تعزز جزيئات أكسيد الزنك النانوية عملية الشيخوخة بطريقة تعتمد على الحجم

الرجاء التواصلoscar.xiao@wecistanche.comللمزيد من المعلومات

الملخص

تُستخدم جزيئات أكسيد الزنك (ZnO) النانوية (NPs) بشكل عام في مستحضرات التجميل ، والحظائر ، وأجهزة الاستشعار الحيوية ، وتوصيل الأدوية. كما هو الحال في الأنظمة المثالية المختبرية ، تُستخدم الخلايا الجذعية الوسيطة (MSCs) لاختبار السمية الحادة. في هذه الدراسة ، تم تقييم تأثيرات السمية الخلوية المعتمدة على الحجم لـ ZnO NPs على MSCs. تمت معالجة نخاع العظم و MSCs الدهنية باستخدام ZnO NPs بمتوسط ​​أحجام 10-30 و 35-45 نانومتر. تم العثور على تركيزات 5 و 10 ميكروغرام / مل من ZnO NP لتكون التركيزات الآمنة لأحجام NP من 10-30 و 35-45 نانومتر ، على التوالي.فوائد cistancheأشار تحليل دورة الخلية إلى أن الحجم الصغير لـ ZnO NPs له تأثيرات سلبية أكثر على عملية دخول الخلية إلى تخليق الحمض النووي مقارنة بالحجم الأكبر. أظهرت نتائج اختبار -galactosidase تعزيز عملية الشيخوخة في الخلايا المعالجة بحجم أصغر من ZnO NPs. تم العثور على كلا الحجمين من NP لتنظيم الجينات المرتبطة بالشيخوخة NF-kB و p53 وتقليل تنظيم الجين المضاد للشيخوخة Nanog. باختصار ، يمكن أن يؤدي الحجم الأصغر لـ ZnO NPs إلى تعزيز عملية الشيخوخة في الخلايا.

الرجاء الضغط هنا لمعرفة المزيد

1 المقدمة

في العقد الأخير ، تحتاج صناعة تكنولوجيا النانو إلى التطور السريع في جميع أنحاء العالم. تُستخدم جزيئات أكسيد الزنك (ZnO) النانوية (NPs) بشكل عام في منتجات العناية بالجمال ، والمظلات ، وأجهزة الاستشعار الحيوية ، وتوصيل الأدوية ، والتصوير الحيوي ، وكعوامل مضادة للفطريات والبكتيريا [1-5]. تمتلك الهياكل النانوية ZnO عددًا قليلاً من الخصائص الممتازة بالإضافة إلى ثبات مركب الجنيه ، ونطاق سطح محدد كبير ، وإبرازات مراسلة إلكترونية عالية ، ونشاط مركب كهربائي [6]. تستخدم ZnO NPs في الغالب كمواد مضافة تبدد ضوء الأشعة فوق البنفسجية في مستحضرات التجميل مثل واقيات الشمس ومعجون الأسنان والمنتجات الرائعة [7 ، 8]. مع التطبيق الواسع النطاق للوضعيات الفرعية ذات البنية النانوية للعناصر التجارية ، تم النظر في السلامة الحيوية لهذه المواد لاستكشاف الآثار الطبيعية والسمية للمظاهر الشاذة والفورية لهذه المواد [9]. نظرًا لأنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) وأيونات المعادن غير القابلة للذوبان ، فإن المواد النانوية مثل ZnO لها تأثيرات سامة على الخلايا [10،11].cistanche الكوليسترولنظرًا لأن سمية ZnO NPs أعلى في الماء عالى النقاوة مقارنة بالمحلول الملحي المخزن بالفوسفات (PBS) في مختلف الوسائط المائية ، فإن سمية ZnO NPs تتماشى في الغالب مع أيونات الزنك الحرة [12]. في حين أن مركب الزنك NP مع الوسائط يسبب سمية أقل ، يتم تقليل تركيز Zn2 زائد أيونات بشكل كبير. تسبب Zn2 بالإضافة إلى ZnO NPs غير القابلة للذوبان النخر والالتهاب [13]. ROS بين الخلايا ، الذي يسببه ZnO NPs ، يؤدي إلى موت الخلايا واختلال وظيفي في الفسفرة المؤكسدة للميتوكوندريا [10].

