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86. Jahresversammlung der Deutschen Gesellschaft für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, Kopf- und Hals-Chirurgie e. V.

Deutsche Gesellschaft für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, Kopf- und Hals-Chirurgie e. V.

13.05. - 16.05.2015, Berlin

Mechanismen der Zink-vermittelten Genotoxizität

Meeting Abstract

  • corresponding author Julia Heim - Hals-, Nasen-, Ohren- Klinik und Poliklinik, Mainz
  • Mohammed Nawaz Tahir - Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie, Mainz
  • Anke Kaltbeitzel - Max Planck Institut für Polymerforschung, Mainz
  • Volker Mailänder - Max Planck Institut für Polymerforschung, Mainz
  • Hartmut Lüddens - Klinik für Psychiatrie und Psychosomatik, Mainz
  • Wolfgang Tremel - Institut für Anorganische Chemie und Analytische Chemie, Mainz
  • Jürgen Brieger - Hals-, Nasen-, Ohren- Klinik und Poliklinik, Mainz

Deutsche Gesellschaft für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, Kopf- und Hals-Chirurgie. 86. Jahresversammlung der Deutschen Gesellschaft für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, Kopf- und Hals-Chirurgie. Berlin, 13.-16.05.2015. Düsseldorf: German Medical Science GMS Publishing House; 2015. Doc15hnod075

doi: 10.3205/15hnod075, urn:nbn:de:0183-15hnod0752

Veröffentlicht: 26. März 2015

© 2015 Heim et al.
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Gliederung

Text

Zink Oxid Nanopartikel (ZnO-NP) können ihre genotoxische Wirkung direkt durch Interaktion der Partikel mit zellulären Strukturen oder indirekt über ihre Dissoziation zu Zn2+ vermitteln.

Ziel dieser Studie war es, in vitro die genotoxische Wirkung sowie die zugrundeliegenden Mechanismen von ZnO-Ionen zu analysieren.

A549 Zellen wurden mit 100µg/ml ZnO-NP (15-18 nm) exponiert und im zeitlichen Verlauf analysiert. Mittels TEM, cLSM und Fluoreszenzspektroskopie wurde die zelluläre Aufnahme der ZnO-NP sowie deren Dissoziation zu Zn2+ ermittelt. Die Zellen wurden mit N-Acetyl-L-Cystein (NAC) zur Hemmung des oxidativen Stresses sowie mit Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA) zur extrazellulären Komplexierung von Zn2+ vorbehandelt. Die Entstehung von oxidativem Stress wurde mittels H2DCFDA-Assays gemessen. Die DNA Schädigung wurde quantitativ durch γH2AX-Foci-Analyse fluoreszenz-mikroskopisch evaluiert.

Es zeigte sich eine schnelle extrazelluläre Dissoziation der ZnO-NP in Zn2+. Die Zn2+ werden innerhalb kurzer Zeit von der Zelle aufgenommen und führen zu einem kontinuierlichen intrazellulären Zn2+ Anstieg. ZnO-NP führen zu einem kontinuierlichen Anstieg von ROS. Eine Behandlung mit NAC führt zu einer ROS Reduktion. Werden die Zn-Ionen extrazellulär durch DTPA komplexiert, entsteht kein oxidativer Stress. ZnO-NP führen bereits nach einer Expositionsdauer von 15 min zu einer starken DNA-Schädigung. Diese DNA-Schädigung wird durch NAC reduziert, aber nicht aufgehoben. Werden die Zn-Ionen extrazellulär abgefangen, findet keine DNA-Schädigung statt.

Wir konnten zeigen, dass ZnO-NP extrazellulär in Zn2+ dissoziieren und oxidativen Stress vermitteln. Damit assoziiert sind DNA-Doppelstrangbrüche. Wir konnten außerdem zeigen, dass die DNA auch direkt durch Zn2+, unabhängig von ROS, geschädigt wird.

Unterstützt durch: Diese Arbeit wird untertützt durch das Max Planck Graduate Center mit der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (MPGC).

Der Erstautor gibt keinen Interessenkonflikt an.