäjäaineiden (sytokiinien) erityksessä voidaan mitata vasta-ainemenetelmällä ja osoittaa konfokaalimikroskopilla.

Tässä tutkimuksessa selvitettiin AgNP:n myrkyllisyyttä ensin soluviljelykokeilla  BALB/c3T3 soluviljelmässä ja rotan sisäkorvan soluilla. Kulkeutumista rotan sisäkorvaan selvitettiin ruiskuttamalla välikorvaan AgNP-pohjaista liuosta eri pitoisuuksina ja kuvaamalla kulkeutumista µCT:llä. Rajapintojen läpäisevyyttä selvitettiin gadolinium-varjoaine MRI:llä. AgNP:n aiheuttamat muutokset  kuulossa selvitettiin ABR:llä. Kudosreaktioita tutkittiin immunohistologisin menetelmin.

AgNP aiheutti solun tyvikalvossa merkittäviä muutoksia, ja sisäkorvamuutokset olivat samanalaisia kuin munuaisissa ilmentyneet vauriot. Soluviljelmissä ilmenneet vauriot ilmenivät 1000 pienemmillä pitoisuuksilla kuin sisäkorvassa ilmenneet muutokset. Suuremmilla AgNP-pitoisuuksilla koe-eläinten kuulo heikkeni.  AgNP sitoutuu solujen  hyoluraanihappoon ja vaikuttaa siten eri kudoksen toimintaa. AgNP aiheuttaa myös sytokiini-reaktion, jossa CD68 sytokiinia aloitetaan tuottaa. Tämä ilmeisesti vaikuttaa TRL4 reseptorin aktivoitumiseen. A20 ja RNF11 sytokiinit ilmeisesti vaikuttavat haittaavasti sisäkorvan homeostaasiin.  AgNP aktivoi myös tulehduksellisia sytokiineja.

Tulokset osoittavat, että AgNP aiheutti suurempina pitoisuuksina solukuolemia sekä kudostuhoa.  AgNP-pohjaisten liuosten pitoisuudet tulisi rajata ja kliiniset käyttöindikaatiota tulisi kontrolloida nykyistä tarkemmin. Nanopartikkeleiden myrkyllisyyden tutkimisessa rotan sisäkorva-malli osoittautui toimivaksi ja sitä voi suositella myös muiden teollisten nanopartikkeleiden myrkyllisyyden tutkimiseen.


                                               ******

Hao Feng on suorittanut MD -tutkinnon Guangxin lääketieteellisessä yliopistossa Kiinassa.

Fengin väitöskirja ilmestyy sarjassa Acta Universitatis Tamperensis; 2210, Tampere University Press, Tampere 2016. ISBN 978-952-03-0227-6, ISSN 1455-1616. Väitöskirja ilmestyy myös sähköisenä sarjassa Acta Electronica Universitatis Tamperensis; 1710, Tampere University Press 2016. ISBN 978-952-03-0228-3, ISSN 1456-954X.