In Vitro Hodnocení Koloidní Stříbro na Imunitní Funkce: Antilymphoproliferative Aktivity
- Abstrakt
- 1. Úvod
- 2. Materiály a metody
- 2.1. Koloidní stříbro (AgC)
- 2.2. Činidla
- 2.3. Charakterizace AgC
- 2.4. Izolace Mononukleárních Buněk Periferní Krve (PBMC)
- 2.5. Životaschopnost buněk
- 2.6. Test cytokinů
- 2.7. Proliferace a test IL-2
- 2.8. Stanovení Dusitanů/Dusičnanů Výroby
- 2.9. Průtoková Cytometrie Analýza Buněčné Povrchové Antigeny
- 2.10. FITC-Dextran Příjmu
- 2.11. Statistická analýza
- 3. Výsledky
- 3.1. Koloidní Stříbro Charakterizace
- 3.2. Stanovení buněčné proliferace a produkce IL-2
- 3.3. Cytotoxický Účinek AgC na Lymfoidní Leukémie a Nádorových Buněčných Linií,
- 3.4. Cytokin Stanovení
- 3.5. Fenotypizační na Povrchu Buněk Značky
- 3.6. Peroxynitrites a Uptake FITC-Dextran Stanovení
- 4. Diskuse
- konkurenční zájmy
- Poděkování
Abstrakt
Koloidní stříbro (AgC) je v současné době používán lidmi, a to může být internalizovány prostřednictvím inhalace, injekce, požití a kontaktu s kůží. Existují však omezené informace o imunologické aktivitě; je zapotřebí více vyšetřování pomocí koloidního stříbra. V této studii byly účinky AgC (17.5 ng / mL) na imunologických parametrech (proliferace a imunofenotypizace) s použitím mononukleárních buněk lidské periferní krve (PBMC) a makrofágů (fagocytóza) a cytotoxicita na buněčných liniích leukémie a lymfomu (1,75 až 17,5 ng/mL). AgC byl pozorován významně () pokles interleukin-2 (IL-2) výroba a šíření vyvolané phytohemagglutinin nebo concanavalin A v PBMC bez ovlivnění jeho životaschopnost buněk, ale s cytotoxický účinek na rakovinné buňky. IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, INF-γ a IL-17A produkce cytokinů a CD3+, CD3−CD19+, CD3+CD4+, CD3+CD8+, CD16+CD56+ PBMC fenotypy nebyly ovlivněny AgC. Tato studie ukazuje, že koloidní stříbro je neškodný a netoxický pro buňky imunitního systému a jeho schopnost interferovat s imunitní odpověď tím, že snižuje buněčnou proliferaci při stimulaci s mitogens prokázal antilymphoproliferative potenciál AgC.
1. Úvod
Bioaktivity látek byla podrobena detekční kontrole identifikovat vlastnosti týkající se stimulace, protinádorové, nebo antiproliferativní působení . Výrobky s touto aktivitou byly použity v klinické praxi k léčbě rakoviny nebo onemocnění souvisejících se zánětem, jako je autoimunita. Stříbrné výrobky se používají po tisíce let pro hygienu a jako antimikrobiální látky. Od roku 1964, koloidní stříbro (AgC) byl registrován jako biocidní materiál ve Spojených Státech, v Mexiku, AgC je běžně používán jako dezinfekční prostředek vody a potravin pro lidskou spotřebu . Obecně jsou tyto produkty směsí kovových nanočástic s oxidačním stavem nula (Ag + 0) a solí stříbra s oxidačními stavy Ag+1, +2 nebo +3 . Existují studie, které naznačují, že antibakteriální a protinádorové vlastnosti závisí na oxidačních stavech stříbra . Nanočástice stříbra (AgNPs) a ionty stříbra (Ag+) mají různé úrovně toxicity vzhledem k jejich povrchní starosti interakce. Stříbrné ionty jsou více toxické, protože mohou komunikovat s negativní skupiny bílkovin, produkují strukturální změny na buněčné membrány a cytoplazmatické proteiny, zatímco AgNPs mohou interagovat s DNA, což způsobuje poškození a strukturální blokování; některé studie navrhují, že tyto nanostruktury mohou produkovat zvýšenou toxicitu na dlouhé časy expozice vzhledem k tomu, že AgNPs ve vodných roztocích může oxidovat a uvolňovat stříbrné ionty; úspěšné použití koloidní stříbro řešení může být vysvětleno tím, že tato akce mechanismus . Protinádorová aktivita AgC na rakovinných buňkách MCF-7 je pravděpodobně způsobena indukovanou apoptózou snížením aktivity laktátdehydrogenázy a zvýšením aktivity superoxiddismutázy; naproti tomu v pbmc aktivita laktátdehydrogenázy poklesla s AgC, ale nekorelovala s buněčnou smrtí . Existují vzácné vědecké informace o imunologických a rakovinných parametrech u lidí, pokud jde o účinky koloidního stříbra, jako směsi nanočástic a iontů, ve srovnání s výzkumem nanočástic stříbra. Tato studie byla navržena tak, aby prozkoumala antiproliferativní vlastnosti koloidní stříbro a jeho působení na buněčné imunofenotypizace, produkce cytokinů, a fagocytózy na PBMC.
