Investigation of Gene Expression of MMP-2 and TIMP-2 mRNA in Rat Lung in Inhaled Nickel Oxide and Titanium Dioxide Nanoparticles.
Authors: Y. Morimoto, T. Oyabu, A. Ogami, T. Myojo, E. Kuroda, M. Hirohashi, M. Shimada, W. Lenggoro, K. Okuyama and I. Tanaka

(An experimental study, with School of Medicine – University of Occupational and Environmental Health, and Graduate School of Engineering – Hiroshima University)

Abstract

In order to investigate whether or not dispersed nanoparticles have an effect of inflammation and fibrosis on animals, we developed a nanoparticle generation system and examined the gene expression of matrix metalloproteinase (MMP) and tissue inhibitor matrix proteinase (TIMP) in rat lung containing inhaled nickel oxide (NiO) or titanium dioxide (TiO(2)) nanoparticles. In both experiments, Wistar male rats were exposed to NiO or TiO(2) nanoparticles for 4 wk (6 h/day). The geometric mean diameters of NiO and TiO(2) in the chamber were 139 ± 12 nm and 51 ± 9 nm, respectively. The average concentration of the particle number of NiO and TiO(2) was 1.0E+05 /cm(3) and 2.8E+05 /cm(3), respectively. At 4 d, 1 and 3 months after the end of the inhalation, the rats exposed to these particles were sacrificed and the gene expressions of MMP-2, TIMP-2 and type I collagen were measured using RT-PCR. Pathological finding revealed that there was minimum inflammation with nickel oxide only at 4 d and no change with titanium oxide. However, there were no changes of the gene expression of MMP-2, TIMP-2, and type I collagen in either the NiO or TiO(2) exposure groups. In this study, inhalation of nickel oxide and titanium dioxide nanoparticles did not induce the gene expression of MMP-2 and TIMP-2 mRNA in rat lungs.

要約：本研究では、分散されたナノ粒子が動物の炎症と線維症にどのような影響を及ぼすかを調査するため、ナノ粒子生成システムを開発し、吸入した酸化ニッケル（NiO）または二酸化チタン（TiO(2)）ナノ粒子を含むラットの肺で、マトリックスメタロプロテアーゼ（MMP）および組織阻害マトリックスプロテアーゼ（TIMP）の遺伝子発現を調べました。両実験とも、Wistar雄ラットはNiOまたはTiO(2)ナノ粒子に4週間（1日6時間）曝露されました。室内のNiOおよびTiO(2)の幾何平均直径はそれぞれ139 ± 12 nmおよび51 ± 9 nmでした。NiOおよびTiO(2)の粒子数の平均濃度はそれぞれ1.0E+05 /cm(3)および2.8E+05 /cm(3)でした。吸入終了後の4日、1か月、および3か月に、これらの粒子に曝露されたラットは犠牲になり、MMP-2、TIMP-2、およびI型コラーゲンの遺伝子発現をRT-PCRで測定しました。病理学的所見では、酸化ニッケルのみで4日間の最小限の炎症があり、チタン酸化物では変化はありませんでした。ただし、NiOまたはTiO(2)曝露群のいずれにおいてもMMP-2およびTIMP-2 mRNAの遺伝子発現に変化はありませんでした。本研究では、酸化ニッケルおよび二酸化チタンナノ粒子の吸入はラットの肺でMMP-2およびTIMP-2 mRNAの遺伝子発現を誘導しなかったことが示されました。

Industrial Health, 2011. >> PubMed >> PDF.