يمكن للسيستانش مكافحة الشيخوخة

أشارت العديد من التجارب التي أجريت في الجسم الحي إلى الآثار الضارة للزنك NPs على أشكال الحياة المختلفة مثل drosophila [14] ، والأسماك [15] ، ومزدوجات الأرجل [16] ، والفئران [17] ، والفئران [18] ، والبكتيريا [19]. تم الإبلاغ عن Zn NPs أيضًا لإظهار سمية في المختبر [20-22]. على الرغم من العديد من السمية الخفية المرتبطة بـ ZnO NPs ، إلا أنها تستخدم على نطاق واسع في العديد من التطبيقات الطبية الحيوية والأغراض الصيدلانية [23]. وبالتالي ، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتقييم التأثير السام لهذا المركب على الخلايا. في أبحاث علم السموم ، يتم استخدام MSCs كنمذجة مثالية في الجسم الحي [24]. من السهل عزل وتمديد الخلايا الجذعية السرطانية في الثقافة ، ويتم تمايزها من خلال التحفيز المناسب. تظهر الخلايا الجذعية الوسيطة للنخاع العظمي (BMSCs) حساسية لاختبارات السمية الخلوية لأدوية السرطان وبعض الأدوية الأخرى السامة للخلايا [25]. علاوة على ذلك ، يتم استخدام الخلايا الجذعية الوسيطة المشتقة من الدهون (AMSCs) لتقييم سلامة الأدوية واكتشاف الأدوية [26]. لذلك ، في هذه الدراسة ، افترضنا أن AMSCs و BMSCs المستهدفة من قبل ZnO NPs قد تكون مناسبة للنظر في المخاطر المحتملة في تطور الشيخوخة. لتقييم سمية الخلية ، يعتبر فحص التعبير الجيني ، وهو عامل يلعب دورًا في العمليات السامة المبكرة ، شديد الأهمية [26]. وبالتالي ، كعلامة محددة للخلايا الجذعية ، تم استخدام جين نانوج في البحث الحالي لتوقع السمية. نانوج له وظيفتان في تمايز الخلايا الجذعية والتجديد الذاتي [27]. علاوة على ذلك ، يحفز جين نانوج قمع الشيخوخة عن طريق تقليل تنظيم التعبير عن الجين p27KIPI [28].الآثار الجانبية cistanche الصحراءفي الاستجابة الكلاسيكية للسمية الجينية ، للحد من تكاثر الخلايا ، يتسبب البروتين p53 في الجينوم التالف في توقف دورة الخلية وموت الخلية. أبرزت العديد من التحقيقات دور إطار NF-kB في تنشيط التغيرات المحفزة في الأنسجة أثناء الشيخوخة [29]. لذلك ، في هذه الدراسة ، تم النظر في فحص دورة الخلية ، ومقايسة galactosidase في الموقع ، ومستويات mRNA لجينات NF-kB و p53 و Nanog.

2. المواد والأساليب

2.1 خصائص وتوصيف الجسيمات النانوية

تم شراء حجمين مختلفين من ZnO NPs (Sigma Aldrich ، الولايات المتحدة الأمريكية) بالمعلومات التالية: أحدهما بمتوسط ​​حجم 10-30 نانومتر ، بالإضافة إلى نقاوة 99 بالمائة ، وكثافة 5.606 جم / سم مكعب ، وحوالي 20-60 متر مربع / g ، والآخر بمتوسط ​​حجم 35-45 نانومتر ، ＋ 99 بالمائة نقاء ، 5.606 جم / سم مكعب ، ومساحة سطح حوالي 65 م- / جم (الشكل 1). بعد ذلك ، تم تحضير مخزون 100 ميكروغرام / مل من تعليق ZnO NPs في 1 مل من PBS بواسطة صوتنة لمدة 3 دقائق.

