Subchronic inhalation of TiO2 nanoparticles leads to their accumulation in lungs and to changes in morphology of erythrocytes in mice

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F00027162%3A_____%2F24%3AN0000181" target="_blank" >RIV/00027162:_____/24:N0000181 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Subchronická inhalace nanočástic TiO2 vede u myší k akumulaci v plicích a ke změnám v morfologii erytrocytů

Original language description

Nanočástice TiO2 jsou široce využívány v nejrůznějších aplikacích, a proto je výzkum jejich účinků stále aktuální. Tato práce prezentuje data z unikátní inhalační studie provedené na myších (kmen ICR, samice). Koncentrace nanočástic TiO2 (geometrický průměr 30.3 nm) v inhalační komoře byla výrazně nižší (130,8 µg/m3) ve srovnání se staršími studiemi. Inhalace probíhala kontinuálně po dobu 11 týdnů, 24 hod/den. Cílem práce bylo ověřit distribuci nanočástic TiO2 v plicích, v dalších parenchymatózních orgánech (slezina, játra a ledviny), ale i na erytrocytech, a to pomocí elektronové mikroskopie s využitím EDX analýzy, katodoluminiscence (CL) a nanokrystalické práškové difrakce (PNBD - Powder NanoBeam Diffraction). Součástí byla i histopatologická analýza. Tato jedenáctitýdenní studie na myších potvrdila in vivo přítomnost nanočástic TiO2 v plicních makrofázích a v pneumocytech typu II, včetně jejich intracelulární lokalizace. Podle toho, co je nám známo, tato studie přináší poprvé in vivo evidenci změn v morfologii erytrocytů myší po inhalaci nanočástic TiO2. Jednalo se zejména o výskyt echinocytů a stomatocytů, které byly identifikovány po expozici různými nanočásticemi dosud pouze ve studiích in vitro. Pomocí katodoluminiscence byla potvrzena přítomnost nanočástic TiO2 na erytrocytech, což naznačuje možnost jejich systémové dostupnosti. Na ultratenkých řezech jater, ledvin a sleziny byly prostřednictvím elektronové mikroskopie nalezeny nanočástice vyskytující se i ve větším množství, ve větších shlucích. Nejednalo se však o nanočástice TiO2; ty nebyly v těchto orgánech EDX analýzou ani katodoluminiscencí potvrzeny. Titan byl detekován pouze v ledvinách ve velmi nízkém množství blížícímu se detekčnímu limitu (0,05 váhových %). EDX analýza ukázala, že se jedná o nanočástice železa. Pokud se železo vyskytuje ve zvýšeném množství, bývá v buňkách uchováváno ve formě hemosiderinu. Vyšší výskyt nanočástic železa v těchto orgánech exponovaných myší může být důsledkem hemolýzy poškozených erytrocytů. Histopatologická analýza také potvrdila hyperémii a zvýšené množství hemosiderinu zejména ve slezině, ale i v ledvinách. Přínos této in vivo inhalační studie, která se zabývá distribucí nanočástic TiO2 ve vybraných orgánech myší, spočívá v použití nižších koncentrací nanočástic TiO2, než bývá v inhalačních studiích běžné. Tato práce ukázala úspěšné metodické uplatnění analýz CL a PNBD, dosud v nanotoxikologii používaných sporadicky. Nanočástice TiO2 byly nalezeny pouze v plicích a na erytrocytech, ale ne v dalších orgánech. Změny v morfologii erytrocytů, které jsou pravděpodobně následkem inhalační expozice nanočásticím TiO2 byly poprvé identifikovány in vivo. V neposlední řadě studie zdůrazňuje důležitost identifikace prvkového složení nanočástic tak, aby nedocházelo k mylným interpretacím výsledků. Poděkování: Podpořeno Ministerstvem zemědělství ČR (DKVRO RO 0523) a Grantovou agenturou ČR (projekt č. 24-10051S).

Czech name

Subchronická inhalace nanočástic TiO2 vede u myší k akumulaci v plicích a ke změnám v morfologii erytrocytů

Czech description

—

Type

O - Miscellaneous

CEP classification

—

OECD FORD branch

30108 - Toxicology

Project

—

Continuities

I - Institucionalni podpora na dlouhodoby koncepcni rozvoj vyzkumne organizace

Publication year

2024

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů