p Os cientistas demonstraram que um processo conhecido como estresse oxidativo está em ação durante os encontros entre certas nanopartículas e células do sistema imunológico, modificar seletivamente proteínas em macrófagos, um tipo de célula imunológica. As evidências, por pesquisadores do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico do Departamento de Energia, foram publicados no jornal ACS Nano . p Embora o estresse oxidativo seja uma forma comum de ocorrer dano celular, as descobertas foram uma surpresa em alguns aspectos.

p "O estresse oxidativo está ocorrendo seletivamente, mesmo em baixos níveis de exposição a nanopartículas, "disse Brian Thrall, um especialista em nanotoxicologia do PNNL e um autor correspondente do estudo. "Demonstramos uma abordagem que é sensível o suficiente para detectar os efeitos das nanopartículas nos macrófagos muito antes de essas células morrerem. Isso nos dá a oportunidade de entender os alvos celulares mais sensíveis do estresse oxidativo e as vias envolvidas de forma mais completa do que antes.

p "Esta é uma informação importante para entender como as nanopartículas podem alterar a função celular e para começar a identificar funções que permitem que as células se adaptem em comparação com aquelas que estão potencialmente envolvidas em efeitos adversos, "Thrall acrescentou.

p As nanopartículas são normalmente menores do que 100 nanômetros de largura, menos de um milésimo da largura de um cabelo humano. Se uma bola de basquete padrão fosse aumentada para o tamanho da Terra, uma nanopartícula aumentada proporcionalmente teria aproximadamente o tamanho de uma bola de praia em comparação. As partículas são amplamente utilizadas em aplicações biomédicas, confecções, a indústria de eletrônicos, cosméticos, embalagens de alimentos e protetores solares; eles também são um componente de muitas formas de poluição do ar.

p Como os cientistas refinaram sua capacidade de fazer uma diversidade de nanopartículas usadas em produtos manufaturados, há uma necessidade maior de estudar seus efeitos potenciais. Muitas vezes, esses estudos examinam se a exposição às partículas resulta ou não em morte celular. O estudo PNNL é mais matizado, olhando com mais profundidade para proteínas específicas em células que são alvos de danos oxidativos causados ​​por nanopartículas.

p "Este estudo mostra que algumas nanopartículas que consideramos não tóxicas podem ter muitos efeitos sobre os macrófagos, "disse o químico analítico Wei-Jun Qian, também um autor correspondente do estudo.

p As descobertas dependem de um método desenvolvido recentemente por cientistas do PNNL para medir a oxidação de proteínas em locais muito específicos em células como macrófagos. Qian desenvolveu uma medida muito sensível de modificações de proteínas nas células para permitir aos cientistas olhar para locais específicos na célula onde os cientistas sabem que certas funções são realizadas. O método, conhecido como abordagem proteômica redox quantitativa, utiliza um espectrômetro de massa avançado para observar milhares de locais envolvidos em reações redox simultaneamente.

p As equipes de Thrall e Qian trabalharam juntas para analisar modificações em todas as proteínas nas células de camundongos. O grupo analisou os efeitos de três tipos de nanopartículas, que variam em seu potencial de causar estresse oxidativo e morte celular:

• Óxido de silício, também conhecido como sílica amorfa, que os cientistas consideram uma nanopartícula de baixa toxicidade;
• Óxido de ferro, que causa níveis moderados de estresse oxidativo, mas geralmente não é suficiente para matar células;
• Óxido de cobalto, que causa altos níveis de estresse oxidativo e também pode causar morte celular e toxicidade pulmonar.

p A equipe analisou de perto mais de 2, 000 hotspots celulares onde um processo conhecido como S-glutationilação, um tipo específico de modificação de proteína conhecida por estar envolvida nas funções imunológicas quando uma célula está sob estresse oxidativo, ocorre.

p Em macrófagos expostos a nanopartículas, a equipe encontrou "pegadas" moleculares de atividade - um aumento na S-glutationilação. Contudo, o padrão específico de modificações oxidativas nas proteínas variou dependendo do tipo de nanopartícula. Olhando para essas modificações, pesquisadores foram capazes de identificar vias moleculares específicas que eram mais sensíveis a baixos níveis de estresse oxidativo, e distinguir aqueles de outras vias que foram associadas a altos níveis de estresse oxidativo vinculado à morte celular.

p A ideia de que uma nanopartícula danificaria os macrófagos do corpo não é surpresa:os macrófagos são os primeiros reagentes do corpo quando se trata de reconhecer e neutralizar um invasor. Algumas nanopartículas podem enfraquecer a capacidade dos macrófagos de reconhecer, agarrar e engolfar as partículas.

p Dois anos atrás, A equipe de Thrall mostrou que quando os macrófagos são expostos a nanopartículas, as células não funcionam tão bem e são menos capazes de reconhecer e remover Streptococcus pneumonia, a principal causa de pneumonia adquirida na comunidade. O padrão de alterações proteicas identificado neste estudo fornece novas pistas para os tipos de nanopartículas que causam esses efeitos e as proteínas envolvidas.

p Qian desenvolveu o método como parte de seu trabalho de estudo das reações redox que desempenham um papel importante na regulação da fotossíntese nas plantas. Compreender como as plantas capturam, processar e canalizar a energia do Sol naturalmente ajuda os cientistas a desenvolver novos sistemas de energia eficientes para fazer o mesmo. Qian usou o sistema para descobrir mais de 2, 100 locais moleculares onde as reações redox podem ocorrer em cianobactérias, importantes para a produção de biocombustíveis.