2. Materiály a metody
2.1. Koloidní stříbro (AgC)
koloidní stříbro stabilizované Grenetinem bylo zakoupeno od společnosti MICRODYN (México) jako 0,35% zásobní roztok. To byl sterilizován filtrací (0,2 µm filtr, Millipore, USA) a zředí na koncentraci 10,5 µg/mL RPMI-1640, doplněným 10% FBS pro in vitro.
2.2. Činidla
Phytohemagglutinin (používá se v dávce 5 µg/mL) a concanavalin A (používá se v dávce 5 µg/mL) byly zakoupeny od Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA). Doxorubicin (LEMERY. S. a. de C. V., México) byl uložen jako 3,4 mM zásobní roztok v RPMI 1640 při pokojové teplotě a LPS (E. coli 0111:B4, Sigma-Aldrich) byl připraven na 10 ng/mL k léčbě lidských mononukleárních buněk periferní krve.
2.3. Charakterizace AgC
morfologie koloidního stříbra byla zkoumána elektronovým mikroskopem s emisemi pole (sem) (Nova NANOSEM200 FEI). Koloidní roztok (50 µL) se umístí na uhlíkovou pásku a suší se při pokojové teplotě. Nanočástic velikost a distribuce měření byla stanovena pomocí dynamického rozptylu světla (DLS) provádí nanosizer NS 90 Malvern Instruments (Malvern Instruments, UK), velikost distribuce dána DLS byly hlášeny jako procento intenzity, a výsledky byly prezentovány jako průměr z nejméně tří měření. Rezonanční plazmon měřený UV-vis byl pozorován v rozmezí 300 až 600 nm pomocí NanoDrop spektrofotometru 2000 (Thermo Fisher Scientific).
2.4. Izolace Mononukleárních Buněk Periferní Krve (PBMC)
Krev od zdravých lidských dobrovolníků bylo získáno heparinizovaným stříkačky a umístěny do sterilních polypropylenových zkumavek. PBMC byly dále izolovány centrifugací histopaque 1,077 s gradientem hustoty při 400 g po dobu 30 minut při 25°C (Sigma-Aldrich). PBMC byly promyty dvakrát s RPMI 1640 médiu doplněném o 10% fetální bovinní sérum (FBS) a 1% antibiotikum-antimykotický roztok (uvedené jako kompletní RPMI médium) na 250 g po dobu 10 min při 25°C.
2.5. Životaschopnost buněk
PBMC byla upravena na 1 x 106 buněk/mL v kompletním RPMI médiu, a 17,5 ng/mL koloidní stříbro bylo přidáno a inkubovány po dobu 72 h při 37°C a 5% CO2 atmosféře. Potom se supernatant odstraní centrifugací při 250 g. buňky se pak dvakrát promyjí kompletním RPMI médiem. Životaschopnost buněk byla stanovena kolorimetrickým testem redukce MTT a optické hustoty vyplývající z produkce formazanu byly odečteny při 570 nm. Životaschopnost buněk byla vyjádřena jako procentuální životaschopnost ve srovnání s neléčenou kontrolou. Výsledky byly uvedeny jako průměr ± SD tří nezávislých experimentů.
