ارزیابی اثر آنتی‌اکسیدانی نانو ذره سریم اکساید بر رده سلولی بنیادی مزانشیمی مشتق از بافت چربی

محورهای موضوعی : فصلنامه زیست شناسی جانوری

زهرا ولی پور ¹ , مرجان نوری ² , کاظم پریور ³ , احسان احسانی ⁴

1 - گروه زیست‌شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
2 - گروه علوم صنایع غذایی، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران
3 - گروه زیست شناسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
4 - گروه زیست شناسی، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران

تاریخ دریافت : 1402/02/17 تاریخ پذیرش : 1402/05/24 تاریخ انتشار : 1402/12/01

کلید واژه: نانو ذره, سریم­ اکساید, رده سلولی بنیادی مزانشیمی, آنتی ­اکسیدانی,

چکیده مقاله :

امروزه استفاده از نانو ذرات در زمینه های مختلف در حال افزایش است، نانو ذره سریم اکساید یکی از انواع نانوذرات می باشدکه به طور گسترده ای در بخش نانو پزشکی به عنوان یک آنتی اکسیدان استفاده می شود. ویژگی آنتی اکسیدانی خاص نانو ذرات سریم اکساید سبب شد که به بررسی اثر آنتی اکسیدانی آن بر رده سلولی بنیادی مزانشیمی مشتق از بافت چربی بپردازیم. پس از تهیه و پاساژ سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از بافت چربی، این سلول ها برای ایجاد استرس اکسیداتیو با غلظت های مختلف از هیدروژن پراکسید که با آزمون MTT بررسی شد تیمار شده و اندازه گیری میزان رادیکال آزاد ROS صورت گرفت. سپس، سلول ها با غلظت های مختلف سریم اکساید که با آزمون MTT بررسی شده بود تیمار شده و بقای سلولی به کمک آزمون انکسین 5-پروپیدیوم یداید به روش فلوسایتومتری برای بررسی آپوپتوز مورد بررسی قرار گرفت و نهایتا نتایج از نظر آماری آنالیز شد. بیشترین اثر استرس اکسیداتیو هیدروژن پراکسید در 24 ساعت در غلظت 200 میکرومولار محاسبه شد و نتایج حاصل از بررسی MTT برای تعیین IC50 نانو ذره سریم اکساید در غلظت 100 میکرومولار در میلی لیتر در 24 ساعت محاسبه شد. نتایج نشان داد که این نانوذره نه تنها برای این سلول ها سمیت ندارد بلکه در غلظت های خاصی باعث افزایش تکثیر آن ها نیز می شود. نتایج حاصل از بررسی های آزمون فلوسایتومتری و ارزیابی اثرات نانو ذرات اکسید سریم نیز نشان داد این نانوذرات قابلیت آنتی اکسیدانی خوبی دارند و زنده مانی سلول ها تحت تیمار با سریم اکساید مشابه گروه تیمار با ویتامین C بوده است. این امر نشان دهند اثرات موثر و مفید نانوذرات سریم اکساید و پتانسیل این ترکیب در جهت احیا و زنده مانی سلول ها است. بر اساس این نتایج سریم اکساید می تواند یک فاکتور بهبوددهنده در میزان تکثیر سلولی باشد.

چکیده انگلیسی:

Today, the use of nanoparticles in various fields is increasing. Cerium oxide nanoparticles are one of the types of nanoparticles that are widely used in the nanomedicine as an antioxidant. The specific antioxidant property of cerium oxide nanoparticles made us investigate its antioxidant effect on mesenchymal stem cell line derived from adipose tissue. After preparation and passage of mesenchymal stem cells derived from adipose tissue, these cells were tested for oxidative stress with different concentrations of hydrogen peroxide, which was checked by MTT test, treated and the amount of free radical ROS was measured. Then, the cells were treated with different concentrations of cerium oxide which checked by MTT test and the cell survival investigated by Annexin 5-propidium iodide test by flow cytometry to check apoptosis and finally the results were statistically analyzed. became. The greatest effect of hydrogen peroxide oxidative stress was calculated in 24 h at a concentration of 200 μM and the results of MTT were calculated to determine the IC50 of cerium oxide nanoparticles at a concentration of 100 μM/ml in 24 h. The results showed that this nanoparticle is not only non-toxic for these cells, but also increases their proliferation in certain concentrations. The results of the flow cytometry tests and the evaluation of the effects of cerium oxide nanoparticles also showed that these nanoparticles have a good antioxidant capacity and the survival of cells treated with cerium oxide was similar to the group treated with vitamin C. This shows the effective and beneficial effects of cerium oxide nanoparticles and the potential of this compound in cell regeneration and survival. Based on these results, cerium oxide can be an improving factor in cell proliferation and cell therapy.

منابع و مأخذ:

1. Alpaslan, E., Yazici, H., Golshan, N. H., Ziemer, K. S., and Webster, T. J. (2015). pH-dependent activity of dextran-coated cerium oxide nanoparticles on prohibiting osteosarcoma cell proliferation. ACS Biomaterials Science and Engineering, 1(11), 1096-11.


2. Atefeh Pesaraklou, M. M. M., Naser Mahdavi-Shahri, Halimeh Hassanzadeh. (2017 ). Studying the effects of cerium oxide nanoparticles on proliferation of adipose-derived mesenchymal stem cells in vitro. 29-31.


3. Datta, A., Mishra, S., Manna, K., Saha, K. D., Mukherjee, S., and Roy, S. (2020). Pro-oxidant therapeutic activities of cerium oxide nanoparticles in colorectal carcinoma cells. ACS omega, 5(17), 9714-9723.


4. Deshpande, S., Patil, S., Kuchibhatla, S. V., and Seal, S. (2005). Size dependency variation in lattice parameter and valency states in nanocrystalline cerium oxide. Applied Physics Letters, 87(13), 133113.


