Current understanding of nanoparticle toxicity mechanisms and interactions with biological systems

Nanotechnology is an emerging science involving the manipulation of matter at the nanometer scale. Nanoparticles (NP) are engineered structures with at least one dimension of 100 nm or less. These materials are progressively being used for commercial purposes and being incorporated into everyday manufactured articles at an increasing rate. These products include consumer items such as pharmaceuticals, cosmetics, food, food packaging, and household products, among others. The same unique physical and chemical properties that make NP so attractive may be associated with their potentially hazardous effects on cells and tissues. Despite the large benefit ensured from the application of nanotechnology, many issues related to NP behavior and adverse effects are not fully understood or should be examined anew. The traditional hypothesis that NP exhibit different or additional hazards due to their ?nano? size has been challenged in recent years, and NP categorization according to their properties and toxicity mechanism has been proposed instead. Possible undesirable results of these capabilities are harmful interactions with biological systems and the environment, with the potential to generate toxicity. Both in vivo and in vitro studies have shown that NP are closely associated with toxicity by increasing intracellular reactive oxygen species (ROS) levels, and/or the levels of pro-inflammatory mediators. This review summarizes available data on NP toxicity in biological systems, with particular focus on oxidative stress and inflammation as the main mechanisms that lead to adverse health effects following NP exposure.Fil: Garces, Mariana Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Caceres, Lourdes Catalina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Chiappetta, Diego Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Tecnología Farmacéutica; ArgentinaFil: Magnani, Natalia Daniela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Evelson, Pablo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentin

Redox imbalance is associated to lung damage triggered by silver nanoparticles exposure

Along with the AgNP applications development, the concern about their possible toxicity has increasingly gained attention. As the respiratory system is one of the main exposure routes, the aim of this study was to evaluate the harmful effects developed in the lung after an acute AgNP exposure. In vivo studies using Balb/c mice intranasally instilled with 0.1 mg AgNP/kg b.w, were performed. 99mTc-AgNP showed the lung as the main organ of deposition, where, in turn, AgNP may exert barrier injury observed by increased protein content and total cell count in BAL samples. In vivo acute exposure showed altered lung tissue O2 consumption due to increased mitochondrial active respiration and NOX activity. Both O2 consumption processes release ROS triggering the antioxidant system as observed by the increased SOD, catalase and GPx activities and a decreased GSH/GSSG ratio. In addition, increased protein oxidation was observed after AgNP exposure. In A549 cells, exposure to 2.5 μg/mL AgNP during 1 h resulted in augment NOX activity, decreased mitochondrial ATP associated respiration and higher H2O2 production rate. Lung 3D tissue model showed AgNP-initiated barrier alterations as TEER values decreased and morphological alterations. Taken together, these results show that AgNP exposure alters O2 metabolism leading to alterations in oxygen metabolism lung toxicity. AgNP-triggered oxidative damage may be responsible for the impaired lung function observed due to alveolar epithelial injury.Fil: Garces, Mariana Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Magnani, Natalia Daniela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Pecorelli, Alessandra. Università di Ferrara; ItaliaFil: Calabró López, María Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Marchini, Timoteo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Caceres, Lourdes Catalina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Pambianchi, Erika. Università di Ferrara; ItaliaFil: Galdopórpora, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco; ArgentinaFil: Vico, Tamara Antonela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Salgueiro, María Jimena. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; ArgentinaFil: Zubillaga, Marcela Beatriz. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Moretton, Marcela Analía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Desimone, Martín Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco; ArgentinaFil: Alvarez, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Valacchi, Giuseppe. Università di Ferrara; ItaliaFil: Evelson, Pablo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentin

Ischemic postconditioning confers cardioprotection and prevents reduction of Trx-1 in young mice, but not in middle-aged and old mice