K562 (chronická myeloidní leukémie), MOLT-4 (akutní lymfoblastická leukémie), Ramos (Burkittův lymfom), a L5178Y (lymfom) nádorové buněčné linie byly zakoupeny z American Type Culture Collection (ATCC, Manassas, VA, USA) a uchovávány v kompletním RPMI médiu. Buňky byly pěstovány při teplotě 37°C a 5% CO2 atmosféry. Rakovinné buněčné linie (5 × 103 buněk / jamka) byly naneseny na 96 jamkové destičky a inkubovány po dobu 24 hodin při 37°C v 5% atmosféře CO2.
po inkubaci bylo kultivační médium odstraněno a koloidní stříbro bylo přidáno v koncentracích v rozmezí od 1,75 do 17,5 ng / ml. Destičky se potom inkubovaly po dobu 5 hodin při 37°C a 5% CO2 atmosféře. Poté byl supernatant odstraněn a buňky byly dvakrát promyty médiem RPMI 1640. Životaschopnost buněk byla stanovena na trypanovou modř metoda vyloučení, a cytotoxicita byla vyjádřena jako 50% (LD50) a 100% (LD100) buňky, inhibice růstu, ve srovnání s neošetřenou kontrolou. Výsledky byly uvedeny jako průměr ± SD tří nezávislých experimentů.
2.6. Test cytokinů
Supernatanty z PBMC ošetřeného AgC byly analyzovány na hladiny cytokinů. IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, IFN-γ, TNF-α, a IL-17A lidských cytokinů byly stanoveny pomocí průtokové cytometrie (Accuri C6, BD Bioscience, CA, USA), pomocí CBA Th1/Th2/Th17 Cytokinů Kit BD™ (BD Bioscience, Bedford, MA, USA), následující pokyny výrobce. Analýza sady CBA Flex byla provedena pomocí softwaru fcap array v1.0 (Soft Flow Inc., USA). Hodnoty bílkovin byly převedeny na proteinové standardy NIBSC / WHO pro další srovnání.
2.7. Proliferace a test IL-2
pbmc byly izolovány centrifugací s gradientem hustoty Histopaque, třikrát promyty PBS a resuspendovány v ředidle C při 106 buňkách / ml. Suspenze buněk byla poté se zředí stejným objemem 2,5 mM barvivo PKH26 skladem (Sigma, St. Louis, MO), připravené v Ředidlo C, inkubovány po dobu 3 min při teplotě místnosti, pak se přidají do stejného objemu FBS, a inkubovány při pokojové teplotě po dobu dalších 2 min zastavit označování, v souladu s “Rimaniol et al., 2003 .”Poté, PBMC byly upraveny v koncentraci 1 x 106 buněk/mL, zacházet s koloidní stříbro v koncentraci 17,5 ng/mL, PHA nebo Con A, a inkubovány po dobu 72 h při 37°C a 5% CO2 atmosféře; buněčné proliferace byla stanovena pomocí průtokové cytometrie. Množství IL-2 obsah v supernatanty z PBMC byly měřeny pomocí Lidského IL-2 Vysokou Citlivost ELISA kitu (limit detekce o 0,4 pg/mL) a používá podle pokynů výrobce (eBiosciences, Vídeň, Rakousko).
2.8. Stanovení Dusitanů/Dusičnanů Výroby
Dusitanů a dusičnanů, hladina byla měřena pomocí kolorimetrické Griessova reakce pomocí nitrát reduktázy (Dusičnanu/Dusitanu Kolorimetrický Test Kit Cayman, USA) podle pokynů výrobce. Hladiny dusitanů/dusičnanů v séru byly vyjádřeny jako nM / 200 µL.
