Preview

Медицинская иммунология

Расширенный поиск

Изучение влияния наночастиц оксида графена на люминол-зависимую хемилюминесценцию лейкоцитов человека

https://doi.org/10.15789/1563-0625-SOT-2051

Полный текст:

Аннотация

Графен и его производные все чаще используются в биомедицинских исследованиях, поэтому в настоящее время усиленно изучаются механизмы и последствия взаимодействия наночастиц графена с живым объектами. Иммунная система участвует в защите организма человека и регуляции его функций, поэтому вопрос о воздействии графена и его производных на иммунные клетки является принципиальным. Специфическим ответом моноцитов, макрофагов и нейтрофилов на стимул или раздражитель является увеличение продукции активных форм кислорода (АФК). Поскольку литературные данные по влиянию оксида графена (ОГ) и пегилированного оксида графена (ОГ-ПЭГ) на лейкоциты периферической крови немногочисленны и противоречивы, ввиду использования разных концентрации частиц, разных условий и различных объектов исследования, представлялось важным оценить влияние ОГ и ОГ-ПЭГ на продукцию АФК лейкоцитами человека. Целью нашего исследования явилось изучение влияния частиц немодифицированного и модифицированного ПЭГ оксида графена на продукцию АФК лейкоцитами периферической крови в тесте спонтанной и стимулированной люминол-зависимой хемилюминесценции (ЛЗХЛ). Стимуляцию продукции АФК осуществляли опсонизированным зимозаном (ОЗ). Для оценки самостоятельного эффекта наночастиц на тушение люминесценции использовали бесклеточную систему с люминолом и перекисью водорода. В работе использовали наночастицы ОГ (Оssila, Великобритания), с поверхностью, модифицированной ПЭГ (ОГ-ПЭГ). Средний размер пластин ОГ составлял 1-5 мкм, ОГ-ПЭГ после модификации 569±14 нм, количество покрывающего ПЭГ ~ 20%. Наночастицы применяли в концентрациях 5; 2,5; 1,25 мкг/мл. Установлено, что наночастицы ОГ-ПЭГ в концентрациях 2,5 и 5 мкг/мл угнетали продукцию АФК в спонтанном варианте ЛЗХЛ, в то время как эффекты ОГ демонстрировали видимую, но не достоверную тенденцию к угнетению ЛЗХЛ. Аналогичные результаты были получены в стимулированном варианте ЛЗХЛ. Однако при анализе процесса в кинетике продукцию АФК снижали как ОГ-ПЭГ, так и ОГ, преимущественно в первые минуты теста. При анализе эффекта тушения люминесценции в бесклеточной системе достоверного влияния наночастиц ОГ и ОГ-ПЭГ выявлено не было. Таким образом, общий вектор полученных эффектов был связан с подавлением продукции АФК. Депрессивные эффекты ОГ-ПЭГ на продукцию АФК лейкоцитами были более выраженными в сравнении с немодифицированным ОГ. В целом нами были подтверждены антиоксидантные эффекты ОГ и ОГ-ПЭГ при помощи метода ЛЗХЛ. Можно предположить, что, помимо собственно антиоксидантного эффекта наночастиц графена, продукция АФК снижается вследствие быстрого поглощения ОГ и блокирования ряда внутриклеточных сигналов, индуцирующих респираторный взрыв.

Об авторах

М. С. Бочкова
Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук – филиал ФГБУН «Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
Россия

Бочкова Мария Станиславовна – кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории экологической иммунологии

614081, г. Пермь, ул. Голева, 13



В. П. Тимганова
Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук – филиал ФГБУН «Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
Россия

Тимганова Валерия Павловна – кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории экологической иммунологии

614081, г. Пермь, ул. Голева, 13



П. В. Храмцов
Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук – филиал ФГБУН «Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
Россия

Храмцов Павел Викторович – кандидат биологических наук, младший научный сотрудник лаборатории экологической иммунологии

614081, г. Пермь, ул. Голева, 13



С. В. Ужвиюк
Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук – филиал ФГБУН «Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
Россия

Ужвиюк Софья Вадимовна – инженер лаборатории экологической иммунологии

614081, г. Пермь, ул. Голева, 13



К. Ю. Шардина
Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук – филиал ФГБУН «Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
Россия

Шардина Ксения Юрьевна – инженер лаборатории экологической иммунологии

614081, г. Пермь, ул. Голева, 13



А. И. Нечаев
Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук – филиал ФГБУН «Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
Россия

Нечаев Антон Игоревич – инженер лаборатории экологической иммунологии

614081, г. Пермь, ул. Голева, 13



М. Б. Раев
Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук – филиал ФГБУН «Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
Россия

Раев Михаил Борисович – доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории экологической иммунологии

614081, г. Пермь, ул. Голева, 13



С. А. Заморина
Институт экологии и генетики микроорганизмов Уральского отделения Российской академии наук – филиал ФГБУН «Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
Россия

Заморина Светлана Анатольевна – доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории экологической иммунологии

614081, г. Пермь, ул. Голева, 13



Список литературы

1. Baali N., Khecha A., Bensouici A., Speranza G., Hamdouni N. Assessment of antioxidant activity of pure graphene oxide (GO) and ZnO-decorated reduced graphene oxide (rGO) using dpph radical and H2O2 scavenging assays. J. Carbon Res., 2019, Vol. 5, no. 4, 75. doi: 10.3390/c5040075.

2. Bedouhène S., Moulti-Mati F., Hurtado-Nedelec M., Dang P.M., El-Benna J. Luminol-amplified chemiluminescence detects mainly superoxide anion produced by human neutrophils. Am. J. Blood Res., 2017, Vol. 7, no. 4, pp. 41-48.

3. Bi S., Zhao T., Luo B. A graphene oxide platform for the assay of biomolecules based on chemiluminescence resonance energy transfer. Chem. Commun., 2012, Vol. 48, Iss. 1, pp. 106-108.

4. Han J., Kim Y.S., Lim M.Y., Kim H.Y., Kong S., Kang M., Choo Y.W., Jun J.H., Ryu S., Jeong H.Y., Park J., Jeong G.J., Lee J.C., Eom G.H., Ahn Y., Kim B.S. Dual roles of graphene oxide to attenuate inflammation and elicit timely polarization of macrophage phenotypes for cardiac repair. ACS Nano, 2018, Vol. 12, pp. 1959-1977.

5. Kelly E.K., Wang L., Ivashkiv L.B. Calcium-activated pathways and oxidative burst mediate zymosaninduced signaling and IL-10 production in human macrophages. J. Immunol., 2010, Vol. 184, Iss. 10. pp. 5545-5552.

6. Lee M.Y., Kim S.Y., Kim H.G., In I. Chemiluminescence quenching of luminol-functionalized chemically reduced graphene oxide through noncovalent interaction. Chem. Lett., 2013, Vol. 42, no. 1, pp. 48-49.

7. Marković Z.M., Jovanović S.P., Mašković P.Z., Mojsin M.M., Stevanović M.J., Danko M., Mičušík M., Jovanović D.J., Kleinová A., Špitalský Z., Pavlović V.B., Todorović Marković B.M. Graphene oxide size and structure pro-oxidant and antioxidant activity and photoinduced cytotoxicity relation on three cancer cell lines. J. Photochem. Photobiol. B, 2019, Vol. 200, 111647. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2019.111647.

8. Mendes R.G., Mandarino A., Koch B., Meyer A.K., Bachmatiuk A., Hirsch C., Gemming T., Schmidt O.G., Liu Z., Rümmeli M.H. Size and time dependent internalization of label-free nano-graphene oxide in human macrophages. Nano Res., 2017, Vol. 10, pp. 1980-1995.

9. Nilewski L., Mendoza K., Jalilov A.S., Berka V., Wu G., Sikkema W.K.A., Metzger A., Ye R., Zhang R., Luong D.X., Wang T., McHugh E., Derry P.J., Samuel E.L., Kent T.A., Tsai A.L., Tour J.M. Highly oxidized graphene quantum dots from coal as efficient antioxidants. ACS Appl. Mater. Interfaces., 2019, Vol. 11, Iss. 18, pp. 16815-16821.

10. Povedailo V.A., Ronishenko B.V., Stepuro V.I., Tsybulsky D.A., Shmanai V.V., Yakovlev D.L. Fluorescence quenching of dyes by graphene oxide. J. Appl. Spectro., 2018, Vol. 85, pp. 605-610.

11. Qiu Y., Wang Z., Owens A.C., Kulaots I., Chen Y., Kane A.B., Hurt R.H. Antioxidant chemistry of graphenebased materials and its role in oxidation protection technology. Nanoscale, 2014, Vol. 6, Iss. 20, pp. 11744-11755.

12. Ren C., Hu X., Zhou Q. Graphene oxide quantum dots reduce oxidative stress and inhibit neurotoxicity in vitro and in vivo through catalase-like activity and metabolic regulation. Adv. Sci., 2018, Vol. 5, Iss. 5, 1700595. doi: 10.1002/advs.201700595.

13. Ruiz V., Yate L., García I., Cabanero G., Grande H.J. Tuning the antioxidant activity of graphene quantum dots: protective nanomaterials against dye decoloration. Carbon, 2017, Vol. 116, pp. 366-374.

14. Tabish T.A., Zhang S., Winyard P.G. Developing the next generation of graphene-based platforms for cancer therapeutics: The potential role of reactive oxygen species. Redox Biol., 2018, Vol. 15, pp. 34-40.

15. Xu M., Zhu J., Wang F., Xiong Y., Wu Y., Wang Q., Weng J., Zhang Z., Chen W., Liu S. Improved in vitro and in vivo biocompatibility of graphene oxide through surface modification: poly (acrylic acid)-functionalization is superior to PEGylation. ACS Nano, 2016, Vol. 10, Iss. 3, pp. 3267-3281.


Для цитирования:


Бочкова М.С., Тимганова В.П., Храмцов П.В., Ужвиюк С.В., Шардина К.Ю., Нечаев А.И., Раев М.Б., Заморина С.А. Изучение влияния наночастиц оксида графена на люминол-зависимую хемилюминесценцию лейкоцитов человека. Медицинская иммунология. 2020;22(5):977-986. https://doi.org/10.15789/1563-0625-SOT-2051

For citation:


Bochkova M.S., Timganova V.P., Khramtsov P.V., Uzhviyuk S.V., Shardina K.Yu., Nechaev A.I., Raev M.B., Zamorina S.A. Study of the graphene oxide nanoparticles effect on luminol-dependent chemiluminescence of human leukocytes. Medical Immunology (Russia). 2020;22(5):977-986. (In Russ.) https://doi.org/10.15789/1563-0625-SOT-2051

Просмотров: 204


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1563-0625 (Print)
ISSN 2313-741X (Online)