異なる濃度の酸化亜鉛ナノ粒子にさらされたミクログリアBV-2細胞における細胞死の非アポトーシスモードの証拠

酸化亜鉛ナノ粒子（ZnO NPS）には大きな応用の可能性があります。ただし、ZnO NPの毒性は懸念の大きな原因です。実際、ZnO NPは神経毒性を引き起こすことがわかっています。ミクログリアの機能障害がNPSの神経毒性の可能性に関連しているため、ZnO NPの物理化学的特性が決定され、その細胞毒性効果がマウスミクログリアBV-2細胞に特徴付けられました。社内で調製され、細心の注意を払って特徴付けられたZnO NPは、平均サイズが20 nm、生理学的pHで24 mV前後のゼータ電位を持つ狭いサイズ分布を示しました。ZnO NPは、細胞培養培地に集約を示しませんでした。ミクログリアのBV-2細胞を6時間および24時間ZnO NPS（5、10、20、40、および80μg/mL）に曝露した場合、いくつかの細胞損傷が観察されました。ミクログリアBV-2細胞におけるNPの細胞蓄積は、トリパンブルーの排除およびMTTアッセイで測定された細胞増殖阻害および細胞死誘導と関連していました。ミトコンドリア機能障害とリソソームの変化は、それぞれDioC6（3）、アクリジンオレンジ、およびヨウ化プロピジウムで染色することにより測定された原形質膜透過性の増加と関連していた。さらに、反応性酸素種（ROS）の蓄積が、ジヒドロエチジウムおよびジヒドロロホダミン123で染色した後に検出されました。アポトーシス特徴は存在しませんでした：アポトーシス細胞の特徴的な凝縮および/または断片化された核（ヘキスト染色）の細胞はありません。、カスパーゼ-3切断の欠如、およびPARPの断片化。ZnO NPS（80μg/mL）では、アネキシンV/ヨウ化プロピジウム（PI）アッセイでは、アポトーシス細胞（アネキシンV+/Pi細胞）はほとんど検出されませんでしたが、（アネキシンV+/PI+細胞）壊死細胞を誘発する壊死細胞を主に同定しました。細胞周期の異なる段階で細胞の修飾は見つかりませんでした。全体として、我々のデータは、ZnO NPSが、ミクログリアのBV-2細胞におけるROS、ミトコンドリア、およびリソソーム機能障害および原形質膜損傷の蓄積に関連する細胞死の非アポトーシスモードを誘導することを示しています。

Zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) possess huge application potential. However, the toxicity of ZnO NPs is a great cause of concern. Indeed, ZnO NPs have been found to cause neurotoxicity. As microglial dysfunctions have been linked to the neurotoxic potential of NPs, the physico-chemical properties of ZnO NPs were determined and their cytotoxic effects were characterised on murine microglial BV-2 cells. In-house prepared and meticulously characterised ZnO NPs exhibited narrow size distribution with an average size of around 20 nm and a zeta potential at physiological pH around 24 mV. ZnO NPs did not exhibit aggregation in the cell culture medium. When microglial BV-2 cells were exposed for 6 and 24 h to ZnO NPs (5, 10, 20, 40, and 80 μg/mL), several cell damages were observed. Cellular accumulation of NPs in microglial BV-2 cells was associated with cell growth inhibition and cell death induction, measured by the trypan blue exclusion and MTT assays. Mitochondrial dysfunction and lysosomal alteration were associated with increased plasma membrane permeability measured by staining with DiOC6(3), acridine orange, and propidium iodide, respectively. In addition, an accumulation of reactive oxygen species (ROS) was detected after staining with dihydroethidium and dihydrorhodamine 123. No apoptotic features were present: no cells with condensed and/or fragmented nuclei (Hoechst staining) characteristic of apoptotic cells, absence of subG1 cells, absence of caspase-3 cleavage, and PARP fragmentation. With ZnO NPs (80 μg/mL), with the annexin V/propidium iodide (PI) assay, few apoptotic cells (annexin V+/PI- cells) were detected whereas (annexin V+/PI+ cells) evocating necrotic cells were mainly identified. No modification of the cells in the different phases of the cell cycle was found. Altogether, our data show that ZnO NPs induce a non-apoptotic mode of cell death associated with an accumulation of ROS, mitochondrial, and lysosomal dysfunction and plasma membrane damages in microglial BV-2 cells.Graphical abstract.