2.9. Průtoková Cytometrie Analýza Buněčné Povrchové Antigeny
PBMC byly upraveny v koncentraci 1 x 106 buněk/mL a zacházet s koloidní stříbro v koncentraci 17,5 ng/mL a destičky byly inkubovány po dobu 72 h při 37°C a 5% CO2 atmosféře. Poté, buňky byly získány centrifugací při 600 g po dobu 10 minut a jednu sadu protilátek CD3 FITC/CD8 PE/průkazu cd45+, a PerCP/CD4 APC, nebo další sadu protilátek CD3 FITC/CD16+, CD56 PE/průkazu cd45, a PerCP/CD19 APC (BD Multitest IMK Kit) byly přidány a inkubovány 15 minut při pokojové teplotě ve tmě. Erytrocyty byly poté lyzovány přidáním 450 µL lyzačního roztoku 1x BD FACS™ a inkubací 15 minut při pokojové teplotě ve tmě. Vzorky byly poté připraveny k analýze na cytometru. Akvizice byla provedena na nástroji Accuri C6 BD pomocí softwaru Bd Multiset se softwarem Bd Worklist Manager. Automatizovaná brána byla použita pro snadnou analýzu každé podskupiny populace.
2.10. FITC-Dextran Příjmu
Dendritické buňky (DCs) byly vytvořeny z PBMC a nechá se držet 0,22 µm filtr-limitován kultivační lahve (TPP, Německo). Po 2 h při 37°C nonadherent buňky byly odstraněny, a přilnavý monocyty byly následně kultivovány po dobu 5 dní v RPMI-1640 doplněným 10% FBS a 800 Iu/mL rhuGM-CSF (Peprotech, México) a 50 ng/mL IL-4 (Peprotech, México). Poté byly buňky ošetřeny koloidním stříbrem v koncentracích 17,5 ng / mL a inkubovány po dobu 72 hodin při 37°C a 5% CO2 atmosféře. DCs endocytóza byla hodnocena inkubací 1 × 106 buněk, 1 mg/mL FITC-Dextran (BD) po dobu 30 min při 37°C. Po promytí byly buňky analyzovány pomocí průtokové cytometrie. Kontroly zahrnovaly zkumavky inkubované s FITC-dextranem při 4°C k inhibici endocytárního procesu a bazální vychytávání prováděné v 0-časovém bodě. Příjem byl kvantifikován analýzou FACS (10 000 buněk na bod). Životaschopnost byla stanovena technikou vyloučení trypan blue.
2.11. Statistická analýza
výsledky byly hodnoceny pomocí ANOVA a medián hladiny cytokinů mezi léčbami byly porovnány pomocí Mann-Whitneyho testu.
3. Výsledky
3.1. Koloidní Stříbro Charakterizace
charakterizaci koloidní stříbro rozpuštěné ve vodě a médium pro kultivaci buněk byla analyzována pomocí dynamického rozptylu světla (DLS); koloidní stříbro rozpuštěné ve vodě ukázal průměrnou velikost 100 nm s polydispersity index 0,2; koloidní stříbro rozpuštěné v buněčné kultuře střední ukázal průměrnou velikost 155 nm a polydispersity index 0,23 (Obrázky 1(a) a 1(b)). SEM obrázek ukázal populaci částic rozpuštěných ve vodě s velikostí částic mezi 50 a 190 nm (Obrázky 1 (c) a 1 (d)); koloidní stříbro rozpuštěné v buněčné kultuře střední ukázala kombinace nanočástic a některé stříbrné soli (Čísla 1(e) a 1(f)); nicméně, průměrná velikost získaný DLS koreluje s histogram částic a charakteristické plasmon rezonance (Obrázky 1(g), 1(h), a 1(i)). Analýza koloidní stříbro naznačuje, že toto řešení má semispherical tvar a heterogenní populaci, kterou tvoří nanočástice a cluster tvořen stříbrné soli. Jakmile byl AGC charakterizován, přistoupili jsme k vyhodnocení různých biologických účinků.
