Nanopartículas de ouro biofuncionalizadas com glutationa: uma nova abordagem neuroprotetora no estudo da isquemia cerebral
Carregando...
Data
Autor(es)
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Glutathione-biofunctionalized gold nanoparticles: a novel neuroprotective approach in the study of cerebral ischemia
Primeiro orientador
Membros da banca
Sérgio Ricardo Aluotto Scalzo Júnior
Luciene Bruno Vieira
Mauro Cunha Xavier Pinto
Sílvia Ligório Fialho
Luciene Bruno Vieira
Mauro Cunha Xavier Pinto
Sílvia Ligório Fialho
Resumo
As nanopartículas de ouro (AuNP) têm atraído atenção como potenciais agentes neuroprotetores em modelos animais de doenças cerebrais, incluindo o acidente vascular cerebral isquêmico, que é caracterizado pela oclusão ou bloqueio de um vaso sanguíneo. Estudos já mostraram uma diminuição no volume do infarto, recuperação funcional e atenuação do estresse oxidativo e da inflamação em animais tratados com AuNPs e submetidos à isquemia. Além de atuar como tratamento, esses nanomateriais também funcionam como nanocarreadores, aumentando a biodistribuição e a eficácia de substâncias que são rapidamente degradadas pelo corpo, como a glutationa (GSH). A GSH é o peptídeo em maior quantidade no corpo e é um elemento chave no equilíbrio redox. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar a eficácia do tratamento com nanopartículas de ouro funcionalizadas com glutationa nos efeitos da isquemia cerebral. As nanopartículas de ouro foram sintetizadas e então biofuncionalizadas com GSH (GSH-AuNP). Para a caracterização, foi realizada uma análise da forma e massa de ouro por Ressonância Plasmônica de Superfície (SRP), medida por espectrofotometria UV-VIS; sua carga (potencial zeta, PZ) também foi medida. Para o modelo de isquemia cerebral, foram utilizadas fatias de hipocampo de 36 camundongos machos CD1 de 9- 11 semanas de idade (CEUA/UFMG: 270/2020). As fatias foram divididas em dois grupos: 1)- controle, com Fluido Cérebro-espinhal Artificial (aCSF ) com glicose e borbulhado com O2 e CO2, e 2)- isquemia com aCSF sem glicose e borbulhado com N2 e CO2. Cada grupo experimental foi subdividido em controle aCSF, GSH (100 µg/mL), AuNP (8 ou 800 µg/mL) e curva de concentração x resposta GSH-AuNP (0,08 - 800 µg/mL). O período de isquemia durou 60 minutos e o de reperfusão 120 minutos. O dano celular foi analisado pela liberação de lactato desidrogenase (LDH) e a neurotoxicidade pela liberação de glutamato. Cérebro, rim e fígado foram dissecados 24h após a injeção intravenosa de 1 mg/kg de ouro para análise da biodistribuição. Os resultados foram analisados usando Two-Way ANova (p<0,05). As AuNPs mostraram um λmax de 530 nm e uma carga de -31,4 mV, enquanto as AuNP-GSH tinham 520 nm e -27 mV, sendo sua forma esférica inferida e mostrando o deslocamento do pico máximo e a carga causados pela modificação da superfície pela ligação de GSH. A massa de ouro na solução de AuNP foi de 82 mg/L, enquanto a de GSH-AuNP foi de 44 mg/L, causada provavelmente pela centrifugação deste último. Entre os grupos controle, observou-se maior dano celular e liberação de glutamato nas fatias submetidas à isquemia (5,132 vs 15,933 U/mg de proteína, p<0,0001). Observou-se neuroproteção no grupo tratado com GSH-AuNP, em comparação com o grupo controle, para a análise de LDH (3,629 vs 15,933 U/mg de proteína, p<0,001) e uma diminuição significativa na liberação de glutamato (14,912 vs 28,280 nmol/mg de proteína, p=0,028) durante o processo isquêmico. Foi possível encontrar AuNP e GSH-AuNP no fígado, enquanto somente o grupo GSH-AuNP foi encontrado no rim. A síntese e modificação bem-sucedida de AuNP com GSH, conforme demonstrado pelos resultados de caracterização, bem como a diminuição da liberação de LDH e glutamato, destacam o potencial das GSH-AuNP como agente protetor contra a toxicidade celular
Abstract
Gold nanoparticles (AuNP) have garnered attention as potential neuroprotective agents in animal models of brain diseases, including ischemic stroke, which is characterized by the occlusion or blockage of a blood vessel. Studies have already shown a decrease in infarct volume, functional recovery, and attenuation of oxidative stress and inflammation in animals treated with AuNPs and submitted to ischemia. In addition to acting as a treatment, these nanomaterials also act as nanocarriers, increasing the biodistribution and effectiveness of substances that are rapidly degraded by the body, such as glutathione (GSH). GSH is the peptide in the greatest amount in the body and is a key element in redox balance. Thus, this study aimed to evaluate the effectiveness of treatment with glutathione-functionalized gold nanoparticles in the effects of cerebral ischemia. Gold nanoparticles were synthesized and then biofunctionalized with GSH (GSH-AuNP). For characterization, an analysis of the shape and mass of gold was performed by Surface Plasmonic Resonance (SRP), measured by UV-VIS spectrophotometry; their charge (zeta potential, ZP) was measured. For the cerebral ischemia model, hippocampal slices from 36 male CD1 mice aged 9-11 weeks were used (CEUA/UFMG: 270/2020). The slices were divided into two groups: 1) control, with aCSF (Artificial Cerebrospinal Fluid) containing glucose and bubbled with O2 and CO2, and 2) ischemia with ACSF without glucose and bubbled with N2 and CO2. Each experimental group was further subdivided into PBS control, GSH (100ug/mL), AuNP (8 or 800 ug/mL) and GSH-AuNP concentration x response curve (0,08 - 800ug/mL). The ischemia period lasted 60 minutes, followed by a120 minutes reperfusion period Cell damage was assessed by lactate dehydrogenase (LDH) release, and neurotoxicity by glutamate release. Brain, kidney, and liver were dissected 24h after intravenous injection of 1mg/kg Au for biodistribution analysis. Results were analyzed using Anova Two-Way (p<0,05). The AuNP showed a λmax of 530nm and a charge of -31.4mV, while the GSH- AuNP had a 520nm and -27mV, their spherical shape being inferred and showing the shift of the maximum peak and the charge caused by the modification of the surface by GSH binding. The mass of gold in the AuNP solution was 82mg/L, while that of GSH- AuNP was 44mg/L likely due to centrifugation of the latter. Among control groups, it was observed greater cellular damage and glutamate release in the slices submitted to ischemia (5,132 vs 15,933 U/mg proteín, p<0,0001). It was observed neuroprotection in the treatment group with GSH-AuNP compared to the control group in LDH analysis (3,629 vs 15,933 U/mg protein, p<0,001) and a significant decrease in glutamate release (14,912 vs 28,280 nmol/mg protein, p=0,028) during the ischemic process. It was possible to find AuNP and GSH-AuNP in the liver, while only the GSH-AuNP group was found in the kidney. The successful synthesis and modification of AuNP with GSH, as demonstrated by the characterization results, as well as decrease of LDH and glutamate release, highlight the potential of GSH-AuNP as a protective agent against cellular toxicity
Assunto
Fisiologia, Isquemia Encefálica, Nanopartículas Metálicas, Neuroproteção
Palavras-chave
isquemia cerebral, nanopartículas de ouro, neuroproteção, biodistribuição
Citação
Departamento
Endereço externo
Avaliação
Revisão
Suplementado Por
Referenciado Por
Licença Creative Commons
Exceto quando indicado de outra forma, a licença deste item é descrita como Acesso Aberto