Published August 29, 2019
| Version v1
Publication
Open
An integrated approach to determine interactive genotoxic and global gene expression effects of multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) and benzo[a]pyrene (BaP) on marine mussels: evidence of reverse 'Trojan Horse' effects
Creators
- 1. University of Plymouth
- 2. University of Nottingham
- 3. Mario Negri Institute for Pharmacological Research
- 4. Istituti di Ricovero e Cura a Carattere Scientifico
- 5. University of Sousse
- 6. King's College London
- 7. Public Health England
- 8. Imperial College London
- 9. Plymouth Marine Laboratory
- 10. Royal Cornwall Hospital
- 11. University of Exeter
Description
The interactions between carbon-based engineered nanoparticles (ENPs) and organic pollutants might enhance the uptake of contaminants into biota. The present integrated study aimed to assess this potential 'Trojan Horse', probing the interactive effects of purpose-made multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), a representative ENP, and benzo[a]pyrene (BaP), a ubiquitous polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) pollutant, on the marine mussel Mytilus galloprovincialis. Mussels were exposed to MWCNTs and BaP either alone or in various combinations. The co-exposure of BaP with MWCNTs revealed that the presence of MWCNTs enhanced the aqueous concentrations of BaP, thereby reducing the uptake of this pollutant by mussels as evidenced by lowering BaP concentrations in the tissues. Determination of DNA damage (comet assay) showed a concentration-dependent response for BaP alone which was absent when MWCNTs were present. Global gene expression using microarray analyses indicated that BaP and MWCNTs, in combination, differentially activated those genes which are involved in DNA metabolism compared to the exposures of BaP or MWCNTs alone, and the gene expression response was tissue-specific. Mechanisms to explain these results are discussed and relate primarily to the adsorption of BaP on MWCNTs, mediated potentially by van der Waals interactions. The use of a novel approach based on gold-labeled MWCNTs to track their uptake in tissues improved the traceability of nanotubes in biological samples. Overall, our results did not indicate the 'Trojan Horse' effects following co-exposure to the contaminants and clearly showed that the adsorption of BaP to MWCNTs modified the uptake of the pollutant in marine mussels.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
قد تؤدي التفاعلات بين الجسيمات النانوية الهندسية القائمة على الكربون والملوثات العضوية إلى تعزيز امتصاص الملوثات في الكائنات الحية. تهدف الدراسة المتكاملة الحالية إلى تقييم "حصان طروادة" المحتمل هذا، والتحقيق في الآثار التفاعلية للأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران (MWCNTs)، وسياسة الجوار الأوروبية التمثيلية، وبنزو بيرين (BaP)، وهو ملوث هيدروكربوني عطري متعدد الحلقات في كل مكان، على بلح البحر Mytilus galloprovincialis. تعرضت بلح البحر لـ MWCNTs و BaP إما بمفردها أو في مجموعات مختلفة. كشف التعرض المشترك لـ BaP مع MWCNTs أن وجود MWCNTs عزز التركيزات المائية لـ BaP، وبالتالي تقليل امتصاص بلح البحر لهذا الملوث كما يتضح من خفض تركيزات BaP في الأنسجة. أظهر تحديد تلف الحمض النووي (اختبار المذنب) استجابة تعتمد على التركيز لـ BaP وحدها والتي كانت غائبة عندما كانت MWCNTs موجودة. أشار التعبير الجيني العالمي باستخدام تحليلات المصفوفات الدقيقة إلى أن BaP و MWCNTs، مجتمعة، نشطت بشكل تفاضلي تلك الجينات التي تشارك في استقلاب الحمض النووي مقارنة بتعرض BaP أو MWCNTs وحدها، وكانت استجابة التعبير الجيني خاصة بالأنسجة. تتم مناقشة آليات شرح هذه النتائج وترتبط في المقام الأول بامتزاز BaP على MWCNTs، التي يحتمل أن تكون بوساطة تفاعلات فان دير فالس. أدى استخدام نهج جديد يعتمد على MWCNTs المسمى بالذهب لتتبع امتصاصها في الأنسجة إلى تحسين إمكانية تتبع الأنابيب النانوية في العينات البيولوجية. بشكل عام، لم تشير نتائجنا إلى تأثيرات "حصان طروادة" بعد التعرض المشترك للملوثات وأظهرت بوضوح أن امتزاز BaP إلى MWCNTs عدل امتصاص الملوثات في بلح البحر.Translated Description (French)
