XQuick Search
Diverse Responses of Neurons and Monocytes to Titanium Dioxide Nanoparticle Exposure
Ayşe Başak Engin1, Evren Doruk Engin21Gazi University, Faculty of Pharmacy, Department of Toxicology, Ankara, Turkey2Ankara University, Biotechnology Institute, Tandogan, Ankara, Turkey
Introduction: The toxicity of titanium dioxide nanoparticles (TiO2NPs) in neurons occurs by glutamate signaling via N-methyl-d-aspartate (NMDA) receptors. Although cellular uptake of TiO2NPs may lead to oxidative stress in macrophages, it is not known whether TiO2NPs have toxic effects on U937 monocytic cell line. Material and Methods: Human neuroblastoma (SH-SY5Y) and U937 human monocytic cell lines were exposed to 25nm and 10nm TiO2NPs, in medium with or without fetal bovine serum (FBS). Mitochondrial metabolic activity was assessed using the MTT-assay before and after treatment with 15 mM N-acetylcysteine (NAC) and 0.1µM or 10µM neopterin. Results: TiO2NPs displayed no toxicity on SH-SY5Y and U937 cells in FBS-free medium. The addition of FBS resulted in a significant reduction in cell viability with both sizes of TiO2NPs on SH-SY5Y and U937 cells. In FBScontaining medium, NAC pretreatment significantly increased cell viability of SH-SY5Y cells in comparison to U937 cells. Both neopterin doses enhanced cell viability of TiO2NPs-exposed SH-SY5Y cells for all concentrations. Only a limited increase in the cell viability was achieved in 10nm TiO2NPs-exposed neurons by pretreatment with neopterin. Whereas, neopterin could not provide a constant amelioration for both 25nm and 10nm sized TiO2NPs-exposed U937 monocytic cells. TiO2NPs displayed size-dependent neuronal toxicity. In FBS-containing medium, both sizes of TiO2NPs caused reduction in cell viability of both cell lines. Conclusion: While toxicity of TiO2NPs emerged via NMDA and AMPA receptors in SH SY5Y cells, U937 cells were most probably activated by AMPA receptors only. Unlike SHSY5Y cells, NADPH oxidase complex inhibition was not effective in TiO2NPs exposed U937 cells.
Keywords: Titanium dioxide nanoparticle, N-acetyl cysteine, neopterin, U937 monocytic cells, SH-SY5Y neuroblastoma cells, N-methyl-D-aspartate receptorsTitanyum Dioksit Nanopartikül Maruziyetinde Nöron ve Monositlerin Farklı Yanıtları
Ayşe Başak Engin1, Evren Doruk Engin21Gazi University, Faculty of Pharmacy, Department of Toxicology, Ankara, Turkey2Ankara University, Biotechnology Institute, Tandogan, Ankara, Turkey
Giriş: Titanyum dioksit nanopartiküllerinin (TiO²NP) toksisitesi nöronlarda N-metil-D-aspartat (NMDA) reseptörleri aracılığıyla glutamat sinyal iletimi ile meydana gelir. TiO²NP makrofajlar tarafından hücre içine alınması oksidatif strese neden olmakla birlikte, U937 monositik hücreleri üzerine TiO²NP toksik etki gösterip göstermediği bilinmemektedir. Gereç ve Yöntemler: İnsan nöroblastoma (SH-SY5Y) ve U937 insan monositik hücre hatları 25nm ve 10nm TiO²NP ile fetal sığır serumu (FBS) varlığında ya da yokluğunda inkübe edildi. Mitokondriyal metabolik aktivite 15 mM N-asetil sistein (NAC) ve 0.1µM veya 10µM neopterin uygulanmadan önce ve sonra MTT ile tayin edildi. Bulgular: TiO²NP, FBS içermeyen besi yerinde SH-SY5Y ve U937 hücrelerinde canlılıkları değiştirmedi. Her iki boyuttaki TiO²NP için de ortama FBS eklenmesi SH-SY5Y ve U937 hücrelerinin canlılıklarının anlamlı olarak azalmasına neden oldu. FBS içeren besi yerinde NAC ile önceden muamele, SH-SY5Y hücre canlılıklarını U937’lere göre anlamlı olarak artırdı. Her iki neopterin dozu da bütün TiO²NP konsantrasyonları için SH-SY5Y hücrelerinin canlılıklarında artışa neden oldu. 10nm TiO²NP’e maruz kalan SH-SY5Y hücrelerinin canlılığı neopterin ile kısıtlı miktarda düzeltilebildi. Ancak, neopterin ilavesi, 10nm ve 25nm TiO²NP maruz kalan U937 monositik hücrelerinin canlılıkları üzerine etkili olamadı. TiO²NP nörotoksisitesi partikül büyüklüğü bağımlıdır. FBS içeren besi yerlerinde her iki hücre hattının da canlılığı TiO²NP ile azalmıştır. Sonuç: TiO²NP toksisitesine SH-SY5Y hücrelerinde hem NMDA hem de AMPA reseptörleri aracılık ederken, U937 hücrelerinde büyük olasılıkla sadece AMPA reseptörleri görev almaktadır. SH-SY5Y hücrelerinin aksine U937 hücrelerinde NADPH oksidaz kompleksinin inhibisyonu TiO²NP toksisitesi üzerine etkili olmamıştır.
Anahtar Kelimeler: Anahtar Kelimeler: Titanyum dioksit nanopartikülü, N-asetil sistein, neopterin, U937 monositik hücreleri, SH-SY5Y nöroblastoma hücreleri, N-metil-D-aspartat reseptörüManuscript Language: English
