Modulação da neurotransmissão colinérgica como resposta aos efeitos causados pela exposição a nanopartículas de óxido de ferro revestidas com dextran-aminado utilizando zebrafish (Danio rerio) como modelo de estudo

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Giovanna Medeiros Tavares de
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS
Texto Completo: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/5475
Resumo: Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) are of great interest in nanomedicine due to their capability to act simultaneously as a contrast agent in magnetic resonance imaging and as a targeted drug delivery system with good biocompatibility. At present, one of the biggest concerns about the use of SPIONs remains around its toxicity. For this reason, it is important to establish the safe upper limit for each use. In the present study, SPION coated with cross-linked and aminated dextran (CLIO-NH2) were synthesized by the co-precipitation method and characterized by transmission electron microscopy (TEM) and light scattering dynamics. The analysis of the elementary composition of the solution at the end of the synthesis was also performed. The magnetite core size was 5.5 ± 1.4 nm, on a concentration of 10 mg Fe-NPs/ml. We have evaluated the effects of different CLIO-NH2 doses (20, 50, 100, 140 and 200 mg/kg) as a function of time after exposure (one, 16, 24 and 48 hours) on AChE activity and ache expression in zebrafish brain. At tested concentrations, only the animals exposed to 200 mg/kg, and assessed 24 h after administration of the nanoparticles, have shown decreased AChE activity. These values returned to control levels after 48 h of exposition, indicating a transitory toxical effect. The RT-qPCR results suggested that inhibition of brain AChE is not directly related with the transcriptional control, and it was probably due to post-transcriptional events. Once ACh is recognized to play an important role in the regulation of locomotor control, we further evaluated parameters of zebrafish swimming activity. CLIO-NH2 at 200mg/kg, evaluated after 24 h, also impaired all the tested parameters of zebrafish swimming activity, i.e. decreased traveled distance, mean speed, number of line crossings, and turn angle. We further investigated the iron accumulation in zebrafish brain by ICP-MS, and a significant higher level of ferric iron was found in zebrafish brains exposed to CLIO-NH2. In summary, the results presented herein provide further experimental evidence that exposure to high doses of dextran-coated iron oxide nanoparticles can be transiently neurotoxic.
id P_RS_41d83400d5e7a75abf0c2f0631992797
oai_identifier_str oai:tede2.pucrs.br:tede/5475
network_acronym_str P_RS
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS
repository_id_str
spelling Bogo, Maurício ReisCPF:49162381091http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4782767J9CPF:01847866064http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4484201U3Oliveira, Giovanna Medeiros Tavares de2015-04-14T14:51:29Z2013-10-222013-07-24OLIVEIRA, Giovanna Medeiros Tavares de. Modulação da neurotransmissão colinérgica como resposta aos efeitos causados pela exposição a nanopartículas de óxido de ferro revestidas com dextran-aminado utilizando zebrafish (Danio rerio) como modelo de estudo. 2013. 100 f. Dissertação (Mestrado em Biologia Celular e Molecular) - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2013.http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/5475Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) are of great interest in nanomedicine due to their capability to act simultaneously as a contrast agent in magnetic resonance imaging and as a targeted drug delivery system with good biocompatibility. At present, one of the biggest concerns about the use of SPIONs remains around its toxicity. For this reason, it is important to establish the safe upper limit for each use. In the present study, SPION coated with cross-linked and aminated dextran (CLIO-NH2) were synthesized by the co-precipitation method and characterized by transmission electron microscopy (TEM) and light scattering dynamics. The analysis of the elementary composition of the solution at the end of the synthesis was also performed. The magnetite core size was 5.5 ± 1.4 nm, on a concentration of 10 mg Fe-NPs/ml. We have evaluated the effects of