Les interactions entre les nanoparticules modifiées à base de carbone (PEV) et les polluants organiques pourraient améliorer l'absorption des contaminants dans le biote. La présente étude intégrée visait à évaluer ce « cheval de Troie » potentiel, en explorant les effets interactifs des nanotubes de carbone à parois multiples (MWCNT), une PEV représentative, et du benzo[a]pyrène (BaP), un polluant omniprésent des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), sur la moule marine Mytilus galloprovincialis. Les moules ont été exposées aux MWCNT et au BaP soit seules, soit en diverses combinaisons. La co-exposition du BaP avec les MWCNT a révélé que la présence de MWCNT augmentait les concentrations aqueuses de BaP, réduisant ainsi l'absorption de ce polluant par les moules, comme en témoigne la diminution des concentrations de BaP dans les tissus. La détermination des dommages à l'ADN (test des comètes) a montré une réponse dépendante de la concentration pour le BaP seul qui était absente lorsque les MWCNT étaient présents. L'expression génique mondiale à l'aide d'analyses de microréseaux a indiqué que le BaP et les MWCNT, en combinaison, activaient différemment les gènes impliqués dans le métabolisme de l'ADN par rapport aux expositions du BaP ou des MWCNT seuls, et que la réponse d'expression génique était spécifique aux tissus. Les mécanismes pour expliquer ces résultats sont discutés et se rapportent principalement à l'adsorption de BaP sur les MWCNT, médiée potentiellement par les interactions de van der Waals. L'utilisation d'une nouvelle approche basée sur les MWCNT marqués or pour suivre leur absorption dans les tissus a amélioré la traçabilité des nanotubes dans les échantillons biologiques. Dans l'ensemble, nos résultats n'ont pas indiqué les effets « Cheval de Troie » suite à la co-exposition aux contaminants et ont clairement montré que l'adsorption du BaP sur les MWCNT modifiait l'absorption du polluant dans les moules marines.Translated Description (Spanish)
Las interacciones entre las nanopartículas modificadas basadas en carbono (ENP) y los contaminantes orgánicos podrían mejorar la absorción de contaminantes en la biota. El presente estudio integrado tuvo como objetivo evaluar este potencial 'Caballo de Troya', sondeando los efectos interactivos de los nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCNT), una ENP representativa, y el benzo[a]pireno (BaP), un contaminante omnipresente de hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), en el mejillón marino Mytilus galloprovincialis. Los mejillones se expusieron a MWCNT y BaP solos o en varias combinaciones. La exposición conjunta de BaP con MWCNT reveló que la presencia de MWCNT mejoró las concentraciones acuosas de BaP, reduciendo así la absorción de este contaminante por parte de los mejillones, como lo demuestra la reducción de las concentraciones de BaP en los tejidos. La determinación del daño en el ADN (ensayo Comet) mostró una respuesta dependiente de la concentración para BaP solo que estaba ausente cuando los MWCNT estaban presentes. La expresión génica global utilizando análisis de micromatrices indicó que BaP y MWCNT, en combinación, activaron diferencialmente aquellos genes que están involucrados en el metabolismo del ADN en comparación con las exposiciones de BaP o MWCNT solos, y la respuesta de expresión génica fue específica del tejido. Los mecanismos para explicar estos resultados se discuten y se relacionan principalmente con la adsorción de BaP en MWCNT, mediada potencialmente por interacciones de van der Waals. El uso de un enfoque novedoso basado en MWCNT marcados con oro para rastrear su absorción en los tejidos mejoró la trazabilidad de los nanotubos en muestras biológicas. En general, nuestros resultados no indicaron los efectos del "Caballo de Troya" después de la exposición conjunta a los contaminantes y mostraron claramente que la adsorción de BaP a los MWCNT modificó la absorción del contaminante en los mejillones marinos.Files
Graham%20Rance%20An%20integrated%20approach%20to%20determine.pdf.pdf
Files
(1.3 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:5a2b510db8927334974593cc2584841e
|