2.2 عزل الخلايا الجذعية الوسيطة

تم انتقاء BMSCs من ذكور جرذان عمرها {0} أسبوع (200-250 جم). تمت إزالة المشاش ، وتم الوصول إلى تجاويف النخاع ، وتم مسح سدادات نخاع العظم الكلية من عظام الظنبوب والفخذ بواسطة حقنة 10 مل تحتوي على وسيط النسر المعدل من Dulbecco (DMEM) (شركة مختبرات ، ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية) بالإضافة إلى 10 مصل بقري جنيني (FBS): تم جمع عينات من عينات BM وإزعاجها بدقة من إبر الرغبة المتتالية من قياس 18 و 20 ملحقة بمحقنة مماثلة بحجم 10 مل. بعد ذلك ، تم الطرد المركزي لمعلق الخلية لمدة 5 دقائق عند 1000 دورة في الدقيقة. بعد تكوير الخلايا ، تم تعليقها في الوسط بنسبة 10 بالمائة FBS. لتشغيل عداد عدد الخلايا ، تم خلط 4 في المائة من حمض الأسيتيك بكمية منخفضة من المعلق لتحليل خلايا الدم الحمراء. تم عد الخلايا بواسطة جهاز قياس الكريات. بعد ذلك ، تم طلاء الخلايا مقاس 5 × 10 بوصة في طبق استزراع 100 مم ، وحفظها في 5 بالمائة من ثاني أكسيد الكربون عند 37 درجة ، وتغييرها بوسط جديد كل 3-4 يوم [30]. باستخدام النوع الأول من الكولاجيناز (0.15 في المائة من الوزن إلى الحجم) لمدة ساعة واحدة عند 37 درجة ، تم بعد ذلك فصل الأنسجة الدهنية إنزيميًا. لإزالة الجسيمات غير المرتبطة ، تم ترشيح المعلق بفلتر 70- um. بعد ذلك ، تمت إضافة DMEM بنسبة 10 بالمائة (حجم / حجم) FBS وطرده عند 700 × جم لمدة 5 دقائق. أخيرًا ، تم تعليق حبيبات الخلية في DMEM بنسبة 1 بالمائة (حجم / حجم) بنسلين / ستربتومايسين و 10 بالمائة (حجم / حجم) FBS [31].

2.3 ثقافة الخلية

تمت زراعة AMSCs و BMSCs في DMEM (لابوراتوريز إنك ، ماساتشوستس ، الولايات المتحدة الأمريكية) باستخدام 1 في المائة من المضادات الحيوية و 10 في المائة من FBS في ظروف الاستزراع القياسية (عند 37 درجة ، في 5 في المائة من ثاني أكسيد الكربون ، و 95 في المائة من الرطوبة) [32].

2.4 توصيف العلامات السطحية لـ BMSCs و AMSCS

تم حصاد BMSCs و AMSCs لمدة 5 دقائق عند 37 درجة ، مطلية بـ 200 × جم بالطرد المركزي لمدة 5 دقائق ، وشطفها ببرنامج تلفزيوني مبرد. بعد ذلك ، 5 مايكرولتر من الأجسام المضادة المرتبطة بالفلورسين أيزوثيوسيانات (FITC) ، بما في ذلك CD 34- PE و CD 90- FITC و CD 45- FITC و CD 73- FITC (Thermo Fisher علمي ، ألمانيا) ، إلى BMSCs و AMSCs ثم تخزينها في درجة حرارة الغرفة (RT) ومكان مظلم لمدة 20 دقيقة. تم تقييم العينات باستخدام مقياس التدفق الخلوي (BD FACS Caliber ؛ سان خوسيه ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية) [33 ، 34].

