Μελέτη της επίδρασης ουσιών με μυκητοκτόνο-κυτταροτοξική δράση σε κυτταρικούς πληθυσμούς με εξειδικευμένα χαρακτηριστικά μέσω μετά-μεταγραφικής τροποποίησης αυτών για χρήση σε βιοαισθητήρες
Authors: Φλαμπούρη Ευαγγελία 
Published: August 2021

Ο όρος οξειδωτικό στρες αναφέρεται στην κατάσταση, κατά την οποία ηισορροπία ανάµεσα στους οξειδωτικούς παράγοντες και την αντιοξειδωτική άµυναενός οργανισμού διαταράσσεται σηµαντικά υπέρ των πρώτων, οδηγώντας έτσι στηβλάβη των κυτταρικών συστατικών. Οι ελεύθερες ρίζες και οι ενεργές μορφέςοξυγόνου είναι δραστικές ενώσεις που παράγονται φυσικά και μπορούν να ασκήσουντόσο θετικές όσο και αρνητικές επιπτώσεις στα βιολογικά συστήματα. Για τονπεριορισμό των επιβλαβών επιπτώσεων, οι οργανισμοί διαθέτουν πολύπλοκασυστήματα προστασίας, τα αντιοξειδωτικά συστήματα. Αυτά τα συστήματααποτελούνται από αντιοξειδωτικά ένζυμα (CAT, GPx, SOD) και από μη-ενζυμικάαντιοξειδωτικά. Η διαταραχή μεταξύ της παραγωγής ελευθέρων ριζών και τηςαντιοξειδωτικής άμυνας οδηγεί σε μία οξειδωτική κατάσταση, που εμπλέκεται στηδιαδικασία της γήρανσης και σε παθολογικές καταστάσεις (π.χ. καρκίνος, ασθένειαParkinson).Τα τελευταία χρόνια το ξενοβιοτικά-επαγώμενο οξειδωτικό στρες, ως μηχανισμόςτοξικότητας, έχει γίνει αντικείμενο εκτεταμένης μελέτης. Η παρούσα εργασία εστίασεσε μια σχετικά νέα κατηγορία ξενοβιοτικών ουσιών, τις στρομπιλουρίνες, οι οποίεςδρουν ως παρεμποδιστές της κυτταρικής αναπνοής, διαταράσσοντας την αλυσίδαμεταφοράς ηλεκτρονίων στα μιτοχόνδρια. Ο μηχανισμός δράσης τωνστρομπιλουρινών, ο οποίος συνδέεται άμεσα με την παραγωγή ROS από ταμιτοχόνδρια, καθιστά απαραίτητη τη μελέτη της επίδρασης τους στην οξειδωτικήισορροπία των κυττάρων. Για το σκοπό αυτό εκτιμήθηκε η επίδραση του kresoximmethyl,μιας από τις πλέον ευρέως χρησιμοποιούμενες στρομπιλουρίνεςπαγκοσμίως, στην οξειδωτική ομοιόσταση κυττάρων θηλαστικών. Η έκθεση τουμυκητοκτόνο πραγματοποιήθηκε σε μη θανατηφόρες δόσεις, οι οποίες συμπίπτουνκαι με τα μεγίστα επιτρεπτά όρια (MRLs) που έχουν θεσπιστεί για τηνυπολειμματικότητα του σε αγροτικά προιόντα. Οι κυτταρικές σειρές που μελετήθηκανήταν τα κύτταρα νευροβλαστώματος N2a και οι νεφρικοί ινοβλαστες Vero, ενώδιενεργήθηκαν πειράματα κυτταρικής βιωσιμότητας και μετρήθηκαν μια σειρά απόενζυμικοί και μη-ενζυμικοί μηχανισμοί, που εμπλέκονται στις αντιδράσεις οξειδωτικούστρες και απόπτωσης. Οι δύο κυτταρικές σειρές αν και εμφάνισαν παρόμοιααποτελέσματα βιωσιμότητας έναντι του μυκητοκτόνου, έδωσαν διαφορετικέςαντιδράσεις σε ότι αφορά την οξειδοαναγωγική τους ισορροπία.Επιπλέον κατασκευάστηκε κυτταρικός βιοαισθητήρας που βασίστηκε στηνκαλλιέργεια κυττάρων στην επιφάνεια του βιοσυμβατού και αγώγιμου πολυμερούςPEDOT. Αρχικά εξετάστηκε η κυτταρική προσκόλληση και βιωσιμότητα των δύο κυτταρικών σειρών στο πολυμερές και στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε μελέτηηλεκτροδίων PEDOT/κυττάρων μέσω ηλεκτροχημικών μεθόδων. Τέλος έγινεπροσπάθεια βελτίωσης της ευαισθησίας του βιοαισθητήρα μέσω ελέγχου τηςέκφρασης αποτοξινωτικών και αντιοξειδωτικών γονιδίων των κυττάρων Vero. Για τοσκοπό αυτό πραγματοποιήθηκε μετα-μεταγραφική σίγηση του παράγοντα Nrf2 μέσωπαροδικής διαμόλυνσης και χρήση των τροποποιημένων κυττάρων ως βιολογικόστοιχείο αναγνώρισης του αισθητήρα. Ο κυτταρικός βιοαισθητήρας εμφάνισε υψηλήσυσχέτιση με τον αριθμό κυττάρων, αλλά και με την συγκέντρωση μυκητοκτόνου καιαύξησε την ευαισθησία του μετά την εφαρμογή της μετα-μεταγραφικής σίγησης,καταδεικνύοντας τη σημασία του τροποποιημένου στοιχείου βιοαναγνώρισης.