(PhysOrg.com) -- L'uso di nanoparticelle in medicina è in costante aumento ed è importante comprendere gli effetti che queste particelle potrebbero avere sui tessuti umani e sulla salute in generale.

Gli scienziati hanno dimostrato che le molecole di segnalazione che danneggiano il DNA delle cellule cresciute al di sotto di una barriera vengono trasmesse solo quando la barriera è spessa più di uno strato e il danno al DNA e il rilascio di citochine vengono segnalati attraverso la barriera.

La ricerca è stata condotta da un team dell'Università di Bristol e colleghi, ed è pubblicato in Nanotecnologia della natura .

Il team ha creato una barriera cellulare coltivando cellule BeWo, un tipo di linea cellulare ampiamente utilizzata per modellare la barriera placentare, su un supporto di membrana porosa. Hanno creato un monostrato e una barriera a doppio strato coltivando le cellule per quattro e sette giorni, rispettivamente.

La membrana è stata inserita in un pozzetto di una piastra di coltura cellulare in modo che fosse sospesa a pochi millimetri sopra la superficie inferiore dove cresceva un diverso tipo di cellula. La parte superiore della barriera è stata esposta a nanoparticelle e il danno al DNA è stato misurato nelle cellule sottostanti.

Contrariamente a quanto previsto dal team, le molecole di segnalazione che danneggiano il DNA delle cellule cresciute al di sotto della barriera sono state trasmesse solo attraverso barriere a doppio e multistrato, ma non barriere monostrato.

Il team di ricerca ha anche coltivato cellule epiteliali corneali su una membrana, come monostrato per tre giorni, per determinare se la segnalazione osservata per le barriere cellulari del trofoblasto fosse cellula-specifica. Simile ai risultati di BeWo, È stato osservato un danno al DNA nei fibroblasti, le cellule del tessuto connettivo, al di sotto delle barriere a doppio strato esposte alle nanoparticelle, ma non al di sotto delle barriere monostratificate.

Il team di ricerca ha precedentemente dimostrato che le nanoparticelle metalliche danneggiavano il DNA nelle cellule dall'altra parte di una barriera cellulare. Le nanoparticelle non hanno causato danni passando attraverso la barriera, ma ha generato molecole di segnalazione all'interno delle cellule della barriera che sono state poi trasmesse per causare danni nelle cellule dall'altra parte della barriera.

Dottor Patrick Case, Consulente Senior Lecturer in Chirurgia e Patologia Ortopedica nella Scuola di Scienze Cliniche e autore senior dello studio, ha affermato:“Se l'importanza dello spessore della barriera nella segnalazione è una caratteristica generale per tutti i tipi di barriere, i nostri risultati possono offrire un principio con cui limitare gli effetti negativi dell'esposizione alle nanoparticelle e offrire nuovi approcci terapeutici”.

Dottor Aman Sood, Assistente di ricerca presso la Scuola di Scienze Cliniche e autore principale dell'articolo, ha dichiarato:“Volevamo testare se questi effetti indiretti delle nanoparticelle potessero variare per i diversi tipi di barriera. Utilizzando in vitro, modelli ex vivo e in vivo, la nostra ricerca ha dimostrato che gli effetti indiretti delle nanoparticelle dipendono dallo spessore della barriera cellulare.

“Barriere a doppio o multistrato consentono alla segnalazione dannosa del DNA di causare tossicità indiretta, mentre le barriere monostrato no. I nostri risultati hanno implicazioni significative per la nanotossicologia».

Le barriere cellulari offrono un'importante protezione contro l'esposizione alle particelle ed esistono in diverse forme morfologiche all'interno del corpo. Per esempio, la barriera epiteliale corneale, che insieme al film lacrimale previene gli agenti patogeni, allergeni e irritanti dall'entrare nell'occhio, è multistrato.

Però, la barriera ematoencefalica, che limita la diffusione di oggetti microscopici come i batteri nel liquido cerebrospinale, consiste in una barriera monostratificata di cellule endoteliali supportata da piedi terminali astrocitici. La barriera placentare regola lo scambio di sostanze tra il sangue fetale e materno e si altera nell'aspetto durante la gravidanza.

I risultati suggeriscono che le nanoparticelle possono causare danni indiretti al DNA in vitro attraverso il trofoblasto e le barriere corneali, e causano il rilascio di citochine e chemochine attraverso le barriere corneali.

Il team di ricerca ha dimostrato che la tossicità indiretta è possibile nei topi e dal tessuto placentare umano. I risultati suggeriscono che i segnali per il danno al DNA possono attraversare le barriere cellulari attraverso un percorso che coinvolge le giunzioni gap. Però, il tema comune è che questi tipi di segnalazione sono stati notati solo quando le barriere erano a doppio o multistrato. Se questa è una caratteristica generale per tutte le barriere, offre un principio da applicare alla nanotossicità che potrebbe non solo limitare gli effetti negativi dell'esposizione alle nanoparticelle, ma potrebbe anche offrire alcune nuove possibilità terapeutiche.

Questo progetto è stato sostenuto dal Wellcome Trust e da una sovvenzione del Medical Research Council.