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

The role of mitochondria in inflammatory syndromes

Several authors have addressed the importance of mitochondrial function in inflammatory syndromes,as it may play a role in the genesis of tissue injury. Sepsis and exposition to environmental particles are examples of inflammatory conditions. Sepsis occurs with an exacerbated inflammatory response that damagestissue mitochondria and impairs bioenergetic processes. One of the current hypotheses for the molecular mechanisms underlying the complex condition of sepsis is that enhanced NO production and oxidative stress lead to mitochondrial dysfunction, bioenergetic derangement and organ failure. The mechanism of particulate matter-health effects are believed to involve inflammation and oxidative stress. Components in particles that elicit inflammation have been poorly investigated, although recent research points out to the contribution of compositional elements and particle size. Oxygen metabolism and mitochondrial function appear to be important areas of study in inflammatory conditions for clarifying molecular mechanisms involved.Fil: 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: 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: 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: 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: Cáseres, Lourdes. 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: Guaglianone, Alejandro. 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: 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; Argentin

Adenosine A1 receptors and mitochondria: targets of remote ischemic preconditioning

Adenosine is involved in classic preconditioning in most species and acts especially through adenosine A1 and A3 receptors. The aim of the present study was to evaluate whether remote ischemic preconditioning (rIPC) activates adenosine A1 receptors and improves mitochondrial function, thereby reducing myocardial infarct size. Isolated rat hearts were subjected to 30 min of global ischemia and 60 min of reperfusion [ischemia-reperfusion (I/R)]. In a second group, before isolation of the heart, a rIPC protocol (3 cycles of hindlimb I/R) was performed. Infarct size was measured with tetrazolium staining, and Akt/endothelial nitric oxide (NO) synthase (eNOS) expression/phosphorylation and mitochondrial function were evaluated after ischemia at 10 and 60 min of reperfusion. As expected, rIPC significantly decreased infarct size. This beneficial effect was abolished only when 8-cyclopentyl-1,3-dipropylxanthine (adenosine A1 receptor blocker) and NG-nitro-l-arginine methyl ester (NO synthesis inhibitor) were administered during the reperfusion phase. At the early reperfusion phase, rIPC induced significant Akt and eNOS phosphorylation, which was abolished by the perfusion with an adenosine A1 receptor blocker. I/R led to impaired mitochondrial function, which was attenuated by rIPC and mediated by adenosine A1 receptors. In conclusion, we demonstrated that rIPC limits myocardial infarct by activation of adenosine A1 receptors at early reperfusion in the isolated rat heart. Interestingly, rIPC appears to reduce myocardial infarct size by the Akt/eNOS pathway and improves mitochondrial function during myocardial reperfusion.Fil: Paez, Diamela Tatiana. 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: Garces, Mariana Soledad. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; 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: Bin, Eliana Pamela. 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: del Mauro, Julieta Sofía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Farmacología; 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: Höcht, Christian. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Farmacología; 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; ArgentinaFil: Donato, Pablo Martín. 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