2.5 السمية الخلوية في المختبر

من أجل اختبار السمية الخلوية لـ NPS ، تمت زراعة BMSCs و AMSCs في {0} لوحات جيدة عند التقاء 70-80 في المائة ، تم تعليق جميع الجسيمات في DMEM الكامل (10 بالمائة من NPs المخففة بنسبة 90 بالمائة DMEM التي تحتوي على برنامج تلفزيوني) [35]. تم إجراء صوتنة الحمام مرتين ، في كل مرة لمدة 5 دقائق ، لخلط تركيزات ZnO NPs النهائية بدقة. لذلك ، عولجت BMSCs و AMSCs بتركيزات مختلفة （0،3،5،10،25 و 50ug / ml من ZnO NPs لمدة 24 و 48 و 72 ساعة. بعد ذلك ، تم استخدام اختبار MTT لاختبار صلاحية الخلايا المعالجة.جرعة cistanche redditتم تحضير محلول مخزون MTT ((3- (4 ، 5- تقليل إيثيل ثيازول -2- yl) - 2 ، 5- بروميد ثنائي فينيل تيترازوليوم) عن طريق إضافة 1 مل PBS إلى 5 مجم MTT (Sigma ، الولايات المتحدة الأمريكية) في مكان مظلم ، ثم تم خلط 20ul من محلول المخزون مع جميع الآبار التجريبية (خلايا التحكم و ZnO NPs المعالجة بتركيزات مختلفة) ، والاهتزاز لمدة 10 دقائق ، والاحتضان عند 37 درجة لمدة 3 ساعات. أخيرًا ، تم إخراج العينات من الحاضنة وخلطها مع DMSO بلون أرجواني ملحوظ في هذه المرحلة ، وتم تطويرها فوق الماص وقراءتها فورًا بوجود الأشعة فوق البنفسجية عند 570 نانومتر.

2.6 فحص دورة الخلية

تم بذر BMSCs و AMSCs في أطباق آبار مختلفة {{0}. بينما لوحظ التقاء الخلايا بنسبة 70 في المائة ، تمت معالجة تركيزات ZnO NPs الآمنة (5 و 10 ميكروغرام / مل في أحجام أصغر وأكبر من ZnO NPs ، على التوالي) على الخلايا لفحص MTT واحتضانها لمدة 72 ساعة عند 37 درجة (5 بالمائة) ثاني أكسيد الكربون). تمت إزالة الوسائط من القرص المتحد البؤر بعد 72 ساعة وغسلها باستخدام برنامج تلفزيوني مرتين وطردها مركزيًا. تم إصلاح الخلايا باستخدام الإيثانول (70 بالمائة) عند 4 درجات لمدة يومين. بعد ذلك ، تم شطف الخلايا المحتضنة مرة أخرى بـ PBS واهتزت قليلاً ، وبعد ذلك تمت إزالة الوسائط بالكامل من القرص المتحد البؤر. بعد ذلك ، تمت إضافة 10ul RNase واحتضانها لمدة 45 دقيقة. للتلوين ، تم تعليق الخلايا بمحلول 10ul propidium iodide (Sigma ، الولايات المتحدة الأمريكية). تمت مقاضاة مقياس التدفق الخلوي لتقييم الحمض النووي للخلايا [36].

2.7 مقايسة الجالاكتوزيداز في الموقع للشيخوخة الخلوية

تم تقييم نشاط الجالاكتوزيداز المرتبط بالشيخوخة (SA-gal) ، باعتباره مرقمًا حيويًا شائعًا لفحص الشيخوخة في الخلايا ، بواسطة مجموعة تلوين غال SA - - (Thermo Fisher Scientific ، ألمانيا) كما في الدراسات السابقة [37]. تم زرع الخلايا في 24- أطباق جيدة ومعالجتها بحجمين مختلفين من ZnO NPs بتركيزات آمنة. بعد ذلك ، تم غسلها في PBS ، وتثبيتها في مزيج G / F المثبت (20 بالمائة من الجلوتارالدهيد ＋ 37 بالمائة فورمالديدي) ، وحضنت في RT لمدة 3-5 دقيقة. بعد ذلك ، تم تلطيخ الخلايا بعد ذلك في محلول تلطيخ جديد (10 مل سترات Na زائد 250ul بوتاسيوم فيريسيانيد ＋ 250ul بوتاسيوم فيروسيانيد ＋ 100ul MgCl ＋ 250ul NaCl ＋ 200ul X-gal） لمدة ساعتين في مكان مظلم عند 37 درجة. تم تصور اللون الأخضر باستخدام مجهر ضوئي مقلوب.