Thioredoxin-1 (Trx-1) is part of an antioxidant system that maintains the cell redox homeostasis but their role on ischemic postconditioning (PostC) is unknown. The aim of this work was to determine whether Trx-1 participates in the cardioprotective mechanism of PostC in young, middle-aged, and old mice. Male FVB young (Y: 3 month-old), middle-aged (MA: 12 month-old), and old (O: 20 month-old) mice were used. Langendorff-perfused hearts were subjected to 30 min of ischemia and 120 min of reperfusion (I/R group). After ischemia, we performed 6 cycles of R/I (10 s each) followed by 120 min of reperfusion (PostC group). We measured the infarct size (triphenyltetrazolium); Trx-1, total and phosphorylated Akt, and GSK3β expression (Western blot); and the GSH/GSSG ratio (HPLC). PostC reduced the infarct size in young mice (I/R-Y: 52.3 ± 2.4 vs. PostC-Y: 40.0 ± 1.9, p < 0.05), but this protection was abolished in the middle-aged and old mice groups. Trx-1 expression decreased after I/R, and the PostC prevented the protein degradation in young animals (I/R-Y: 1.05 ± 0.1 vs. PostC-Y: 0.52 ± .0.07, p < 0.05). These changes were accompanied by an improvement in the GSH/GSSG ratio (I/R-Y: 1.25 ± 0.30 vs. PostC-Y: 7.10 ± 2.10, p < 0.05). However, no changes were observed in the middle-aged and old groups. Cytosolic Akt and GSK3β phosphorylation increased in the PostC compared with the I/R group only in young animals. Our results suggest that PostC prevents Trx-1 degradation, decreasing oxidative stress and allowing the activation of Akt and GSK3β to exert its cardioprotective effect. This protection mechanism is not activated in middle-aged and old animals.Fil: Perez, María Virginia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiopatología Cardiovascular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: D'Anunzio, Verónica. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiopatología Cardiovascular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Mazo, Tamara. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiopatología Cardiovascular; ArgentinaFil: Marchini, Timoteo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Caceres, Lourdes Catalina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Evelson, Pablo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Gelpi, Ricardo Jorge. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiopatología Cardiovascular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Inhibition of endogenous thioredoxin-1 in the heart of transgenic mice does not confer cardioprotection in ischemic postconditioning

Thioredoxin-1 maintains the cellular redox status and decreases the infarct size in ischemia/reperfusion injury. However, whether the increase of thioredoxin-1 expression or its lack of activity modifies the protection conferred by ischemic postconditioning has not been yet elucidated. The aim was to evaluate if the thioredoxin-1 overexpression enhances the posctconditioning protective effect, and whether the lack of the activity abolishes the reduction of the infarct size. Wild type mice hearts, transgenic mice hearts overexpressing thioredoxin-1, and a dominant negative mutant (C32S/C35S) of thioredoxin-1 were used. The hearts were subjected to 30min of ischemia and 120min of reperfusion (Langendorff) (I/R group) or to postconditioning protocol (PostC group). The infarct size in the Wt-PostC group decreased in comparison to the Wt-I/R group (54.6±2.4 vs. 39.2±2.1%, p<0.05), but this protection was abolished in DN-Trx1-PostC group (49.7±1.1%). The ischemia/reperfusion and postconditioning in mice overexpressing thioredoxin-1 reduced infarct size at the same magnitude (35.9±2.1 and 38.4±1.3%, p<0.05 vs. Wt-I/R). In Wt-PostC, Trx1-I/R and Trx1- PostC, Akt and GSK3β phosphorylation increased compared to Wt-I/R, without changes in DN-Trx1 groups. In conclusion, given that the cardioprotection conferred by thioredoxin-1 overexpression and postconditioning, is accomplished through the activation of the Akt/GSK3β survival pathway, no synergic effect was evidenced. Thioredoxin-1 plays a key role in the postconditioning, given that when this protein is inactive the cardioprotective mechanism was abolished. Thus, diverse comorbidities or situations modifying the thioredoxin activity, could explain the absence of this strong mechanism of protection in different clinical situations.Fil: Perez, María Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: D'Anunzio, Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Mazo, Tamara Magali. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Marchini, Timoteo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Caceres, Lourdes Catalina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Evelson, Pablo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Gelpi, Ricardo Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentin

