Forschungsartikel Veröffentlicht: 07. Februar 2018
Eine niedrig dosierte Exposition gegenüber Graphenoxid erhöht die Metalltoxizität für Makrophagen erheblich, indem sie deren zellulären Priming-Zustand verändert
Jianqiang Zhu, Ming Xu, Fanfan Wang, Ming Gao, Zhihong Zhang, Yong Xu, Wei Chen und Sijin Liu
Nano Research Band 11, Seiten 4111–4122 (2018)n
Abstrakt
Aufgrund der neuartigen physikalisch-chemischen Eigenschaften von Graphen werden Materialien wie Graphenoxid (GO) für Anwendungen in verschiedenen Bereichen wie der Biomedizin entwickelt. Dennoch bestehen immer noch erhebliche Wissenslücken hinsichtlich der Auswirkungen von GOs auf die Umweltgesundheit und -sicherheit (Environmental Health and Safety, EHS). Bislang wurde der sekundären Toxizität, den synergistischen Effekten und der Fehlanpassung kaum Aufmerksamkeit geschenkt. Hier zeigen wir, dass GO bei niedrigen Konzentrationen (die nicht direkt zu einer signifikanten Zytotoxizität führten) die Metalltoxizität in Makrophagen durch Veränderung ihres zellulären Priming-Zustands erheblich verstärken konnte. Insbesondere verursachte GO Beeinträchtigungen der Zellmorphologie und Membranintegrität von Makrophagen und steigerte die zelluläre Aufnahme von Cd und anderen nicht-essentiellen Metallionen (wie Hg und Gd) erheblich. Darüber hinaus führte die Aufnahme von Cd in einer ungiftigen Konzentration bei einer Vorbehandlung mit niedrig dosiertem GO zu einem bemerkenswerten Ausmaß an oxidativem Stress in Makrophagen und führte letztendlich zu einem erhöhten Zelltod. Mechanistische Untersuchungen zeigten, dass die GO-Vorbehandlung aufgrund der Cd-Exposition den Zelltod durch Apoptose auslöste. Insgesamt zeigen die Ergebnisse dieser Studie einen neuen Weg zum Verständnis der Auswirkungen von GOs auf EHS aus der Perspektive ihrer synergistischen und sekundären Effekte auf, bisher nicht identifizierte Mechanismen, über die Nanomaterialien schädliche Auswirkungen auf Organismen haben könnten.