Subchronic continuous inhalation exposure to zinc oxide nanoparticles induces pulmonary cell response in mice

VYSLOUŽIL, Jan, Pavel KULICH, Tomáš ZEMAN, Tomáš VACULOVIČ, Michaela TVRDOŇOVÁ, Pavel MIKUŠKA, Zbyněk VEČEŘA, Jana STRÁSKÁ, Pavel MORAVEC, Vladimír Josef BALCAR a Omar ŠERÝ. Subchronic continuous inhalation exposure to zinc oxide nanoparticles induces pulmonary cell response in mice. JOURNAL OF TRACE ELEMENTS IN MEDICINE AND BIOLOGY. MUNICH: ELSEVIER GMBH, 2020, roč. 61, SEP 2020, s. 1-10. ISSN 0946-672X. Dostupné z: https://dx.doi.org/10.1016/j.jtemb.2020.126511.

Základní údaje

Originální název

Subchronic continuous inhalation exposure to zinc oxide nanoparticles induces pulmonary cell response in mice

Název česky

Subchronická kontinuální inhalační expozice nanočásticím oxidu zinečnatého indukuje u myší odpověď plicních buněk

Autoři

VYSLOUŽIL, Jan (203 Česká republika, domácí), Pavel KULICH (203 Česká republika), Tomáš ZEMAN (203 Česká republika), Tomáš VACULOVIČ (203 Česká republika, domácí), Michaela TVRDOŇOVÁ (203 Česká republika, domácí), Pavel MIKUŠKA (203 Česká republika), Zbyněk VEČEŘA (203 Česká republika), Jana STRÁSKÁ, Pavel MORAVEC, Vladimír Josef BALCAR (36 Austrálie) a Omar ŠERÝ (203 Česká republika, garant, domácí)

Vydání

JOURNAL OF TRACE ELEMENTS IN MEDICINE AND BIOLOGY, MUNICH, ELSEVIER GMBH, 2020, 0946-672X

---

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10608 Biochemistry and molecular biology

Stát vydavatele

Německo

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

URL

Impakt faktor

Impact factor: 3.849

Kód RIV

RIV/00216224:14310/20:00116178

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

DOI

http://dx.doi.org/10.1016/j.jtemb.2020.126511

UT WoS

000543366700011

Klíčová slova anglicky

mouse; zinc; nanoparticle; gene; transcription; inhalation

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno

---

Anotace

V originále

Objectives: We used mice as an animal model to investigate the entry of ZnO nanoparticles from the ambient air into the lungs and other organs, subsequent changes in Zn levels and the impact on the transcription of Zn homeostasis-related genes in the lungs. Methods: The mice were exposed to two concentrations of ZnO nanoparticles; lower (6.46 x 10(4) particles/cm(3)) and higher (1.93 x 10(6) particles/cm(3)), allowed to breathe the nanoparticles in the air for 12 weeks and subjected to necropsy. Characterization of the ZnO nanoparticles was done using transmission electron microscopy (TEM). Energy-dispersive X-ray (EDX) spectroscopy was used to quantify ZnO nanoparticles in the lungs, brain, liver and kidney. The total zinc content in the lungs, brain, liver, kidney, red blood cells and plasma was estimated by inductively coupled plasma mass spectroscopy (ICP-MS). Transcription rate of the genes was evaluated by RealTime PCR. Results: The two concentration of ZnO nanoparticles in the ambient air produced two different outcomes. The lower concentration resulted in significant increases in Zn content of the liver while the higher concentration significantly increased Zn in the lungs (p < 0.05). Additionally, at the lower concentration, Zn content was found to be lower in brain tissue (p < 0.05). Using TEM/EDX we detected ZnO nanoparticles inside the cells in the lungs, kidney and liver. Inhaling ZnO NP at the higher concentration increased the levels of mRNA of the following genes in the lungs: Mt2 (2.56 fold), Slc30a1 (1.52 fold) and S1c30a5 (2.34 fold). At the lower ZnO nanoparticle concentration, only S1c30a7 mRNA levels in the lungs were up (1.74 fold). Thus the two air concentrations of ZnO nanoparticles produced distinct effects on the expression of the Zn-homeostasis related genes. Conclusion: Until adverse health effects of ZnO nanoparticles deposited in organs such as lungs are further investigated and/or ruled out, the exposure to ZnO nanoparticles in aerosols should be avoided or minimised.

Česky

Myši jsme použili jako zvířecí model ke zkoumání vstupu nanočástic ZnO z okolního vzduchu do plic a dalších orgánů, následných změn v hladinách Zn a dopadu na transkripci genů souvisejících s homeostázou Zn v plicích. Dvě koncentrace nanočástic ZnO v okolním vzduchu přinesly dva různé výsledky. Nižší koncentrace vedla k významnému zvýšení obsahu Zn v játrech, zatímco vyšší koncentrace významně zvýšila Zn v plicích (p <0,05). Navíc bylo při nižší koncentraci zjištěno, že obsah Zn je nižší v mozkové tkáni (p <0,05). Pomocí TEM / EDX jsme detekovali nanočástice ZnO uvnitř buněk v plicích, ledvinách a játrech. Vdechování ZnO NP při vyšší koncentraci zvýšilo hladiny mRNA následujících genů v plicích: Mt2 (2,56krát), Slc30a1 (1,52krát) a S1c30a5 (2,34krát). Při nižší koncentraci nanočástic ZnO byly vyšší pouze hladiny mRNA S1c30a7 v plicích (1,74krát). Dvě koncentrace nanočástic ZnO ve vzduchu tedy způsobily výrazné účinky na expresi genů souvisejících se Zn-homeostázou. Závěr: Dokud nebudou nepříznivé účinky nanočástic ZnO uložených v orgánech, jako jsou plíce, dále zkoumány a / nebo vyloučeny, je třeba se vyhnout nebo minimalizovat expozici nanočásticím ZnO v aerosolech.