Object

Abstract:

Nanotechnologia jest dziś jedną z najszybciej rozwijających się dziedzin nauki i techniki. Nanomateriały (NM), w tym nanocząstki (NPs), znajdują zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, a ich zdolność do przekraczania bariery krew-mózg (BBB) powoduje, że podejmowane są także próby ich wykorzystania w diagnostyce i leczeniu chorób układu nerwowego, m.in. choroby Alzheimera (AD), która jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych schorzeń neurodegeneracyjnych na świecie. Cechą charakterystyczną tej choroby jest obecność w mózgu tzw. płytek starczych, które są zewnątrzkomórkowymi agregatami β-amyloidu (βA). Dane literaturowe wskazują, że NPs wiążąc się z βA mogą hamować jego agregację, bądź rozpuszczać już powstałe agregaty. Agregaty βA są usuwane przez komórki mikrogleju na drodze fagocytozy zależnej od powierzchniowych receptorów błonowych, a udział mikrogleju w oczyszczaniu mózgu z tego toksycznego białka jest dobrze udokumentowany i szeroko opisany w literaturze. Ponieważ również NPs oddziałują z błoną powierzchniową komórki, wydaje się wysoce prawdopodobne, że mogą one wpływać na proces fagocytozy βA. W związku z tym, w niniejszej pracy zbadano wpływ trzech rodzajów NPs: AgNPs, CeO2NPs oraz CdTeQDs na wychwyt βA przez komórki mikrogleju mysiego linii BV-2. Analizowano dodatkowo toksyczność badanych NPs oraz ich zdolność do aktywacji mikrogleju. Z przeprowadzonych analiz wynika, że AgNPs oraz CeO2NPs istotnie hamują wychwyt βA w hodowli komórkowej. Stwierdzono ponadto istotny wpływ CdTeQDs na ekspresję genów Cd36 i Cd33 związanych z wychwytem oraz generowaniem procesu zapalnego występującego w patologii choroby Alzheimera. Ocena cytotoksyczności wykazała, że CeO2NPs nie mają negatywnego wpływu na wzrost mikrogleju, aktywność metaboliczną i nie wywołują apoptozy. Natomiast ekspozycja na AgNPs i CdTeQDs prowadzi do spadku szybkości wzrostu komórek, aktywności metabolicznej mikrogleju oraz zatrzymania cyklu komórkowego w fazie S (AgNPs) lub G1 (CdTeQDs). Nie wykazano jednak wpływu AgNPs i CdTeQDs na wydzielanie cytokin prozapalnych (Il-1β, IL-6, TNFα i IFNγ). Należy natomiast podkreślić, że potencjalnie nietoksyczne CeO2NPs o udowodnionych właściwościach antyoksydacyjnych, indukują wydzielanie cytokiny prozapalnej TNFα. W świetle rezultatów niniejszej pracy, można stwierdzić, że badane NPs wykazują niekorzystne działanie na funkcje komórek mikrogleju, a poprzez ograniczanie wychwytu β-amyloidu prowadzą do zaburzenia procesu oczyszczania mózgu z tego toksycznego peptydu.
Nanotechnology is one of the fastest developing fields of science and technology, nowadays. Nanomaterials (NM), including nanoparticles (NPs), are widely used in industry, while their ability to cross blood-brain barrier (BBB) makes NPs an attractive tool for medical diagnosis and treatment of diseases, including Alzheimer's disease (AD). AD is one of the most prevalent neurodegenerative disorder in the world. A characteristic feature of this disease is the presence of the so-called senile plaques that are extracellular aggregates of the amyloid-β peptide (Aβ) in the brain. According to scientific literature, NPs are able to bind of monomeric Aβ-peptide that may inhibit its aggregation or dissolve aggregates that are already formed. The Aβ aggregates can be removed from the brain by microglial cells through a receptors dependent phagocytosis. The contribution of microglia to brain clearing from this toxic protein has been well documented and is widely described in literature. Because NPs also interact with the cell surface membrane, it seems likely that they can affect the Aβ uptake. Therefore, the present study I investigated the effect of three types of NPs: AgNPs, CeO2NPs and CdTeQDs on phagocytosis of Aβ by microglial cells (BV-2 murine cell line). Additionally, the toxicity of the tested NPs and their ability to activate of microglia were analyzed. My investigation revealed that AgNPs and CeO2NPs significantly inhibit Aβ uptake in vitro. Moreover, CdTeQDs significantly affected expression of Cd36 and Cd33, genes associated with uptake and generation of inflammatory process occurring in the pathology of Alzheimer's disease. Evaluation of cytotoxicity has shown that CeO2NPs have no negative effect on microglia viability, metabolic activity and do not induce apoptosis. On the other hand, exposure to AgNPs and CdTeQDs leads to a decrease in cell growth rate, metabolic activity and S phase arrest (AgNPs) or G1 (CdTeQDs). However, no effect of AgNPs and CdTeQDs on the secretion of proinflammatory cytokines (Il-1β, IL-6, TNFα and IFNγ) has been demonstrated. It should be emphasized, that potentially non-toxic CeO2NPs induced the secretion of TNFα proinflammatory cytokine. In the light of the results, it can be concluded that the tested NPs show adverse effects on the functions of microglial cells, while by limiting of amyloid-β uptake may lead to disturbance of the brain clearing process from this toxic peptide.

Additional notes:

Zawiera bibliografię ; Streszcz. ang. ; Zawiera ilustracje

Identifier:

oai:bibliotekacyfrowa.ujk.edu.pl:6741

Call number:

000465Dr

Computer catalogue:

click here to follow the link

Language:

pol

Degree name:

doktor

Date obtained:

2.07.2020

Degree grantor:

Uniwersytet Jana Kochanowskiego w Kielcach

Supervisor:

Kruszewski, Marcin

Field:

Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych

Scientific disciplines:

Nauki biologiczne

Faculty:

Wydział Nauk Ścisłych i Przyrodniczych

Type:

rozprawa doktorska

Access rights:

tylko w Oddziale Informacji Naukowej

Publication status:

niepublikowana

Location of original object:

BU Kielce