p Uma nanopartícula comumente usada em alimentos, cosméticos, protetor solar e outros produtos podem ter efeitos sutis sobre a atividade de genes que expressam enzimas que lidam com o estresse oxidativo dentro de dois tipos de células. Embora as nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2) sejam consideradas não tóxicas porque não matam as células em baixas concentrações, esses efeitos celulares podem aumentar as preocupações sobre a exposição a longo prazo ao nanomaterial. p Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia usaram técnicas de triagem de alto rendimento para estudar os efeitos das nanopartículas de dióxido de titânio na expressão de 84 genes relacionados ao estresse oxidativo celular. Seu trabalho descobriu que seis genes, quatro deles de uma única família de genes, foram afetados por uma exposição de 24 horas às nanopartículas.

p O efeito foi visto em dois tipos diferentes de células expostas às nanopartículas:células cancerosas humanas HeLa comumente usadas em pesquisas, e uma linha de células de rim de macaco. Nanopartículas de poliestireno semelhantes em tamanho e carga elétrica de superfície às nanopartículas de dióxido de titânio não produziram um efeito semelhante na expressão gênica.

p "Isso é importante porque todas as medidas padrão de saúde celular mostram que as células não são afetadas por essas nanopartículas de dióxido de titânio, "disse Christine Payne, professor associado da Escola de Química e Bioquímica da Georgia Tech. "Nossos resultados mostram que há uma mudança mais sutil no estresse oxidativo que pode danificar as células ou levar a alterações de longo prazo. Isso sugere que outras nanopartículas devem ser rastreadas para efeitos semelhantes de baixo nível."

p A pesquisa foi relatada online em 6 de maio no Journal of Physical Chemistry C . O trabalho foi apoiado pelo National Institutes of Health (NIH) através do HERCULES Center na Emory University, e por uma bolsa de estudos Vasser Woolley.

p Nanopartículas de dióxido de titânio ajudam a tornar os donuts em pó brancos, protege a pele dos raios solares e reflete a luz nas superfícies pintadas. Em concentrações comumente usadas, eles são considerados não tóxicos, embora vários outros estudos tenham levantado preocupações sobre os efeitos potenciais na expressão do gene que podem não impactar diretamente a saúde das células em curto prazo.

p Para determinar se as nanopartículas podem afetar os genes envolvidos no gerenciamento do estresse oxidativo nas células, Payne e sua colega Melissa Kemp - professora associada do Departamento de Engenharia Biomédica Wallace H. Coulter da Georgia Tech e da Emory University - elaboraram um estudo para avaliar amplamente o impacto das nanopartículas nas duas linhas celulares.

p Trabalhando com alunos de graduação Sabiha Runa e Dipesh Khanal, eles incubaram separadamente células HeLa e células de rim de macaco com óxido de titânio em níveis 100 vezes menores do que a concentração mínima conhecida por iniciar efeitos na saúde celular. Após incubar as células por 24 horas com o TiO2, as células foram lisadas e seu conteúdo analisado usando técnicas de PCR e Western Blot para estudar a expressão de 84 genes associados à capacidade das células de lidar com processos oxidativos.

p Payne e Kemp ficaram surpresos ao encontrar mudanças na expressão de seis genes, incluindo quatro da família de enzimas peroxirredoxina que ajuda as células a degradar o peróxido de hidrogênio, um subproduto dos processos de oxidação celular. Muito peróxido de hidrogênio pode criar estresse oxidativo que pode danificar o DNA e outras moléculas.

p O efeito medido foi significativo - mudanças de cerca de 50 por cento na expressão da enzima em comparação com as células que não foram incubadas com nanopartículas. Os testes foram conduzidos em triplicata e produziram resultados semelhantes a cada vez.

p "Uma coisa que foi realmente surpreendente foi que toda essa família de proteínas foi afetada, embora alguns fossem regulados para cima e outros regulados para baixo, "Kemp disse." Estas eram todas proteínas relacionadas, então a questão é por que eles responderiam de forma diferente à presença das nanopartículas. "

p Os pesquisadores não têm certeza de como as nanopartículas se ligam às células, mas eles suspeitam que pode envolver a coroa protéica que envolve as partículas. A corona é composta de proteínas séricas que normalmente servem como alimento para as células, mas adsorve às nanopartículas no meio de cultura. As proteínas corona têm um efeito protetor nas células, mas também pode servir como uma forma de as nanopartículas se ligarem aos receptores celulares.

p O dióxido de titânio é bem conhecido por seus efeitos fotocatalíticos sob luz ultravioleta, mas os pesquisadores não acham que isso esteja em jogo aqui porque sua cultura foi feita em luz ambiente - ou no escuro. As nanopartículas individuais tinham diâmetros de cerca de 21 nanômetros, mas em cultura de células formaram agregados muito maiores.

p Em trabalho futuro, Payne e Kemp esperam aprender mais sobre a interação, incluindo onde as proteínas produtoras de enzimas estão localizadas nas células. Por isso, eles podem usar HyPer-Tau, uma proteína repórter que desenvolveram para rastrear a localização do peróxido de hidrogênio dentro das células.

p A pesquisa sugere que uma reavaliação pode ser necessária para outras nanopartículas que podem criar efeitos sutis, embora tenham sido consideradas seguras.

p "Trabalhos anteriores sugeriram que as nanopartículas podem levar ao estresse oxidativo, mas ninguém tinha realmente olhado para este nível e para tantas proteínas diferentes ao mesmo tempo, "Payne disse." Nossa pesquisa analisou concentrações tão baixas que levanta questões sobre o que mais pode ser afetado. Analisamos especificamente o estresse oxidativo, mas pode haver outros genes que são afetados, também."

p Essas diferenças sutis podem ser importantes quando somadas a outros fatores.

p "O estresse oxidativo está implicado em todos os tipos de respostas inflamatórias e imunológicas, "Kemp observou." Embora o dióxido de titânio sozinho possa estar apenas modulando os níveis de expressão desta família de proteínas, se isso está acontecendo ao mesmo tempo, você tem outros tipos de estresse oxidativo por diferentes razões, então você pode ter um efeito cumulativo. "