Повреждение ДНК через клеточный барьер зависит от его толщины
Использование наночастиц в медицине постоянно растёт, и важно понимать их потенциальное воздействие на ткани человека и здоровье в целом.
Учёные показали, что сигнальные молекулы, повреждающие ДНК клеток, выращенных под барьером, передаются только тогда, когда барьер состоит более чем из одного слоя клеток.
Исследование было проведено командой Бристольского университета и опубликовано в Nature Nanotechnology.
Экспериментальная модель
Команда создала клеточный барьер, культивируя клетки линии BeWo (модель плацентарного барьера) на пористой мембране. Монолойерный и билойерный барьеры получали путём культивирования клеток в течение четырёх и семи дней соответственно.
Мембрану помещали в лунку культуральной пластины так, чтобы она находилась на несколько миллиметров выше дна, где выращивали другой тип клеток. Верхнюю часть барьера подвергали воздействию наночастиц и измеряли повреждение ДНК в подлежащих клетках.
Ключевой результат
Вопреки ожиданиям, сигнальные молекулы, повреждающие ДНК клеток под барьером, передавались только через билойерные и многослойные барьеры, но не через монолойерные.
Этот эффект не был специфичным для одного типа клеток. Аналогичные результаты с повреждением ДНК в фибробластах были получены при использовании барьера из клеток роговичного эпителия.
Механизм повреждения
Ранее команда показала, что металлические наночастицы повреждали ДНК клеток по другую сторону клеточного барьера, не проникая через него. Повреждение вызывалось сигнальными молекулами, которые генерировались в клетках самого барьера и затем передавались.
Значение исследования
- Доктор Патрик Кейс: «Если важность толщины барьера для передачи сигнала является общей чертой для всех типов барьеров, наши результаты могут предложить принцип для ограничения побочных эффектов воздействия наночастиц и новые терапевтические подходы».
- Доктор Аман Суд: «Наши исследования показали, что косвенные эффекты наночастиц зависят от толщины клеточного барьера... Наши выводы имеют важное значение для нанотоксикологии».
Примеры барьеров в организме
- Многослойный: Роговичный эпителиальный барьер.
- Монолойерный: Гемато-энцефалический барьер (состоит из монослоя эндотелиальных клеток).
- Изменяющийся: Плацентарный барьер, меняющий структуру во время беременности.
Выводы
- Наночастицы могут вызывать косвенное повреждение ДНК in vitro через трофобластные и роговичные барьеры.
- Косвенная токсичность возможна in vivo (у мышей) и в ткани человеческой плаценты.
- Сигналы о повреждении ДНК могут передаваться через клеточные барьеры по пути, включающему щелевые контакты (gap junctions).
- Общая закономерность: такие типы сигналинга отмечались только при билойерной или многослойной структуре барьера.
Исследование поддержано Wellcome Trust и грантом Medical Research Council.