J 2024

Plastic response of macrophages to metal ions and nanoparticles in time mimicking metal implant body environment

NAVRÁTILOVÁ, Polina, Jan EMMER, Tomáš TOMÁŠ, Luděk RYBA, Jan BURDA et. al.

Základní údaje

Originální název

Plastic response of macrophages to metal ions and nanoparticles in time mimicking metal implant body environment

Autoři

NAVRÁTILOVÁ, Polina (643 Rusko, domácí), Jan EMMER (203 Česká republika), Tomáš TOMÁŠ (203 Česká republika, garant, domácí), Luděk RYBA (203 Česká republika), Jan BURDA (203 Česká republika), Tomáš LOJA (703 Slovensko, domácí), Jana VEVERKOVÁ (203 Česká republika, domácí), Lucie VÁLKOVÁ (203 Česká republika, domácí) a Monika PÁVKOVÁ GOLDBERGOVÁ (203 Česká republika, domácí)

Vydání

Environmental Science and Pollution Research, HEIDELBERG, SPRINGER HEIDELBERG, 2024, 0944-1344

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

30404 Biomaterials

Stát vydavatele

Německo

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 5.800 v roce 2022

Organizační jednotka

Lékařská fakulta

UT WoS

001125959900001

Klíčová slova anglicky

Metal toxicity; Implant debris; Nanoparticles; Metal ions; Macrophage; Polarization

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 5. 3. 2024 12:54, Mgr. Eva Dubská

Anotace

V originále

The paradigm of using metal biomaterials could be viewed from two sides — treatment of wide spectrum of degenerative diseases, and debris release from materials. After implant insertion, metal nanoparticles (NPs) and ions are released not only upon the first contact with cells/tissues, but in continual manner, which is immediately recognized by immune cells. In this work, the effects of metal nanoparticles (TiO2, Ni) and ions (Ni2+, Co2+, Cr3+, Mo6+) on primary human M0 macrophages from the blood samples of osteoarthritic patients undergoing total arthroplasty were studied in order to monitor immunomodulatory effects on the cells in a real-time format. The highest NiNPs concentration of 10 µg/ml had no effect on any of macrophage parameters, while the Ni2+ ions cytotoxicity limit for the cells is 0.5 mM. The cytotoxic effects of higher Ni2+ concentration revealed mitochondrial network fragmentation leading to mitochondrial dysfunction, accompanied by increased lysosomal activity and changes in pro-apoptotic markers. The suppression of M2 cell formation ability was connected to presence of Ni2+ ions (0.5 mM) and TiO2NPs (10 µg/ml). The immunomodulatory effect of Mo6+ ions, controversially, inhibit the formation of the cells with M1 phenotype and potentiate the thread-like shape M2s with increased chaotic cell movement. To summarize, metal toxicity depends on the debris form. Both, metal ions and nanoparticles affect macrophage size, morphological and functional parameters, but the effect of ions is more complex and likely more harmful, which has potential impact on healing and determines post-implantation reactions.

Návaznosti

MUNI/A/1370/2022, interní kód MU
Název: Patofyziologie vybraných komplexních nemocí od molekulární do systémovou úroveň
Investor: Masarykova univerzita, Patofyziologie vybraných komplexních nemocí od molekulární do systémovou úroveň
NU20-08-00149, projekt VaV
Název: Multicentrické hodnocení hypersenzitivní reakce u pacientů indikovaných k totální náhradě kloubu včetně hodnocení důvodů reimplanace
Investor: Ministerstvo zdravotnictví ČR, Multicentrické hodnocení hypersenzitivní reakce u pacientů indikovaných k totální náhradě kloubu včetně hodnocení důvodů reimplanace, Podprogram 1 - standardní