5. Fatemi, B., Vaezi, G., Sharafi, S., and Rahbarian, R. (2021). Antioxidant Effects of 6-gingerol on Serum Levels of Liver Enzymes and Oxidative Stress-induced Markers with Gold Nanoparticles in Rat Liver Tissue. Journal of Animal Biology, 14(2), 199-210.


6. Giri, S., Karakoti, A., Graham, R. P., Maguire, J. L., Reilly, C. M., Seal, S., . . . Shridhar, V. (2013). Nanoceria: a rare-earth nanoparticle as a novel anti-angiogenic therapeutic agent in ovarian cancer. PloS one, 8(1), e54578.


7. Li, K., Yu, J., Xie, Y., You, M., Huang, L., and Zheng, X. (2017). The effects of cerium oxide incorporation in calcium silicate coating on bone mesenchymal stem cell and macrophage responses. Biological trace element research, 177, 148-158.


8. Navarro-Yepes, J., Zavala-Flores, L., Anandhan, A., Wang, F., Skotak, M., Chandra, N., . . . Del Razo, L. M. (2014). Antioxidant gene therapy against neuronal cell death. Pharmacology and therapeutics, 142(2), 206-230.


9. Nemmar, A., Yuvaraju, P., Beegam, S., Fahim, M. A., and Ali, B. H. (2017). Cerium oxide nanoparticles in lung acutely induce oxidative stress, inflammation, and DNA damage in various organs of mice. Oxidative medicine and cellular longevity, 20-29.


10. Nesari, F., Boroujeni, M. B., Pirnia, A., Rezaian, J., and Gholami, M. (2022). Cerium protects adipose tissue derived mesenchymal stem cell from slow freezing thawing damage via affecting apoptosis genes. Gene Reports, 26, 101529.


11. Nouri, M. (2022). Oxidation behavior of magnetic hybrid nanoalloys. In: Handbook of magnetic hybrid nanoalloys and their nanocomposites. Springer, Cham. 1-43


12. Ouyang, Z., Mainali, M. K., Sinha, N., Strack, G., Altundal, Y., Hao, Y., . . . Ngwa, W. (2016). Potential of using cerium oxide nanoparticles for protecting healthy tissue during accelerated partial breast irradiation (APBI). Physica Medica, 32(4), 631-635.


13. Pacher, P., Beckman, J. S., and Liaudet, L. (2007). Nitric oxide and peroxynitrite in health and disease. Physiological reviews, 87(1), 315-424.


14. Petrova, V. A., Dubashynskaya, N. V., Gofman, I. V., Golovkin, A. S., Mishanin, A. I., Aquino, A. D., . . . Baranchikov, A. E. (2023). Biocomposite films based on chitosan and cerium oxide nanoparticles with promising regenerative potential. International Journal of Biological Macromolecules, 229, 329-343.


15. Poursafavi, Z., Abroun, S., Kaviani Jebeli, S., and Hayati Roudbari, N. (2023). The Study of the Viability of Human Wharton's Jelly Mesenchymal Stem Cells in Alginate Capsules. Journal of Animal Biology, 15(2), 195-204.


16. Rajendran, P., Nandakumar, N., Rengarajan, T., Palaniswami, R., Gnanadhas, E. N., Lakshminarasaiah, U., . . . Nishigaki, I. (2014). Antioxidants and human diseases. Clinica chimica acta, 436, 332-347.


17. Rostam Pur, S., Edalat Panah, Y., Enayati Parvar, F., and Haghighi, R. (2019). The Therapeutic Effect of Amniotic Mesenchymal Stem Cell Transplantation in Type-1 Diabetes. Journal of Animal Biology, 11(3), 21-31.


18. Seki, T., Yokoyama, Y., Nagasaki, H., and Kokuryo, T. (2012). Adipose tissue derived mesenghymal stem cell J Ser Res, 1-8.


19. Sharpe, E., Andreescu, D., and Andreescu, S. (2011). Artificial nanoparticle antioxidants Oxidative stress: diagnostics, prevention, and therapy (pp. 235-253): ACS Publications.


20. Silina, E. V., Stupin, V. A., Suzdaltseva, Y. G., Aliev, S. R., Abramov, I. S., and Khokhlov, N. V. (2021). Application of polymer drugs with cerium dioxide nanomolecules and mesenchymal stem cells for the treatment of skin wounds in aged rats. Polymers, 13(9), 1467.


21. Song, N., Scholtemeijer, M., Khalid, (2020). Mesenchymal stem cell immunomodulation: mechanisms and therapeutic potential. Trends Pharmacol Sci. 41(9): 653–664.


22. Taniyama, Y., and Griendling, K. K. (2003). Reactive oxygen species in the vasculature: molecular and cellular mechanisms. Hypertension, 42(6), 1075-1081.


23. Tisi, A., Pulcini, F., Carozza, G., Mattei, V., Flati, V., Passacantando, M., . . . Delle Monache, S. (2022). Antioxidant Properties of Cerium Oxide Nanoparticles Prevent Retinal Neovascular Alterations In Vitro and In Vivo. Antioxidants, 11(6), 1133.


24. Wason, M. S., Colon, J., Zhao, J., and Baker, C. H. (2012). Cerium oxide nanoparticles sensitize pancreatic cancer cells to radiation by modulating the JNK pathway. Cancer Research, 72(8_Supplement), 1468-1468.


25. Yadav, A., Prasad, V., Kathe, A., Raj, S., Yadav, D., Sundaramoorthy, C., and Vigneshwaran, N. (2006). Functional finishing in cotton fabrics using zinc oxide nanoparticles. Bulletin of materials Science, 29(6), 641-645.