2.8 PCR في الوقت الحقيقي

تمت معالجة BMSCs و AMSCs بحجمين مختلفين من ZnO NPs بتركيزات مثالية تبلغ 5 و 10 ميكروغرام / مل ، على التوالي. تم حصادها بعد 48 ساعة ، واستخدمت مجموعة استخراج الحمض النووي الريبي (Bio Basic INC) لاستخراج إجمالي الحمض النووي الريبي. تم تصنيع أول حبلا من (كدنا) عن طريق النسخ العكسي باستخدام مجموعة SYBR Green qPCR MasterMix 2X ، SYBR درجة Premix Ex TaqIM (TaKaRa ، اليابان). بعد ذلك ، تم تقييم جودة وكمية (كدنا) المركب بواسطة مقياس الطيف الضوئي NanoDrop ND -1000 (Thermo Scientific ، ألمانيا).فوائد استخراج cistancheبعد ذلك ، تم استخدام 2ul من (كدنا) لتضخيم الجين المستهدف. تم تصميم بادئات محددة بواسطة برنامج Primer 3 واستخدمت لتضخيم التعبير عن جينات p53 و NF-kB و Nanog (General Biotech ، كوريا). يتم عرض تسلسل الاشعال في الجدول 1.

تم تطبيع مستويات التعبير إلى مستوى التعبير عن جين GAPDH كجينات التدبير المنزلي. لأداء PCR في الوقت الفعلي ، تم استخدام الدورة الأولى عند 95 درجة لمدة 3 دقائق و 40 دورة عند 95 درجة في العشرينات ، وعند 60 درجة لمدة 20 ثانية ، وعند 72 درجة لمدة 30 ثانية.

2.9 التحليل الإحصائي

تم إجراء جميع الاختبارات في ثلاث نسخ ، وتم عرض النتائج على أنها متوسط ​​± الانحراف المعياري (SD). تم إدخال البيانات في برنامج SPSS (IBM Corp. NY ، الولايات المتحدة الأمريكية) وتحليلها من خلال تحليل التباين ثنائي الاتجاه (ANOVA).

3 نتائج

3.1 تحليل التدفق الخلوي للخلايا الجذعية اللحمية المتوسطة

تم فصل الخلايا الجذعية الوسيطة للجرذان من أصلين ، بما في ذلك الأنسجة الدهنية و BM. تم فحص علامات القرص المضغوط السطحي لـ MSCs ، وتم العثور على غالبية AMSCs أو BMSCs (98.18 و 99.62 بالمائة) لـ CD9 0 كعلامة سطحية موجبة في MSCs (الشكل 2 أ ، ب). علاوة على ذلك ، 94.8 0 و 99.76 بالمائة من CD73 في AMSCs أو BMSCs كانت ملطخة بالتأكيد ، على التوالي (الشكل 2 أ ، ب). علاوة على ذلك ، أظهرت نسبة ضئيلة من BMSCs أو AMSCs تعبير CD45 (0. 18 أو 0.56 بالمائة) و ​​CD34 (0.71 أو 12.65 بالمائة) في AMSCs أو BMSCs ، على التوالي ، وهي علامات الأنساب المكونة للدم (الشكل .2 أ ، ب). توضح هذه الملامح الجزيئية الخصائص غير العادية لـ BMSCs و AMSCs. علاوة على ذلك ، فقد وافقوا على جودة إزالة الخلايا المكونة للدم وعزل الخلايا الجذعية اللحمية من الأنسجة الدهنية و BM أثناء عزل الخلايا اللحمية.

