Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10923/5518
Type: masterThesis
Title: Modulação da neurotransmissão colinérgica como resposta aos efeitos causados pela exposição a nanopartículas de óxido de ferro revestidas com dextran-aminado utilizando zebrafish (Danio rerio) como modelo de estudo
Author(s): Oliveira, Giovanna Medeiros Tavares de
Advisor: Bogo, Maurício Reis
Publisher: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Graduate Program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular
Issue Date: 2013
Keywords: BIOLOGIA MOLECULAR
BIOQUÍMICA
NEUROBIOLOGIA
NEUROTRANSMISSORES
TOXICOLOGIA
PEIXES - PESQUISAS
Abstract: Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) are of great interest in nanomedicine due to their capability to act simultaneously as a contrast agent in magnetic resonance imaging and as a targeted drug delivery system with good biocompatibility. At present, one of the biggest concerns about the use of SPIONs remains around its toxicity. For this reason, it is important to establish the safe upper limit for each use. In the present study, SPION coated with cross-linked and aminated dextran (CLIO-NH2) were synthesized by the co-precipitation method and characterized by transmission electron microscopy (TEM) and light scattering dynamics. The analysis of the elementary composition of the solution at the end of the synthesis was also performed. The magnetite core size was 5. 5 ± 1. 4 nm, on a concentration of 10 mg Fe-NPs/ml. We have evaluated the effects of different CLIO-NH2 doses (20, 50, 100, 140 and 200 mg/kg) as a function of time after exposure (one, 16, 24 and 48 hours) on AChE activity and ache expression in zebrafish brain. At tested concentrations, only the animals exposed to 200 mg/kg, and assessed 24 h after administration of the nanoparticles, have shown decreased AChE activity. These values returned to control levels after 48 h of exposition, indicating a transitory toxical effect. The RT-qPCR results suggested that inhibition of brain AChE is not directly related with the transcriptional control, and it was probably due to post-transcriptional events. Once ACh is recognized to play an important role in the regulation of locomotor control, we further evaluated parameters of zebrafish swimming activity. CLIO-NH2 at 200mg/kg, evaluated after 24 h, also impaired all the tested parameters of zebrafish swimming activity, i. e. decreased traveled distance, mean speed, number of line crossings, and turn angle. We further investigated the iron accumulation in zebrafish brain by ICP-MS, and a significant higher level of ferric iron was found in zebrafish brains exposed to CLIO-NH2. In summary, the results presented herein provide further experimental evidence that exposure to high doses of dextran-coated iron oxide nanoparticles can be transiently neurotoxic.
Nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPIONs) são de grande interesse na nanomedicina, devido à sua capacidade para agir, simultaneamente, como um agente de contraste em imagem por ressonância magnética e como um sistema de entrega de fármacos específicos, possuindo boa biocompatibilidade. Atualmente, uma das maiores preocupações com a utilização de SPIONs permanece em torno da sua toxicidade e, por esta razão, é importante estabelecer um limite de segurança para sua utilização. Neste estudo, SPIONs revestidas com dextran-aminado (CLIO-NH2) foram sintetizados pelo método de co-precipitação e caracterizadas por microscopia eletrônica de transmissão (MET) e dinâmica de espalhamento de luz. A análise da composição elementar da solução no final da síntese foi também realizada. O tamanho do núcleo de magnetite foi de 5,5 ± 1,4 nm, com uma concentração de 10 mg Fe-NPs/ml. Foram avaliados o efeito de diferentes doses de CLIO-NH2 (20, 50, 100, 140 e 200 mg/kg), após a exposição de CLIO-NH2 (em uma, 16, 24 e 48 h), sobre a atividade de AChE e sobre a expressão de ache em cérebro de peixe-zebra. Nas concentrações testadas, apenas os animais expostos a 200 mg/kg, testados 24 h após a administração das nanopartículas, demonstraram diminuição da atividade da AChE. Quarenta e oito horas após exposição a CLIO-NH2 os valores voltaram aos níveis controle, indicando um efeito tóxico transitório. Os resultados de RT-qPCR sugerem que a inibição da AChE no cérebro não está diretamente relacionada com o controle da transcrição e que esta relacionada com a modulação de eventos pós-transcricionais. Uma vez que a ACh é reconhecida por desempenhar um papel importante na regulação do controle locomotor, foram avaliados parâmetros da atividade da natação do peixe-zebra. CLIO-NH2, à 200 mg/kg, após 24 h de tratamento, também prejudicou todos os parâmetros testados de comportamento de nado, ocorrendo diminuição da distância percorrida, velocidade, número de cruzamentos de linha e ângulo de virada. Ainda foi analisado o acúmulo de ferro no cérebro de peixe-zebra, por ICP-MS, onde um nível significativamente maior de ferro férrico foi encontrado nos cérebros de peixe-zebra expostos a CLIO-NH2 nas mesmas condições experimentais (200 mg/kg e 24 h de exposição). Concluindo, os resultados apresentados fornecem evidências de que doses elevadas de nanopartículas de óxido de ferro, revestidas com dextran-aminado, podem produzir neurotoxicidade transitória, coincidente com níveis cerebrais elevados de ferro, bem como as alterações comportamentais.
URI: http://hdl.handle.net/10923/5518
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