Titanyum dioksit nanopartiküllerinin sitotoksik ve genotoksik etkilerinin in vitro olarak değerlendirilmesi

Abstract

Nanomalzemeler, endüstride yaygın kullanım alanına sahiptirler. Küçük boyutları ve geniş yüzey alanına sahip olan metal oksit nanopartikülleri oksidatif stres oluşumunda önemli rol oynarlar. Günümüzde en fazla kullanılan nanopartiküllerin başında titanyum dioksit gelmektedir. Titanyum dioksit nanopartikülleri fotokatalitik özelliklere sahiptirler ve bu özelliklerinden dolayı, boya, plastik, kaplama, ilaç ve kozmetik sektörlerinde yoğun olarak kullanılmaktadırlar. Bu sektörlerde çalışan kişiler titanyum dioksit nanopartiküllerine maruz kalmaktadırlar. Bu çalışmanın amacı, bir çok alanda yaygın olarak kullanılan titanyum dioksit nanopartiküllerinin insan aort düz kas hücre hattı üzerindeki sitotoksik ve genotoksik etkilerinin araştırılmasıdır. Çalışma kapsamında aort düz kas hücreleri 24 ve 48 saat süreyle titanyum dioksit nanopartikülleri ile muamele edilmiştir. Sitotoksik etki (3-(4,5- dimetiltiazol-2-il)-5-(3-karboksimetoksifenil)-2-(4-sülfonik)-2H-tetrazolyum) testi ile belirlenmiştir. Antioksidan kapasitenin değerlendirilmesi amacıyla, oksidatif stres göstergeleri olarak kabul edilen, Glutatyon, Süper oksitdismutaz, Katalaz ve HSP70 proteininin gen ifadeleri qRT-PCR metodu ile saptanmıştır. Aort düz kas hücre hattı üzerine titanyum dioksit uygulamasının 24 saatlik süre sonunda, hücre canlılığı üzerine etkisinin olmadığı belirlenmiştir (p>000.1). Titanyum dioksit uygulamasından 48 saat sonra aort düz kas hücrelerinde hücre canlılığının azaldığı belirlenmiştir (p<0.0001). Çalışmada farklı konsantrasyonlarda titanyum dioksit uygulamasının % hücre canlılığı üzerine etkisinin belirlenmesini takiben yapılan probit analiziyle 48. saatte hücrelerin %50'sinin ölümüne neden olan LD50 değeri 15.083 μM olarak hesaplanmıştır.Tüm uygulama gruplarında Glutatyon, Süper oksitdismutaz, Katalaz ve HSP70 proteininin gen ifadelerinde kontrole göre artış gözlenmiştir (p<0.0001).Çalışmamız, titanyum dioksit nanopartiküllerinin aort düz kas hücre hattı üzerinde sitotoksik etkisinin ve oksidatif strese yol açarak, hücre savunmasını tetiklendiğinin belirlenmesi açısından önem taşımaktadır. Bununla birlikte HSP70 geninin ifadesinde ki artış, apoptotik sürecin inhibisyonuna karşı hücrenin adaptif yanıtı gösterme bakımından ayrı bir öneme sahiptir.

Nanomaterials are widely used in the industry. Metal oxide nanoparticles with small size and large surface area play an important role in the formation of oxidative stress. Titanium dioxide is one of the most used nanoparticles today. Titanium dioxide nanoparticles have photocatalytic properties and, due to their properties, they are widely used in the dye, plastic, coating, pharmaceutical and cosmetic sectors. People working in these sectors are exposed to titanium dioxide nanoparticles. The purpose of this study is to investigate the cytotoxic and genotoxic effects of commonly used titanium dioxide nanoparticles on a human aortic smooth muscle cell line. Aortic smooth muscle cells were treated with titanium dioxide nanoparticles for 24 and 48 hours. The cytotoxic effect was determined by (3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -5- (3-carboxymethoxyphenyl) -2- (4-sulfonyl) -2H-tetrazolium) test. In order to evaluate the antioxidant capacity, gene expressions of Glutathione, Superoxide dismutase, Catalase and HSP70 protein, which are accepted as oxidative stress indicators, were determined by qRT-PCR method. It was determined that the application of titanium dioxide on aortic smooth muscle cell line had no effect on cell viability after 24 hours (p> 000.1). It was determined that cell viability decreased in Aortic smooth muscle cells after 48 hours of titanium dioxide application (p <0.0001). The LD50 value, which caused the death of 50% of the cells at 48 hours, was calculated to be 15.083 μM by probit analysis following the determination of the effect of titanium dioxide application on cell viability at different concentrations in the study. Glutathione, Superoxide dismutase, Catalase and HSP70 protein expression levels were increased in all treatment groups (p <0.0001). Our study is important in determining whether titanium dioxide nanoparticles induce cytotoxic effects on the Aort smooth muscle cell line and induce cell defense by inducing oxidative stress or not. The increase in the expression of the HSP70 gene, however, has a separate proposition to demonstrate the adaptive response of the cell to the inhibition of the apoptotic process.