3.2 السمية الخلوية في المختبر

تم تطبيق اختبار السمية اللونية للخلايا القائم على MTT للتحقيق في جدوى BMSCs أو AMSCs بعد علاجاتهم باستخدام 10-30 و 35-45 نانومتر ZnO NPs لمدة 1،2 ، و 3 أيام (الشكل 3). وفقًا للبيانات الموضحة في الشكل 2 ، كانت تأثيرات حجمين مختلفين من ZnO NPs على BMSCs أو AMSCs تعتمد على الجرعة والوقت. عند الجرعة 5 و 10 ميكروغرام / مل ، أشارت 10-30 و 35-45 نانومتر ZnO NPs إلى صلاحية جيدة لـ AMSCs و BMSCs ، على التوالي (الشكل 3). علاوة على ذلك ، انخفضت قابلية AMSCs و BMSCs مع 35-45 نانومتر ZnO NPs بطريقة تعتمد على الجرعة والوقت بنفس التركيزات (الشكل 3).

3.3 فحص دورة الخلية

تمت دراسة تأثيرات ZnO NPs على توزيعات دورة الخلية لـ BMSCs و AMSCs باستخدام تلطيخ بروبيديوم يوديد وتم قياسها عن طريق قياس التدفق الخلوي. كما هو مبين في الشكل 4 ، تمت معالجة AMSCs و BMSCs بـ 10-30 نانومتر ZnO NPs

أشار إلى أن نسبة الخلايا التي تدخل طور GO / Gl زادت (82.2 و 82. 0 1 بالمائة) مقارنة بمجموعة التحكم (81.92 و 78.76 بالمائة على التوالي). عندما تكون الإشارات التي تؤدي إلى انتشار الاستماتة أو تكون مفقودة ، تميل الخلايا إلى الزيادة في G0 / G1 [38].

علاوة على ذلك ، في AMSCs و BMSCs المعالجة بـ 10-30 نانومتر ZnO NPs ، انخفضت مرحلة G2 / M (7.38 و 9.98 بالمائة على التوالي) مقارنة بمجموعة التحكم (10.04 و 13.47 بالمائة) ، مما يشير إلى أنه تم القبض على الخلايا في دورة الخلية S ومراحل G2 / M ولم تتكاثر بنشاط (الشكل 4). ومع ذلك ، أشار تحليل دورة الخلية لـ 35-45 نانومتر ZnO NPs إلى زيادة تراكم خلايا الطور G2 / M في AMSCs و BMSCs (14.19 و 16.18 بالمائة ، متقبلاً) مقارنة بمجموعة التحكم G2 / M (10.04 و 13.47) في المئة) ، مما يشير إلى تأخر عملية دورة الخلية (الشكل 4). عندما يتضرر الحمض النووي ، تمنع نقطة تفتيش G2 انقسام الخلايا وتضمن تكاثر تكرارات الجينوم الخالية من الأخطاء لكل خلية ابنة.

3.4 مقايسة غالاكتوزيداز في الموقع

تم استخدام نشاط إنزيم beta-galactosidase في هذا العمل للتحقق من تأثير 10-30 و 35-45 نانومتر ZnO NPs على شيخوخة BMSCs و AMSCs. أظهرت نتائجنا أن مناطق الخلايا ذات التلوين الأخضر الإيجابي لوحظت بشكل متكرر أكثر في المجموعة المعالجة بـ ZnO NP في كلا النوعين من الخلايا الجذعية للفئران بالمقارنة مع مجموعة التحكم (الشكل 5 أ ، ب).