3.2. Stanovení buněčné proliferace a produkce IL-2
Nejprve jsme zjistili, zda cytotoxická dávka dříve používaná v buňkách rakoviny prsu ovlivňuje funkce lymfocytů nebo makrofágů. Výsledky ukázaly, že koloidní stříbro léčba neovlivňuje významně () PBMC proliferaci buněk a krvinek, a procedury s mitogens Con A nebo PHA výrazně () zvýšené proliferaci buněk a počet buněk, ve srovnání s variantou bez ošetření; zajímavé je, že kombinovaná léčba s AgC/Con A nebo AgC/PHA výrazně () snížila proliferaci buněk a buněk (obrázky 2 a 3) na PBMC. Podobné výsledky byly pozorovány pomocí průtokové cytometrie a fluorescenční mikroskopie s využitím fluorescenční barvivo PKH26 (ovládání (94%), Con (165%), PHA (156%), AgC (91%), AgC + Con (80%), a AgC + PHA (77%)) (Obrázky 3, 4 a 5). Kromě toho, AgC léčba neměla vliv na IL-2 produkce v porovnání s kontrolou (15 pg/mL) (), ale zvýšení IL-2 produkce byla nalezena při PBMC byly stimulovány pomocí PHA (176 pg/mL) nebo Con A (150 pg/mL), a procedury s AgC + Con (15 pg/mL), nebo AgC + PHA (13 pg/mL) snížil IL-2 produkce () (viz Obrázek 4).
()
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
3.3. Cytotoxický Účinek AgC na Lymfoidní Leukémie a Nádorových Buněčných Linií,
Naše výsledky potvrdily antiproliferativní a cytotoxické vlastnosti AgC na leukemické (Molt-4 a K562) a lymfom z buněk (Ramos a L5178Y) v závislosti na dávce (1.75 na 17,5 ng/mL) () (Obrázek 6).
3.4. Cytokin Stanovení
Kromě AgC léčba neměla vliv na produkci () IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, IFN-γ, IL-17A (0 pg/mL), nebo TNF-α (5.84 pg/mL) ve srovnání s neošetřenou kontrolou. Léčba LPS použitá jako pozitivní kontrola však vyvolala vysokou produkci všech hodnocených cytokinů (Tabulka 1).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Poznámky. Celková produkce IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, TNF, INF-a IL-17A po léčbě AgC nebo LPS byla použita jako pozitivní kontrola. Data představují střední ± směrodatnou odchylku tří nezávislých experimentů. . AgC, koloidní stříbro; LPS, lipopolysacharid. |
3.5. Fenotypizační na Povrchu Buněk Značky
Naše výsledky prokázaly, že AgC léčba neměla vliv na procentuální vyjádření buněčné populace CD3+ (79.7%), CD3−CD19+ (10.2%), CD3+CD4+ (52.2%), CD3+CD8+ (o 33,9%), a CD16+CD56+ (o 7,6%), ve srovnání s kontrolou () (Tabulka 2).
|
|||||||||||||||||||||||||||
Poznámky. Reprezentativní průtoková cytometrická analýza lymfoidních podskupin z PBMC. Data představují střední ± směrodatnou odchylku tří nezávislých experimentů. AgC, koloidní stříbro. |
3.6. Peroxynitrites a Uptake FITC-Dextran Stanovení
koloidní stříbro léčby (99%) nemá vliv na životaschopnost dendritické buňky (Obrázek 7(a)) nebo úrovně peroxynitrites hodnoceny (viz Obrázek 7(b)), ale zvýšilo procento fagocytózy (Obrázek 7(c)), ve srovnání s kontrolou ().