Evaluación del impacto sobre la salud de nanopartículas inorgánicas

La creciente utilización de nanomateriales (NM), en especial las nanopartículas (NP), tanto en la industria como en productos de la vida cotidiana, ha creado el nuevo desafío de garantizar que su desarrollo, fabricación, producción, uso y desecho de este tipo de materiales se realicen de manera segura. En este contexto, la nanotoxicología, que estudia los mecanismos toxicológicos iniciados por exposición a NP, ha ganado relevancia. Las características fisicoquímicas de las NP, tales como la composición, carga y la capacidad de intervenir en reacciones que producen especies activas del O2 pueden determinar alguno de estos mecanismos. En lo que refiere a los mecanismos bioquímicos involucrados, la iniciación de procesos inflamatorios junto con la ocurrencia de estrés oxidativo, se mencionan como procesos involucrados en los mecanismos de daño luego de la exposición a NP inorgánicas. Es por ello que el objetivo general del presente trabajo de tesis fue estudiar los mecanismos mediante los cuales la exposición a NP de naturaleza inorgánica altera el metabolismo oxidativo y la formación de especies activas del O2, y llevan a daño tisular en pulmón y corazón. Para ello, se utilizó un modelo in vivo de exposición aguda a NiNP (1 mg Ni/kg peso), AgNP (0,1 mg AgNP/kg peso) o AuNP (0,1 mg AuNP/kg peso) por instilación intranasal en ratones. Para cumplimentar estos estudios se utilizaron además modelos in vitro de exposición a AgNP (2,5 µg AgNP/mL) en células de epitelio pulmonar A549 y tejido 3D de epitelio pulmonar.En el capítulo 1 se realizó la caracterización fisicoquímica de las NP. El análisis de las mismas fue esencial para correlacionar el tamaño, morfología, estabilidad, carga eléctrica y reactividad con su toxicidad.Las NiNP y AgNP mostraron la capacidad de producir radicales hidroxilo OH?, en reacciones de tipo Fenton.En el capítulo 2 se desarrollaron técnicas de marcación de NP para el estudio de la distribución biológica de las NP inorgánicas luego de la inhalación en modelos in vivo. En ese sentido, los resultados confirmaron al pulmón como órgano con mayor deposición de NP, sin evidencias de translocación a circulación sistémica en las dosis y tiempos evaluados. En el capítulo 3 se evaluó la capacidad de las diferentes NP inorgánicas de generar estrés oxidativo a nivel pulmonar luego de una exposición aguda. Los animales expuestos a NiNP y AgNP mostraron un aumento significativo en el consumo de O2 tisular, acompañados de cambios en el sistema antioxidante que desencadenó daño oxidativo a macromoléculas. En el capítulo 4 se profundizó el análisis del metabolismo del O2 pulmonar luego de la exposición de NiNP. El uso de inhibidores específicos permitió identificar a la mitocondria y a NOX como las principales fuentes del aumento en el consumo de O2, asociado a la inhalación de NiNP. Al menos en parte, este aumento se debe a la actividad NOX, ya que el grupo tratado con un inhibidor específico disminuyó significativamente el consumo de O2 del tejido entero. Por otro lado, al inhibir la cadena respiratoria mitocondrial mediante el uso de KCN, se observó una disminución del consumo de O2 lo que confirma a la mitocondria como fuente especies activas del O2. A nivel del tejido cardiaco, se observó una alteración en el metabolismo oxidativo, representada por una disminución en el consumo de O2 tisular, alteración en el estado redox y aumento en los niveles de TBARS. Los cambios observados en el corazón serían la consecuencia de una situación de estrés oxidativo e inflamación sistémica evidenciada por activación de PMN, alteración en el estado redox y aumento en los niveles de TBARS plasmáticos.En el capítulo 5 se evaluaron los mecanismos de daño iniciados por la exposición a AgNP. La actividad de NOX y la mitocondria también resultaron las principales fuentes de consumo de O2. Una aumentada actividad del complejo I podría explicar tanto el aumento del consumo de O2 mitocondrial como el incremente en los niveles de producción de H2O2. Sin embargo, no se observaron efectos extrapulmonares, a excepción de una disminución en la respiración activa mitocondrial. Por lo tanto, se estudiaron los mecanismos por los cuales las AgNP ejercen efectos tóxicos sobre el epitelio pulmonar. Un aumento en el número total de células junto con la cantidad de proteínas presentes en el lavado broncoalveolar de animales tratados con AgNP indicó alteraciones en la permeabilidad de la barrera, que podrían ser causadas por la pérdida en la integridad de las uniones celulares, evidenciadas en el modelo tridimensional de epitelio pulmonar a través de una disminución en la resistencia transepitelial eléctrica y de la expresión de la proteína ZO-1. En concordancia con los resultados obtenidos en los tejidos enteros, las células A549 mostraron una disminución en la respiración mitocondrial basal, máxima y asociada ATP. La exposición a AgNP también produjo la activación de NOX en estas células epiteliales, y sumado al aumento la producción de H2O2 mitocondrial, explicarían la ocurrencia de estrés oxidativo y la iniciación de una respuesta antioxidante observada a través del incremento en los marcadores de daño oxidativo a macromoléculas (4-HNE) y aumento en la expresión de la enzima antioxidante HO-1, respectivamente. En conjunto, estos resultados aportan evidencia nueva sobre los mecanismos toxicológicos que llevan a daño oxidativo a nivel cardiorespiratorio luego de la exposición a NP inorgánicas. Las características fisicoquímicas de las mismas le confieren la capacidad de alterar el metabolismo del O2, iniciando daño oxidativo y cambios del epitelio pulmonar que llevarían a alteraciones en la función pulmonar. Además, la respuesta a nivel local puede generar una respuesta fisiopatológica en órganos a distancia mediante una respuesta sistémica.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; 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