different CLIO-NH2 doses (20, 50, 100, 140 and 200 mg/kg) as a function of time after exposure (one, 16, 24 and 48 hours) on AChE activity and ache expression in zebrafish brain. At tested concentrations, only the animals exposed to 200 mg/kg, and assessed 24 h after administration of the nanoparticles, have shown decreased AChE activity. These values returned to control levels after 48 h of exposition, indicating a transitory toxical effect. The RT-qPCR results suggested that inhibition of brain AChE is not directly related with the transcriptional control, and it was probably due to post-transcriptional events. Once ACh is recognized to play an important role in the regulation of locomotor control, we further evaluated parameters of zebrafish swimming activity. CLIO-NH2 at 200mg/kg, evaluated after 24 h, also impaired all the tested parameters of zebrafish swimming activity, i.e. decreased traveled distance, mean speed, number of line crossings, and turn angle. We further investigated the iron accumulation in zebrafish brain by ICP-MS, and a significant higher level of ferric iron was found in zebrafish brains exposed to CLIO-NH2. In summary, the results presented herein provide further experimental evidence that exposure to high doses of dextran-coated iron oxide nanoparticles can be transiently neurotoxic.Nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPIONs) são de grande interesse na nanomedicina, devido à sua capacidade para agir, simultaneamente, como um agente de contraste em imagem por ressonância magnética e como um sistema de entrega de fármacos específicos, possuindo boa biocompatibilidade. Atualmente, uma das maiores preocupações com a utilização de SPIONs permanece em torno da sua toxicidade e, por esta razão, é importante estabelecer um limite de segurança para sua utilização. Neste estudo, SPIONs revestidas com dextran-aminado (CLIO-NH2) foram sintetizados pelo método de co-precipitação e caracterizadas por microscopia eletrônica de transmissão (MET) e dinâmica de espalhamento de luz. A análise da composição elementar da solução no final da síntese foi também realizada. O tamanho do núcleo de magnetite foi de 5,5 ± 1,4 nm, com uma concentração de 10 mg Fe-NPs/ml. Foram avaliados o efeito de diferentes doses de CLIO-NH2 (20, 50, 100, 140 e 200 mg/kg), após a exposição de CLIO-NH2 (em uma, 16, 24 e 48 h), sobre a atividade de AChE e sobre a expressão de ache em cérebro de peixe-zebra. Nas concentrações testadas, apenas os animais expostos a 200 mg/kg, testados 24 h após a administração das nanopartículas, demonstraram diminuição da atividade da AChE. Quarenta e oito horas após exposição a CLIO-NH2 os valores voltaram aos níveis controle, indicando um efeito tóxico transitório. Os resultados de RT-qPCR sugerem que a inibição da AChE no cérebro não está diretamente relacionada com o controle da transcrição e que esta relacionada com a modulação de eventos pós-transcricionais. Uma vez que a ACh é reconhecida por desempenhar um papel importante na regulação do controle locomotor, foram avaliados parâmetros da atividade da natação do peixe-zebra. CLIO-NH2, à 200 mg/kg, após 24 h de tratamento, também prejudicou todos os parâmetros testados de comportamento de nado, ocorrendo diminuição da distância percorrida, velocidade, número de cruzamentos de linha e ângulo de virada. Ainda foi analisado o acúmulo de ferro no cérebro de peixe-zebra, por ICP-MS, onde um nível significativamente maior de ferro férrico foi encontrado nos cérebros de peixe-zebra expostos a CLIO-NH2 nas mesmas condições experimentais (200 mg/kg e 24 h de exposição). Concluindo, os resultados apresentados fornecem evidências de que doses elevadas de nanopartículas de óxido de ferro, revestidas com dextran-aminado, podem produzir neurotoxicidade transitória, coincidente com níveis cerebrais elevados de ferro, bem como as alterações comportamentais.Made available in DSpace on 2015-04-14T14:51:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 451666.pdf: 1289575 bytes, checksum: 022edd4e2e930676c57fc69c0dc3e849 (MD5) Previous issue date: 2013-07-24application/pdfhttp://tede2.pucrs.br:80/tede2/retrieve/16534/451666.pdf.jpgporPontifícia Universidade Católica do Rio Grande do SulPrograma de Pós-Graduação em Biologia Celular e MolecularPUCRSBRFaculdade de BiociênciasBIOLOGIA MOLECULARBIOQUÍMICANEUROBIOLOGIANEUROTRANSMISSORESTOXICOLOGIAPEIXES - PESQUISASCNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOLOGIA GERALModulação da neurotransmissão colinérgica como resposta aos efeitos causados pela exposição a nanopartículas de óxido de ferro revestidas com dextran-aminado utilizando zebrafish (Danio rerio) como modelo de estudoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis819824693009663736060060036528317262667714info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RSinstname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)instacron:PUC_RSTHUMBNAIL451666.pdf.jpg451666.pdf.jpgimage/jpeg3941http://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/5475/3/451666.pdf.jpg4da30b610a1cd0fde8971abcf58148eaMD53TEXT451666.pdf.txt451666.pdf.txttext/plain146594http://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/5475/2/451666.pdf.txt696b8e8c7288bc89daff0e6fc155006bMD52ORIGINAL451666.pdfapplication/pdf1289575http://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/5475/1/451666.pdf022edd4e2e930676c57fc69c0dc3e849MD51tede/54752015-05-14 11:40:31.976oai:tede2.pucrs.br:tede/5475Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://tede2.pucrs.br/tede2/PRIhttps://tede2.pucrs.br/oai/requestbiblioteca.central@pucrs.br||opendoar:2015-05-14T14:40:31Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)false
dc.title.por.fl_str_mv Modulação da neurotransmissão colinérgica como resposta aos efeitos causados pela exposição a nanopartículas de óxido de ferro revestidas com dextran-aminado utilizando zebrafish (Danio rerio) como modelo de estudo
title Modulação da neurotransmissão colinérgica como resposta aos efeitos causados pela exposição a nanopartículas de óxido de ferro revestidas com dextran-aminado utilizando zebrafish (Danio rerio) como modelo de estudo
spellingShingle Modulação da neurotransmissão colinérgica como resposta aos efeitos causados pela exposição a nanopartículas de óxido de ferro revestidas com dextran-aminado utilizando zebrafish (Danio rerio) como modelo de estudo
Oliveira, Giovanna Medeiros Tavares de
BIOLOGIA MOLECULAR
BIOQUÍMICA
NEUROBIOLOGIA
NEUROTRANSMISSORES
TOXICOLOGIA
PEIXES - PESQUISAS
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOLOGIA GERAL
title_short Modulação da neurotransmissão colinérgica como resposta aos efeitos causados pela exposição a nanopartículas de óxido de ferro revestidas com dextran-aminado utilizando zebrafish (Danio rerio) como modelo de estudo
title_full Modulação da neurotransmissão colinérgica como resposta aos efeitos causados pela exposição a nanopartículas de óxido de ferro revestidas com dextran-aminado utilizando zebrafish (Danio rerio) como modelo de estudo
title_fullStr Modulação da neurotransmissão colinérgica como resposta aos efeitos causados pela exposição a nanopartículas de óxido de ferro revestidas com dextran-aminado utilizando zebrafish (Danio rerio) como modelo de estudo
title_full_unstemmed Modulação da neurotransmissão colinérgica como resposta aos efeitos causados pela exposição a nanopartículas de óxido de ferro revestidas com dextran-aminado utilizando zebrafish (Danio rerio) como modelo de estudo
title_sort Modulação da neurotransmissão colinérgica como resposta aos efeitos causados pela exposição a nanopartículas de óxido de ferro revestidas com dextran-aminado utilizando zebrafish (Danio rerio) como modelo de estudo
author Oliveira, Giovanna Medeiros Tavares de
author_facet Oliveira, Giovanna Medeiros Tavares de
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Bogo, Maurício Reis
dc.contributor.advisor1ID.fl_str_mv CPF:49162381091
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4782767J9
dc.contributor.authorID.fl_str_mv CPF:01847866064
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4484201U3
dc.contributor.author.fl_str_mv Oliveira, Giovanna Medeiros Tavares de
contributor_str_mv Bogo, Maurício Reis
dc.subject.por.fl_str_mv BIOLOGIA MOLECULAR
BIOQUÍMICA
NEUROBIOLOGIA
NEUROTRANSMISSORES
TOXICOLOGIA
PEIXES - PESQUISAS
topic BIOLOGIA MOLECULAR
BIOQUÍMICA
NEUROBIOLOGIA
NEUROTRANSMISSORES
TOXICOLOGIA
PEIXES - PESQUISAS
CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOLOGIA GERAL
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOLOGIA GERAL
description Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) are of great interest in nanomedicine due to their capability to act simultaneously as a contrast agent in magnetic resonance imaging and as a targeted drug delivery system with good biocompatibility. At present, one of the biggest concerns about the use of SPIONs remains around its toxicity. For this reason, it is important to establish the safe upper limit for each use. In the present study, SPION coated with cross-linked and aminated dextran (CLIO-NH2) were synthesized by the co-precipitation method and characterized by transmission electron microscopy (TEM) and light scattering dynamics. The analysis of the elementary composition of the solution at the end of the synthesis was also performed. The magnetite core size was 5.5 ± 1.4 nm, on a concentration of 10 mg Fe-NPs/ml. We have evaluated the effects of different CLIO-NH2 doses (20, 50, 100, 140 and 200 mg/kg) as a function of time after exposure (one, 16, 24 and 48 hours) on AChE activity and ache expression in zebrafish brain. At tested concentrations, only the animals exposed to 200 mg/kg, and assessed 24 h after administration of the nanoparticles, have shown decreased AChE activity. These values returned to control levels after 48 h of exposition, indicating a transitory toxical effect. The RT-qPCR results suggested that inhibition of brain AChE is not directly related with the transcriptional control, and it was probably due to post-transcriptional events. Once ACh is recognized to play an important role in the regulation of locomotor control, we further evaluated parameters of zebrafish swimming activity. CLIO-NH2 at 200mg/kg, evaluated after 24 h, also impaired all the tested parameters of zebrafish swimming activity, i.e. decreased traveled distance, mean speed, number of line crossings, and turn angle. We further investigated the iron accumulation in zebrafish brain by ICP-MS, and a significant higher level of ferric iron was found in zebrafish brains exposed to CLIO-NH2. In summary, the results presented herein provide further experimental evidence that exposure to high doses of dextran-coated iron oxide nanoparticles can be transiently neurotoxic.
publishDate 2013
dc.date.available.fl_str_mv 2013-10-22
dc.date.issued.fl_str_mv 2013-07-24
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2015-04-14T14:51:29Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv OLIVEIRA, Giovanna Medeiros Tavares de. Modulação da neurotransmissão colinérgica como resposta aos efeitos causados pela exposição a nanopartículas de óxido de ferro revestidas com dextran-aminado utilizando zebrafish (Danio rerio) como modelo de estudo. 2013. 100 f. Dissertação (Mestrado em Biologia Celular e Molecular) - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2013.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/5475
identifier_str_mv OLIVEIRA, Giovanna Medeiros Tavares de. Modulação da neurotransmissão colinérgica como resposta aos efeitos causados pela exposição a nanopartículas de óxido de ferro revestidas com dextran-aminado utilizando zebrafish (Danio rerio) como modelo de estudo. 2013. 100 f. Dissertação (Mestrado em Biologia Celular e Molecular) - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2013.
url http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/5475
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.program.fl_str_mv 8198246930096637360
dc.relation.confidence.fl_str_mv 600
600
dc.relation.department.fl_str_mv 36528317262667714
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular
dc.publisher.initials.fl_str_mv PUCRS
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
dc.publisher.department.fl_str_mv Faculdade de Biociências
publisher.none.fl_str_mv Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS
instname:Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)
instacron:PUC_RS
instname_str Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)
instacron_str PUC_RS
institution PUC_RS
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS
bitstream.url.fl_str_mv http://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/5475/3/451666.pdf.jpg
http://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/5475/2/451666.pdf.txt
http://tede2.pucrs.br/tede2/bitstream/tede/5475/1/451666.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 4da30b610a1cd0fde8971abcf58148ea
696b8e8c7288bc89daff0e6fc155006b
022edd4e2e930676c57fc69c0dc3e849
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS - Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)
repository.mail.fl_str_mv biblioteca.central@pucrs.br||
_version_ 1799765308469149696