في الخلايا الطبيعية ، تم إنتاج حمض الليزوزومات -جالاكتوزيدازات وتجميعها في الليزوزوم ، كما لوحظ في مجموعات التحكم. ولكن في الخلايا الشائخة ، زاد الليزوزوم وأنتج مستوى أعلى من الجالاكتوزيداز ، المسمى بالشيخوخة المرتبط بالشيخوخة ، الجالاكتوزيداز (SA - - غال) ، كما تم اكتشافه في الخلايا المعالجة بـ ZnO NPs (الشكل 5). كانت الخلايا الإيجابية لـ SA- gal ملطخة باللون الأزرق والأخضر تحت مجهر المجال الساطع. كانت كلتا الخلايا المعالجة إيجابية مقارنة بمجموعات التحكم. تم الحصول على أعلى لون أخضر مزرق في AMSCs مع 10-30 نانومتر ZnO NPs (الشكل 5 أ).

3.5 PCR في الوقت الحقيقي

تم تقييم التعبير النسبي لجينات NF-kB و P53 و Nanog بالنسبة إلى GAPDH كجين تدبير منزلي في كل من BMSCs و AMSCs ، والتي تعرضت لـ 5 و 10 ميكروغرام / مل من ZnO NPs في 10-30 و 35-45 أحجام نانومتر ، على التوالي ، بعد 48 ساعة. أظهرت نتائج التعبير عن جينات النانو في الخلايا المعالجة بـ 10-30 و 35-45 نانومتر ZnO NPs بشكل ملحوظ (P<0.01)lower regulation="" in="" the="" amscs="" (fig.6a)="" and="" bmscs="" in="" comparison="" with="" the="" control="" group="" (fig.="">

أظهرت الخلايا المعالجة بـ 10-30 نانومتر ZnO NPs تعبيرًا أقل لجين نانوج مقارنة بالخلايا المعالجة بـ

4. مناقشة

قيمت هذه الدراسة التأثيرات السامة لحجمين من ZnO NPs على BMSCs و AMSCs ؛ 10-30 نانومتر كحجم أصغر و 35-45 نانومتر كحجم أكبر. أظهرت النتائج أن الحجم الأصغر لـ ZnO NPs كان له تأثير أكثر سمية من الحجم الأكبر. تعد منطقة السطح وحجم الجسيمات لـ NPs من الصفات المادية الهامة من وجهة نظر السمية. مع تقلص حجم الجسيمات ، ترتفع منطقة سطحها وتسمح بظهور مدى أعلى من جسيماتها أو ذراتها بشكل سطحي على عكس الجانب الداخلي للمادة [39].

تعرض المواد النانوية الأصغر من 50 نانومتر خصائص فيزيائية كيميائية فريدة بسبب صغر حجمها ، ومنطقة سطحها المرتفعة ، وتكلفتها المنخفضة ، وتفاعلها المحسن ، وسهولة دخولها إلى فواصل الخلايا [40-42]. وفقًا لنتائج اختبار MTT لدينا ، كانت التركيزات المثلى والآمنة للأحجام الأصغر والأكبر المدروسة من ZnO NPs 5 و 10 ميكروغرام / مل ، على التوالي ، مقارنة بمجموعات التحكم. أظهر تحليل دورة الخلية لدينا أن التركيزات الآمنة لـ ZnO NPs بحجم 10-30 نانومتر لها تأثيرات سامة على AMSCs من خلال تقليل عدد الخلايا في مرحلتي S و GO / G1 ، مما يشير إلى توقف عملية دورة الخلية وفقدانها من إشارات انتشار محرك الأقراص. خفضت ZnO NPs بحجم 35-45 نانومتر الخلايا في مرحلتي G2 / M و S ، مما أدى إلى تأخر عملية دورة الخلية.