Myocardial triggers involved in remote ischemic preconditioning activation

It has been proposed that remote ischaemic preconditioning (rIPC) activates a parasympathetic neural pathway. However, the myocardial intracellular mechanism of rIPC remains unclear. Here, we characterized some of the intracellular signals participating as rIPC triggers. Isolated rat hearts were subjected to 30 min of global ischaemia and 120 min of reperfusion (Non-rIPC group). In a second group, before the isolation of the heart, an rIPC protocol (three cycles of hindlimb ischaemia?reperfusion) was performed. The infarct size was measured with tetrazolium staining. Expression/phosphorylation of Akt and endothelial nitric oxide synthase (eNOS) and mitochondrial H2O2 production were evaluated at the end of the rIPC protocol, before myocardial ischaemia?reperfusion. The rIPC significantly decreased the infarct size and induced Akt and eNOS phosphorylation. The protective effect on infarct size was abolished by cervical vagal section, l-NAME (an NO synthesis inhibitor) and 5-hydroxydecanoate (a mitochondrial ATP-dependent K+ channel blocker). Mitochondrial production of H2O2 was increased by rIPC, whereas it was abolished by cervical vagal section, l-NAME and 5-hydroxydecanoate. We conclude that rIPC activates a parasympathetic vagal pathway and a mechanism involving the phosphorylation of Akt and eNOS, the opening of mitocondrial TP-dependent K+ channels and the release of H2O2 by the mitochondria. All these phenomena occur before myocardial ischaemia and could act as triggers of rIPC.Fil: Donato, Pablo Martín. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiopatología Cardiovascular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Goyeneche, María. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiopatología Cardiovascular; 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: 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: Perez, María Virginia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiopatología Cardiovascular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: del Mauro, Julieta Sofía. 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: Höcht, Christian. 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: Rodríguez, Manuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiopatología Cardiovascular; 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

Urban air pollution induces alterations in redox metabolism and mitochondrial dysfunction in mice brain cortex

Previous reports indicate that the central nervous system (CNS) is a target of airpollution, causing tissue damage and functional alterations. Oxidative stress andneuroinflammation have been pointed out as possible mechanisms mediating these effects.The aim of this work was to study the chronic effects of urban air pollution on mice braincortex, focusing on oxidative stress markers, and mitochondrial function. Male 8-week-oldBALB/c mice were exposed to filtered air (FA, control) or urban air (UA) inside whole-bodyexposure chambers, located in a highly polluted area of Buenos Aires city, for up to 4 weeks.Glutathione levels, assessed as GSH/GSSG ratio, were decreased after 1 and 2 weeks ofexposure to UA (45% and 25% respectively vs. FA; p<0.05). A 38% increase in lipidperoxidation was found after 1 week of UA exposure (p<0.05). Regarding protein oxidation,carbonyl content was significantly increased at week 2 in UA-exposed mice, compared toFA-group, and an even higher increment was found after 4 weeks of exposure (week 2: 40%p<0.05, week 4: 54% p<0.001). NADPH oxidase (NOX) and glutathione peroxidase (GPx)activities were augmented at all the studied time points, while superoxide dismutase (Cu,Zn-SOD cytosolic isoform) and glutathione reductase (GR) activities were increased only after 4weeks of UA exposure (p<0.05).The increased NOX activity was accompanied with higherexpression levels of NOX2 regulatory subunit p47phox, and NOX4 (p<0.05). Also, UA miceshowed impaired mitochondrial function due to a 50% reduction in O2 consumption in activestate respiration (p<0.05), a 29% decrease in mitochondrial inner membrane potential(p<0.05), a 65% decrease in ATP production rate (p<0.01) and a 30% increase in H2O2production (p<0.01). Moreover, respiratory complexes I-III and II-III activities were decreasedin UA group (30% and 36% respectively vs. FA; p<0.05). UA exposed mice showedalterations in mitochondrial function, increased oxidant production evidenced by NOXactivation, macromolecules damage and the onset of the enzymatic antioxidant system.These data indicate that oxidative stress and impaired mitochondrial function may play a keyrole in CNS damage mechanisms triggered by air pollution.Fil: 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; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; ArgentinaFil: Garces, Mariana Soledad. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. 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: Cáceres, Lourdes. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. 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. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. 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. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. 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: Freire, Agustina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. 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: Vico, Tamara Antonela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. 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: Martinefski, Manuela Romina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Tecnología Farmacéutica; ArgentinaFil: Vanasco, Virginia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. 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: Tripodi, Valeria Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Tecnología Farmacéutica; ArgentinaFil: Berra, Alejandro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Departamento de Patología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Alvarez, Silvia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. 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. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica; Argentina. 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