İnsan yapımı nanopartiküllerin kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH) olan bireylerin bronş epitel hücre kültür permabilitesine etkileri
Effects of engineered-nanoparticles on permeability of bronchial epithelial cell cultures from subjects with chroni̇c obstructive pulmonary disease (COPD)
Yazar: SEDAT İLHAN
Danışman: PROF. DR. HASAN BAYRAM ; PROF. DR. AYTEN FİLİZ
Gaziantep Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Temel Solunum Biyolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Akciğer hastalıkları = Lung diseases ; Akciğer hastalıkları-obstrüktif = Lung diseases-obstructive ; Bronşlar = Bronchi ; Epitel = Epithelium ; Epitel hücreleri = Epithelial cells ; Hücre kültürü = Cell culture ; Nanopartiküller = Nanoparticles

Özet:
Nanoteknolojinin günlük hayatta giderek yaygınlaşması, nanopartiküllerin (NP) kullanımının artmasına yol açmıştır. Diğer yandan, in vivo ve in vitro çalışmalar NP'lerin sağlık üzerinde ciddi risk oluşturabileceklerini düşündürmektedir. Ancak, altta yatan mekanizmalar yeterince bilinmemektedir. Bu çalışmada çok duvarlı karbon nanotüplerin (ÇDKNT) KOAH' lı, sigara içen ancak KOAH gelişmeyen ve sigara içmeyen bireylerin bronş epitel hücre (BEH) kültürlerinin permabilitesi ve toksisitesi üzerine olan etkilerini araştırmayı amaçladık. BEH kültürlerini roflumilast (0.01, 0.1 ve 1µM) ve formoterol (0.01, 1 ve 100µM) yokluğunda ve varlığında ÇDKNT'lere (0-100 µg/ml) maruz bırakarak, 0., 2., 4., 6. ve 24. saatlerde trans epitelyal elektriksel direnç (TED) üzerine olan etkisini araştırdık. 24. saatte toplanan kültür vasatında laktat dehidrogenaz (LDH) analizi yapıldı. Çalışma sonucunda elde edilen verilere göre, ÇDKNT'ler BEH kültürlerinin TED'ni etkilemedi. Roflumilast ve formoterol'da anlamlı bir etkide bulunmadı. Benzer şekilde, ÇDKNT'ler KOAH'lı ve sigara içen bireylerin BEH kültürlerinden LDH salınımını etkilemezken, 50 (ortanca= 0,5311 IU/µg hücresel protein  ve 1,413 IU/µg hücresel protein, p= 0.0001) ve 100µg/ ml (ortanca= 0,5311 IU/µg hücresel protein ve 3,357 IU/µg hücresel protein, p<0.0001) ÇDKNT sigara içmeyen bireylerin BEH kültürlerinden LDH salınımını artırdı. ÇDKNT (100µg/ml) varlığında, formoterol (100µM) ve roflumilastın yüksek dozları (1µM) LDH salınımını artırırken, düşük dozları LDH salınımını baskıladı. Bulgularımız, ÇDKNT'lerin kullanılan dozlarda BEH kültürleri üzerinde sınırlı toksik etkiye sahip olduklarını göstermektedir.

Abstract:
Nanoparticles (NPs) have been widely used because of common use of nanotechnology in daily life. In vivo and In vitro studies reported detrimental effects of NPs at cellular level. However, the underlying mechanisms are not adequately known. The objectives of the present study were to investigate the effects of multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) on permeability and toxicity of bronchial epithelial cell (BEC) cultures of smokers with and without COPD, and non-smokers. We incubated BEC cultures with MWCNT (0-100 µg/ml) and studied trans-epithelial electrical resistance (TEER) at T0, T2, T4, T6 and T24 in the absence and presence of roflumilast (0.01, 0.1, 1 µM) or formoterol (0.01, 1, 100 µM). Cell culture supernatants, which collected at T24, were analysed for lactate dehydrogenase (LDH). MWCNT did not show any effect on TEER of BEC cultures. Likewise, formoterol and roflumilast did not affect TEER. Although MWCNT did not show any significant effect on LDH release from BECs from COPD patients and smokers, 50 µg/ml (median= 0.5311 IU/µg cellular protein v.s. 1.413 IU/µg cellular protein, p= 0.0001) and 100 µg/ml (median= 0.5311 IU/µg cellular protein v.s. 3.357 IU/µg cell protein, p<0.0001) MWCNT significantly induced LDH release from BECs of non-smokers. Higher concentrations of formoterol (100 µM) and roflumilast (1µM) increased the LDH levels of BECs, whereas lower concentrations these drugs decreased LDH levels of BECs. Our findings suggest that MWCNT, at the concentrations studied, have limited toxic effects on BEC cultures.