1.3 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نهج متكامل لتحديد تأثيرات التعبير الجيني التفاعلي والعالمي للأنابيب النانوية الكربونية متعددة الجدران (MWCNTs) والبنزو بيرين (BaP) على بلح البحر: دليل على تأثيرات "حصان طروادة" العكسية
- Translated title (French)
- Une approche intégrée pour déterminer les effets génotoxiques interactifs et globaux de l'expression génique des nanotubes de carbone à parois multiples (MWCNT) et du benzo[a]pyrène (BaP) sur les moules marines : preuve des effets inverses du « cheval de Troie »
- Translated title (Spanish)
- Un enfoque integrado para determinar los efectos genotóxicos interactivos y la expresión génica global de los nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCNT) y el benzo[a]pireno (BaP) en los mejillones marinos: evidencia de los efectos inversos del 'Caballo de Troya'
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2970858916
- DOI
- 10.1080/17435390.2019.1654003
References
- https://openalex.org/W105138089
- https://openalex.org/W1481382394
- https://openalex.org/W1538904872
- https://openalex.org/W1966318187
- https://openalex.org/W1966649591
- https://openalex.org/W1968401726
- https://openalex.org/W1968541042
- https://openalex.org/W1969778144
- https://openalex.org/W1969912954
- https://openalex.org/W1970401090
- https://openalex.org/W1971136361
- https://openalex.org/W1971139179
- https://openalex.org/W1972102748
- https://openalex.org/W1988662769
- https://openalex.org/W1993883618
- https://openalex.org/W1997111539
- https://openalex.org/W1999332399
- https://openalex.org/W1999961123
- https://openalex.org/W2001859397
- https://openalex.org/W2004570733
- https://openalex.org/W2008361485
- https://openalex.org/W2010721224
- https://openalex.org/W2012158647
- https://openalex.org/W2017913740
- https://openalex.org/W2019738889
- https://openalex.org/W2023493447
- https://openalex.org/W2023791237
- https://openalex.org/W2029445495
- https://openalex.org/W2035667550
- https://openalex.org/W2042143116
- https://openalex.org/W2044465050
- https://openalex.org/W2045156113
- https://openalex.org/W2050686260
- https://openalex.org/W2051511277
- https://openalex.org/W2054034457
- https://openalex.org/W2056890066
- https://openalex.org/W2060518665
- https://openalex.org/W2066612180
- https://openalex.org/W2079649495
- https://openalex.org/W2081672199
- https://openalex.org/W2085450955
- https://openalex.org/W2085973960
- https://openalex.org/W2087084783
- https://openalex.org/W2089095675
- https://openalex.org/W2089602100
- https://openalex.org/W2091911609
- https://openalex.org/W2092615232
- https://openalex.org/W2097162294
- https://openalex.org/W2098445865
- https://openalex.org/W2102122862
- https://openalex.org/W2102449174
- https://openalex.org/W2104293135
- https://openalex.org/W2104986397
- https://openalex.org/W2108104463
- https://openalex.org/W2115535498
- https://openalex.org/W2117326659
- https://openalex.org/W2117734051
- https://openalex.org/W2127841706
- https://openalex.org/W2131781547
- https://openalex.org/W2134966677
- https://openalex.org/W2162276306
- https://openalex.org/W2164154943
- https://openalex.org/W2169621514
- https://openalex.org/W2171028270
- https://openalex.org/W2203914749
- https://openalex.org/W2232834628
- https://openalex.org/W2315650913
- https://openalex.org/W2318667891
- https://openalex.org/W2330312458
- https://openalex.org/W2340749808
- https://openalex.org/W2437012848
- https://openalex.org/W2531691845
- https://openalex.org/W2571122130
- https://openalex.org/W2590853097
- https://openalex.org/W2595947465
- https://openalex.org/W2598104092
- https://openalex.org/W2723764418
- https://openalex.org/W2734672331
- https://openalex.org/W2770709444
- https://openalex.org/W2780178667
- https://openalex.org/W2789941092
- https://openalex.org/W2790809759
- https://openalex.org/W2803363860
- https://openalex.org/W2808722932
- https://openalex.org/W2809983845
- https://openalex.org/W2909111651
- https://openalex.org/W2936933726
- https://openalex.org/W2946290150
- https://openalex.org/W4256185764
- https://openalex.org/W787779496