Role of transition metals present in air particulate matter on lung oxygen metabolism

Several epidemiological studies have shown a positive correlation between daily increases in airborne particulate matter (PM) concentration and the occurrence of respiratory and cardiovascular diseases. Transition metals present in air PM were associated with adverse health effects after PM exposure. The aim of this work was to study lung O2 metabolism after an acute exposure to transition metal-coated nanoparticles (NPs). Female Swiss mice (25 g) were intranasally instilled with a suspension of silica NP containing Ni (II), Cd (II), Fe (III), or Cr (VI) at 0, 0.01, 0.05, 0.1, and 1.0 mg metal/kg body weight. Lung O2 consumption was found to be significantly increased after the exposure to most doses of Ni-NP and Fe-NP, and the 0.05 mg metal/kg body weight dose of Cr-NP, while no changes were observed for Cd-NP. Lucigenin chemiluminescence (as an indicator of NADPH oxidase (NOX) activity) was evaluated in lung homogenates. Only Ni-NP and Fe-NP have shown the ability to induce a significant increase in lucigenin chemiluminescence. In order to establish the possible occurrence of pulmonary oxidative stress, TBARS levels and the GSH/GSSG ratio were determined. The higher doses of Ni-NP and Fe-NP were able to induce an oxidative stress condition, as shown by changes in both TBARS levels and the GSH/GSSG ratio. Taken together, the present results show differential effects for all the metals tested. These findings emphasize the importance of transition metals present air PM in PM adverse health effects, and contribute to the understanding of the pathological mechanisms triggered by the exposure to environmental PM.Fil: Magnani, Natalia Daniela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Marchini, Timoteo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Garces, Mariana Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Mebert, Andrea Mathilde. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco; ArgentinaFil: Caceres, Lourdes Catalina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Diaz, Luis Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco; ArgentinaFil: Desimone, Martín Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco; ArgentinaFil: Evelson, Pablo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentin

Selective TNF-α targeting with infliximab attenuates impaired oxygen metabolism and contractile function induced by an acute exposure to air particulate matter

Inflammation plays a central role in the onset and progression of cardiovascular diseases associated with the exposure to air pollution particulate matter (PM). The aim of this work was to analyze the cardioprotective effect of selective TNF-α targeting with a blocking anti-TNF- α antibody (infliximab) in an in vivo mice model of acute exposure to residual oil fly ash (ROFA). Female Swiss mice received an intraperitoneal injection of infliximab (10 mg/kg body wt) or saline solution, and were intranasally instilled with a ROFA suspension (1 mg/kg body wt). Control animals were instilled with saline solution and handled in parallel. After 3 h, heart O2 consumption was assessed by high-resolution respirometry in left ventricle tissue cubes and isolated mitochondria, and ventricular contractile reserve and lusitropic reserve were evaluated according to the Langendorff technique. ROFA instillation induced a significant decrease in tissue O2 consumption and active mitochondrial respiration by 32 and 31%, respectively, compared with the control group. While ventricular contractile state and isovolumic relaxation were not altered in ROFA-exposed mice, impaired contractile reserve and lusitropic reserve were observed in this group. Infliximab pretreatment significantly attenuated the decrease in heart O2 consumption and prevented the decrease in ventricular contractile and lusitropic reserve in ROFA-exposed mice. Moreover, infliximab-pretreated ROFA-exposed mice showed conserved left ventricular developed pressure and cardiac O2 consumption in response to a β-adrenergic stimulus with isoproterenol. These results provides direct evidence linking systemic inflammation and altered cardiac function following an acute exposure to PM and contribute to the understanding of PM-associated cardiovascular morbidity and mortality.Fil: Marchini, Timoteo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: D'Anunzio, Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Paz, Mariela Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni; ArgentinaFil: Caceres, Lourdes Catalina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Garces, Mariana Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Perez, María Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Tasat, Deborah Ruth. Universidad Nacional de San Martín. Escuela de Ciencia y Tecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Vanasco, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Magnani, Natalia Daniela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Gonzalez Maglio, Daniel Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni; ArgentinaFil: Gelpi, Ricardo Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Alvarez, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Evelson, Pablo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentin

Understanding the mechanism of silver nanoparticle toxicity

The development of silver nanoparticles (AgNP) applications increasedthe concern about their toxicity. As the respiratory system in one of theexposure routes, the aim of this study was to evaluate the AgNP harmfuleffects developed in lung. AgNP were able to cleave H2O2 leading to OHproduction. In A549 cells exposed to 2.5 μg/mL AgNP a decreasedmitochondrial basal and maximal respiration (p<0.01) were observedafter 3h, while an increased H2O2 production was observed after 1h(p<0.001), which in turn, increased the 4-HNE (p<0.01) and HO-1(p<0.01) levels after 24h. In an EpiAirway 3D tissue AgNP exposuredecreased the transepithelial electrical resistance (p<0.05). In vivo AgNPeffects were evaluated using Balb/c mice instilled with 0.1 mg AgNP/kgbody weight. Biodistribution evaluation showed the lung as the mainorgan of AgNP deposition, where 1h after AgNP exposure tissue O2consumption increased (p<0.05) due to increased NOX activity (p<0.05)and increased mitochondrial respiration (p<0.001) mainly by increasedcomplex I activity (p<0.01). Mitochondrial H2O2 production rateincreased (p<0.05) along with increased antioxidant enzymes activity(p<0.01) and decreased GSH/GSSG ratio. These results show that AgNPpresence in the lung may lead to oxidative damage and impairedepithelial function due to O2 metabolism alterations.Fil: Garces, Mariana Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Magnani, Natalia Daniela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Calabró López, María Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Marchini, Timoteo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Caceres, Lourdes Catalina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Salgueiro, Jimena. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Fisicomatemática. Cátedra de Física; ArgentinaFil: Galdopórpora, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco; ArgentinaFil: Zubillaga, Marcela Beatriz. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Fisicomatemática. Cátedra de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Moretton, Marcela Analía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Tecnología Farmacéutica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Desimone, Martín Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco; ArgentinaFil: Pecorelli, A.. North Carolina State University; Estados Unidos. Università di Ferrara; ItaliaFil: Alvarez, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Valacchi, Guissepe. North Carolina State University; Estados Unidos. Università di Ferrara; ItaliaFil: Evelson, Pablo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaAnnual Meeting Society for Free Radical Research EuropeFerraraItaliaSociety for Free Radical Research Europ

Oxidative metabolism in the cardiorespiratory system after an acute exposure to nickel-doped nanoparticles in mice

There is an increasing concern over the harmful effects that metallic nanoparticles (NP) may produce on human health. Due to their redox properties, nickel (Ni) and Ni-containing NP are particularly relevant. Hence, the aim of this study was to establish the toxicological mechanisms in the cardiorespiratory oxidative metabolism initiated by an acute exposure to Ni-doped-NP. Mice were intranasally instilled with silica NP containing Ni (II) (Ni-NP) (1 mg Ni (II)/kg body weight) or empty NP as control, and 1 h after exposure lung, plasma, and heart samples were obtained to assess the redox metabolism. Results showed that, NP were mainly retained in the lungs triggering a significantly increased tissue O2 consumption rate, leading to Ni-NP-increased reactive oxygen species production by NOX activity, and mitochondrial H2O2 production rate. In addition, an oxidant redox status due to an altered antioxidant system showed by lung GSH/GSSG ratio decreased, and SOD activity increased, resulting in an increased phospholipid oxidation. Activation of circulating polymorphonuclear leukocytes, along with GSH/GSSG ratio decreased, and phospholipid oxidation were found in the Ni-NP-group plasma samples. Consequently, in distant organs such as heart, Ni-NP inhalation alters the tissue redox status. Our results showed that the O2 metabolism analysis is a critical area of study following Ni-NP inhalation. Therefore, this work provides novel data linking the redox metabolisms alterations elicited by exposure to Ni (II) adsorbed to NP and cardiorespiratory toxicity.Fil: Garces, Mariana Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Marchini, Timoteo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Caceres, Lourdes Catalina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Calabró López, María Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Mebert, Andrea Mathilde. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco; ArgentinaFil: Tuttolomondo, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco; ArgentinaFil: Vico, Tamara Antonela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Vanasco, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Tesan, Fiorella. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Salgueiro, María Jimena. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Zubillaga, Marcela Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires; ArgentinaFil: Desimone, Martín Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni; ArgentinaFil: Valacchi, Giuseppe. Università di Ferrara; ItaliaFil: Alvarez, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Magnani, Natalia Daniela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Evelson, Pablo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentin

Chronic exposure to polluted urban air aggravates myocardial infarction by impaired cardiac mitochondrial function and dynamics

Air pollution exposure positively correlates with increased cardiovascular morbidity and mortality rates, mainly due to myocardial infarction (MI). Herein, we aimed to study the metabolic mechanisms underlying this association, focusing on the evaluation of cardiac mitochondrial function and dynamics, together with its impact over MI progression. An initial time course study was performed in BALB/c mice breathing filtered air (FA) or urban air (UA) in whole-body exposure chambers located in Buenos Aires City downtown for up to 16 weeks (n = 8 per group and time point). After 12 weeks, lung inflammatory cell recruitment was evident in UA-exposed mice. Interestingly, impaired redox metabolism, characterized by decreased lung SOD activity and increased GSSG levels and NOX activity, precede local inflammation in this group. At this selected time point, additional mice were exposed to FA or UA (n = 12 per group) and alveolar macrophage PM uptake and nitric oxide (NO) production was observed in UA-exposed mice, together with increased pro-inflammatory cytokine levels (TNF-α and IL-6) in BAL and plasma. Consequently, impaired heart tissue oxygen metabolism and altered mitochondrial ultrastructure and function were observed in UA-exposed mice after 12 weeks, characterized by decreased active state respiration and ATP production rates, and enhanced mitochondrial H2O2 production. Moreover, disturbed cardiac mitochondrial dynamics was detected in this group. This scenario led to a significant increase in the area of infarcted tissue following myocardial ischemia reperfusion injury in vivo, from 43 ± 3% of the area at risk in mice breathing FA to 66 ± 4% in UA-exposed mice (n = 6 per group, p < 0.01), together with a sustained increase in LVEDP during myocardial reperfusion. Taken together, our data unravel cardiac mitochondrial mechanisms that contribute to the understanding of the adverse health effects of urban air pollution exposure, and ultimately highlight the importance of considering environmental factors in the development of cardiovascular diseases.Fil: Marchini, Timoteo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Magnani, Natalia Daniela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Garces, Mariana Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Kelly, Jazmín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Paz, Mariela Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni; ArgentinaFil: Caceres, Lourdes Catalina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Calabró López, María Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Lasagni Vitar, Romina Mayra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Caltana, Laura Romina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Contin, Mario Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Tecnología Farmacéutica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Reynoso, Sofía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Lago, Néstor R.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Patología; ArgentinaFil: Vico, Tamara Antonela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Vanasco, Virginia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Wolf, Dennis. Albert Ludwigs University of Freiburg; AlemaniaFil: Tripodi, Valeria Paula. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Tecnología Farmacéutica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Gonzalez Maglio, Daniel Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni; ArgentinaFil: Alvarez, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Buchholz, Bruno. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Berra, Alejandro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Patología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Gelpi, Ricardo Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; ArgentinaFil: Evelson, Pablo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular. Universidad de Buenos Aires. Facultad Medicina. Instituto de Bioquímica y Medicina Molecular; Argentin