(PhysOrg.com) - El uso de nanopartículas en la medicina es cada vez mayor y es importante comprender los efectos que estas partículas pueden tener en los tejidos humanos y la salud en general.

Los científicos han demostrado que las moléculas de señalización que dañan el ADN de las células que crecen debajo de una barrera se transmiten solo cuando la barrera tiene más de una capa de espesor y el daño del ADN y la liberación de citocinas se señalan a través de la barrera.

La investigación fue realizada por un equipo de la Universidad de Bristol y sus colegas, y se publica en Nanotecnología de la naturaleza .

El equipo creó una barrera celular cultivando células BeWo, un tipo de línea celular ampliamente utilizada para modelar la barrera placentaria, sobre un soporte de membrana porosa. Crearon una barrera monocapa y bicapa cultivando las células durante cuatro y siete días, respectivamente.

La membrana se insertó en un pocillo de una placa de cultivo celular de modo que se suspendiera unos milímetros por encima de la superficie inferior donde creció un tipo diferente de célula. La parte superior de la barrera se expuso a nanopartículas y se midió el daño del ADN en las células subyacentes.

Al contrario de lo que esperaba el equipo, Las moléculas de señalización que dañan el ADN de las células que crecen debajo de la barrera se transmitieron solo a través de barreras bicapa y multicapa, pero no barreras monocapa.

El equipo de investigación también cultivó células epiteliales corneales en una membrana, como monocapa durante tres días, para determinar si la señalización observada para las barreras de células de trofoblasto era específica de la célula. Similar a los hallazgos de BeWo, Se observó daño al ADN en fibroblastos, las células del tejido conectivo, debajo de las barreras de dos capas expuestas a nanopartículas, pero no por debajo de barreras monocapa.

El equipo de investigación ha demostrado previamente que las nanopartículas de metal dañan el ADN en las células del otro lado de una barrera celular. Las nanopartículas no causaron daño al atravesar la barrera, pero generaron moléculas de señalización dentro de las células de la barrera que luego se transmitieron para causar daño en las células del otro lado de la barrera.

Dr. Patrick Case, Profesor Titular Consultor en Cirugía Ortopédica y Patología en la Facultad de Ciencias Clínicas y autor principal del estudio, dijo:“Si la importancia del grosor de la barrera en la señalización es una característica general para todo tipo de barreras, nuestros resultados pueden ofrecer un principio con el que limitar los efectos adversos de la exposición a nanopartículas y ofrecer nuevos enfoques terapéuticos ”.

Dr. Aman Sood, Asistente de investigación en la Facultad de Ciencias Clínicas y autor principal del artículo, dijo:“Queríamos probar si estos efectos indirectos de las nanopartículas podrían variar para diferentes tipos de barrera. Utilizando in vitro, modelos ex vivo e in vivo, Nuestra investigación ha demostrado que los efectos indirectos de las nanopartículas dependen del grosor de la barrera celular.

"Las barreras bicapa o multicapa permiten que la señalización que daña el ADN cause toxicidad indirecta, mientras que las barreras monocapa no lo hacen. Nuestros hallazgos tienen implicaciones significativas para la nanotoxicología ”.

Las barreras celulares ofrecen una protección importante contra la exposición a partículas y existen en varias formas morfológicas dentro del cuerpo. Por ejemplo, la barrera epitelial corneal, que junto con la película lagrimal previene los patógenos, alérgenos e irritantes que entren en el ojo, es multicapa.

Sin embargo, la barrera hematoencefálica, que restringe la difusión de objetos microscópicos como bacterias en el líquido cefalorraquídeo, Consiste en una barrera monocapa de células endoteliales sostenidas por patas terminales astrocíticas. La barrera placentaria regula el intercambio de sustancias entre la sangre fetal y materna y altera su apariencia durante el embarazo.

Los hallazgos sugieren que las nanopartículas pueden causar daño indirecto al ADN in vitro a través de las barreras del trofoblasto y la córnea. y provocan la liberación de citocinas y quimiocinas a través de las barreras corneales.

El equipo de investigación ha demostrado que la toxicidad indirecta es posible en ratones y en tejido placentario humano. Los resultados sugieren que las señales de daño del ADN pueden atravesar las barreras celulares a través de una vía que involucra uniones gap. Sin embargo, el tema común es que estos tipos de señalización se observaron solo cuando las barreras eran de dos o varios niveles. Si esta es una característica general para todas las barreras, ofrece un principio para aplicar a la nanotoxicidad que puede no solo limitar los efectos adversos de la exposición a las nanopartículas, sino que también puede ofrecer algunas posibilidades terapéuticas novedosas.

Este proyecto ha sido apoyado por Wellcome Trust y por una subvención del Medical Research Council.