Ocena in vitro aktywności biologicznej wybranych nanostrukturalnych cząstek stałych jako potencjalnych czynników zaburzających funkcjonowanie układu hormonalnego

Kierownik projektu: dr Lidia Zapór

Streszczenie projektu:

Celem projektubyło dostarczenie naukowych danych na temat interferencji wybranych nanostrukturalnych cząstek stałych stosowanych w przemyśle z układem hormonalnym człowieka na podstawie oceny ich wpływu na proces steroidogenezy in vitro.

Celem 3. etapu była ocena wpływu wybranych nanomateriałów na steroidogenezę w komórkach układu rozrodczego; opracowanie ulotki nt. zagrożeń związanych z wpływem nanomateriałów na zaburzenia funkcjonowania układu hormonalnego i zaleceń do oceny ryzyka zawodowego; przeprowadzenie seminarium weryfikującego opracowane produkty oraz opracowanie publikacji.

W ramach realizacji 3. etapu projektu przeprowadzono badania pod kątem zaburzeń steroidogenezy w układzie rozrodczym na komórkach Leydiga wyizolowanych z jąder szczura (komórki linii R2C) na podstawie pomiaru stężeń testosteronu (T) i 17β-estradiolu (E2).

Ocenie poddawano nanostrukturalne cząstki złota: (Au-NPs), srebra (Ag-NPs), platyny (Pt-NPs), tritlenku molibdenu (MoO₃-NPs) oraz ditlenku ceru (CeO₂-NPs) i ditlenku cyrkonu (ZrO₂-NPs). Zakres stężeń wynosił: dla Ag-NPs (10 i 40 nm): 0,125 ÷ 5 µg/ml; dla Au-NPs i Pt-NPs: 8 ÷125 µg/ml; dla ZrO₂-NPs, MoO₃-NPs oraz CeO₂-NPs: 1,25÷100 µg/ml.

Przed przystąpieniem do badań wpływu ocenianych substancji na proces steroidogenezy na podstawie pomiaru stężeń T i E2 przeprowadzono kontrolę jakości układu badawczego, czyli ocenę zdolności komórek do produkcji hormonów pod wpływem działania silnego induktora i inhibitora. Jako induktor zastosowano forskolinę (FOR) w stężeniu 10 µM, natomiast jako inhibitor ‒ prochloraz (PRO) w stężeniu 1 µM.

Komórki zarówno w próbach badanych, jak i w próbach kontrolnych, narażano przez 48 h, po czym zbierano supernatanty do dalszej analizy i umieszczano je w temperaturze -80°C. Komórki oceniano pod kątem przeżywalności za pomocą testu redukcji soli tetrazolowej MTT oceniającego aktywność metaboliczną mitochondriów komórkowych. Do oceny steroidogenezy brano pod uwagę wyłącznie próby, w których przeżywalność komórek wynosiła powyżej 80%. Stężenia hormonów oznaczano za pomocą testu kompetencyjnego ELISA, zgodnie z protokołem producenta.

Ocena zdolności komórek do produkcji hormonów pod wpływem działania FOR i PRO wykazała, że zastosowany układ badawczy komórek R2C pozwalał na ocenę zarówno indukcji, jak i inhibicji sekrecji T i E2.

W większości przypadków notowano nasilenie sekrecji obu hormonów w stosunku do kontroli pod wpływem narażenia na badane substancje, natomiast nie obserwowano zahamowania ich produkcji (za wyjątkiem Au-NPs, które obniżały poziom T).

Nanocząstki Ag-NPs, MoO₃-NPs, CeO₂-NPs oraz Pt-NPs powodowały indukcję T w komórkach Leydiga na poziomie porównywalnym z działaniem induktora. Nanocząstki Pt-NPs nasilały również indukcję E2 (na poziomie induktora). Największy potencjał w indukowaniu zmian w produkcji obu hormonów (T i E2) wykazały nanocząstki Pt-NPs i Ag-NPs <40 nm. ZrO₂-NPs nie wykazał wpływu na wytwarzanie hormonów w komórkach Leydiga (brak zmian w stężeniach obu hormonów w porównaniu z kontrolami).

Uzyskane wyniki mają charakter przesiewowy, jednak mogą wskazywać na potencjalne działanie modulujące proces steroidogenezy w gonadach pod wpływem nanocząstek srebra, platyny, złota oraz tritlenku molibdenu i ditlenku ceru.

W ramach projektu opracowano ulotkę pt.: Nanomateriały zaburzające funkcjonowanie układu hormonalnego (wydano w 200 egz.) oraz zalecenia pt.: Nanomateriały w środowisku pracy. Zalecenia dla przedstawicieli przedsiębiorstw odpowiedzialnych za BHP dotyczące oceny i ograniczania ryzyka zawodowego dla pracujących w narażeniu na nanomateriały (umieszczone na stronie internetowej CIOP-PIB), których treści zweryfikowano podczas seminarium.

Wyniki 3. etapu projektu przedstawiono w 2 publikacjach oraz zaprezentowano na 1 konferencji krajowej, 8. wykładach na szkoleniach i seminariach szkoleniowych oraz w 2 postach video.

Projekt II.PB.10. Wpływ nanocząstek platyny (Pt-NPs) na sekrecję testosteronu (T) i 17β-estradiolu (E2) w komórkach R2C, wyrażony jako krotność zmiany w stosunku do kontroli (n = 2); FOR – forskolina 10 µM, PRO – prochloraz 1 µM

Jednostka: Pracownia Toksykologii

Okres realizacji: 01.01.2020 – 31.12.2022