تتوافق نتائج دراستنا مع نتائج الدراسات الأخرى التي أظهرت أن NPs قد تؤدي إلى موت الخلية عن طريق الإضرار بالحمض النووي أو العضيات [43 ، 44]. على الرغم من وجود تقارير سمية محدودة عن تأثير ZnO NPs ، إلا أن هناك بعض التقارير عن التأثيرات السامة للخلايا لـ ZnO NP في المختبر [45-47]. أظهرت دراسة أنه تم تنشيط الإجهاد التأكسدي في خلايا TR146 بتركيز 10 ميكروغرام / مل من ZnO NPs [48] وفي خلايا SH-SY5Y بتركيز 15 ميكروغرام / مل [49]. سيتوكين مؤيد للالتهابات يتم إطلاقه في خلايا THP -1 مع 17.69 ميكروغرام / مل من ZnO NPs 【20】. كما تم إحداث تلف في الحمض النووي عند تركيز 6.4 ميكروغرام / مل من ZnO NPs في خلايا سرطان القولون البشري [50] وبتركيز 12.5 ميكروغرام / مل في الخلايا الظهارية لكلي الفئران [51]. لا مفر من الاتصال بالمواد النانوية لأنها أصبحت جزءًا من حياتنا اليومية ؛ وفقًا لذلك ، تؤخذ سمية أبحاث المواد النانوية في الاعتبار [52]. يوضح الشكل 9 تفاعل ZnO NPs في خلية الثدييات. أظهر تحديد الخلايا المتشيخة زيادة في مستوى نشاط الليزوزومات-جالاكتوزيداز [53]. أظهرت نتائج اختبار SA - - gal أن ZnO NPs في كل من الأحجام الصغيرة والكبيرة (10-30 و 35-45 نانومتر) حفز الخلايا على إنتاج الليزوزوم. ومع ذلك ، فإن اللون الأزرق والأخضر المرتفع ناتج عن ارتفاع مستويات الليزوزومات في الخلايا المعرضة لـ 10-30 نانومتر من ZnO NPs مقارنة بالمجموعة الضابطة.

يعمل P53 كجودة امتياز مدى الحياة لنشاط خافض صوت الورم القوي وجهاز تحكم في الشيخوخة [54]. يمكن أن يقلل البروتين p53 ويزيد من الإجهاد التأكسدي ربما بسبب تأثيره المزدوج على الشيخوخة. أشارت نتائج PCR في الوقت الفعلي إلى تعبير منظم بشكل كبير عن جينات p53 و NF-kB في الخلايا المعرضة لكلا أحجام ZnO NPs. ومع ذلك ، تم اكتشاف أعلى تعبير مفرط لهذه الجينات في الخلايا المعالجة بحجم أصغر ({6}} نانومتر) من NPs. علاوة على ذلك ، كان مستوى الرنا المرسال لجين نانوج يعتبر جينًا مضادًا للشيخوخة. بالنسبة لجين Nanog ، أظهرت نتائج دراستنا انخفاضًا كبيرًا في التنظيم لكل من الأحجام المدروسة من ZnO NPs في كلتا الخلايا المعالجة. ومع ذلك ، فإن أدنى تنظيم في الحجم 10-30 نانومتر يشير إلى أن ZnO NPs يمكن أن يكون أكثر سمية في الحجم الأصغر منه في الحجم الأكبر (35-45 نانومتر).

5. الخلاصة

تحث ZnO NPs (10-30 و 35-45 نانومتر) الخلايا على عملية الشيخوخة. الحجم الأصغر لـ ZnO NPs له تأثيرات سامة على تخليق الحمض النووي أكثر من الحجم الأكبر. لوحظ أعلى تلطيخ من الجالاكتوزيداز في الحجم الأصغر من الحجم الأكبر لـ ZnO NPs. بالإضافة إلى ذلك ، تم الحصول على تعبير مفرط كبير عن الجينات المرتبطة بالشيخوخة (NF-kB و p53) في خلايا ZnO NPs المعالجة بكلا الأحجام. علاوة على ذلك ، تم الحصول على انخفاض كبير في تنظيم الجين المرتبط بمكافحة الشيخوخة (Nanog) في الخلايا المعالجة بـ ZnO NPs.

تم استخلاص هذه المقالة من مجلة علوم المواد: المواد في الطب (2021) 32: 128https: //doi.org/10.1007/s 10856-021-06602- x