()
(b)
(c)
(a)
(b)
(c)
4. Diskuse
je známo, že několika chemoterapeutik používaných v léčbě rakoviny (cyklofosfamid, vinkristin, vinblastin, bleomycin, a cisplatinum), které mají antiproliferativní a cytotoxické účinky, ale při nízkých dávkách mohou stimulovat imunitní odpověď . Účinek jakékoli látky na imunitní systém by měl být testován, protože jakékoli poškození v tomto systému by mohlo ovlivnit homeostázu těla. V této studii analýza koloidní stříbro naznačuje přítomnost heterogenní populace nanočástice a klastry tvořeny stříbrné soli, pravděpodobně pochází z interakcí s proteiny obsažené v kompletním kultivačním médiu. Byl hlášen agregační účinek stříbrných částic v biologických tekutinách v důsledku přítomnosti proteinů a lipidů . Naše výsledky navíc ukázaly, že AgC (17,5 ng / mL) může inhibovat produkci IL-2 indukovanou mitogeny. Imunosuprese indukovaná v PBMC by tedy mohla být zprostředkována inhibicí uvolňování IL-2. Imunosupresivní aktivita některých léků jako je cyklosporin a azathioprin byla potvrzena inhibice proliferace lymfocytů a produkci cytokinů (INF-γ, IL-2, RANTES, TGF-β a TNF-α), kdy lymfocyty jsou stimulovány činidla, jako je PHA, Con A, nebo pokeweed mitogen . IL-2 je autokrinní růstový faktor pro T buňky a jeho produkce byla selektivně inhibována léčbou imunosupresivy takrolimem (FK506) nebo kyselinou mykofenolovou . Je známo, že imunosupresiva (kortikosteroidy) se používají k léčbě lymfoidních malignit, protože indukují apoptózu maligních lymfoidních buněk . Jsme prokázaly antiproliferativní a cytotoxické vlastnosti AgC (155 nm) (dávky v rozmezí od 1,75 do 17,5 ng/mL) na leukemické a lymfomatózní buněčné linie přes předchozí zprávy, která se zmínila, že stříbrné částice v rozmezí 10-100 nm průměrů jsou více cytotoxické než větší velikosti částic . Je nutné znát mechanismus selektivity mezi PBMC a myeloidní a lymfoidní původ nádorových buněk a budoucí studie by měly být rozvíjeny v oblasti receptory-zprostředkované apoptózy, jako jsou diskutovali o “Vega a De Maio, 2005 .”Vzhledem k rezistenci glukokortikoidů při léčbě lymfomu nádorové buňky pokračují v expanzi v přítomnosti glukokortikoidů . Z tohoto důvodu by AgC mohla nabídnout novou klinickou možnost, která by měla být zvážena, ale je zapotřebí více studií souvisejících. Na druhou stranu, naše výsledky naznačují, že produkce cytokinů a procento povrchových markerů vyjádřených T, B a NK buňky nejsou ovlivněny v reakci na AgC (17.5 ng/mL), naopak jiné immunosuppressors jako rapamycin nebo soraphen, pro které immunosuppressor efekt je přičítán rušení signální dráhy a metabolismu mastných kyselin . Kromě toho existují důkazy, že buňky imunitního systému mohou být aktivovány v reakci na biomateriály, i když se neočekávají signální dráhy indukované MHC/peptidem/TCR. Alternativní nerozpoznané cesty však mohou vést k aktivaci zesítěním glykoproteinů na povrchu plazmatické membrány, jako je proliferace lymfocytů indukovaná mitogenem . Pokud jde o peroxynitrity, koloidní stříbro (17,5 ng/mL) neindukovalo jejich produkci, ale aktivita fagocytózy se zvýšila pravděpodobně v důsledku absorpce koloidního stříbra nespecifickým způsobem. Jiní autoři popsali, že nanočástice stříbra v rozsahu 5, 10, 15, a 100 nm zvýšení reaktivních forem kyslíku, které ovlivňují mitochondriální funkce a fagocytóza částic stříbra bloky buněčného cyklu v S-fázi a stimuluje zánětlivé signalizace přes generace reaktivních forem kyslíku, následuje sekrece TNF-α, který snížil životaschopnost krysích jaterních buněk .
Na závěr, tato studie ukazuje nontoxicity koloidního stříbra přes buňky imunitního systému a jeho schopnost interferovat s imunitní odpověď tím, že snižuje buněčnou proliferaci při stimulaci s mitogens, což naznačuje, že koloidní stříbro může být považována jako imunosupresivum, ale další studie musí být provedeny pro ověření jeho účinnosti a mechanismu účinku.
konkurenční zájmy
autoři prohlašují, že neexistuje žádný střet zájmů ohledně zveřejnění tohoto příspěvku.
Poděkování
Tato studie je podporována Laboratoř Imunologie a Virologie, Fakulta Biologických Věd, Autonomní Univerzita Nuevo Leon, San Nicolás de los Garza, NL, Mexiku, ve spolupráci s “Red Temática de Inmunología cs Cáncer y Enfermedades Infecciosas” s, bez Registru. 253053, CONACYT.