Aceasta este o reprezentare moștenită a acestui AOP. Vă rugăm să consultați versiunea curentă aici:

Titlu AOP

Autori


° F3 Unitatea de siguranță chimică și metode alternative care încorporează EURL ECVAM

Direcția F - Sănătate, consumatori și materiale de referință

Centrul comun de cercetare, Comisia Europeană

  • L’Oreal Research & Innovation, Franța

stare

Vă rugăm să urmați linkul către pagina instantanee pentru a vizualiza și a crea instantanee ale acestui AOP.

În curs de dezvoltare: Nu distribuiți și nu citați.

Această pagină AOP a fost modificată ultima dată pe 12.11.2016.

Faceți clic aici pentru a afișa/ascunde datele de revizuire pentru paginile corelate

Data/ora revizuirii paginii

Abstract

Se știe că hepatotoxicitatea este un punct final important al preocupării de reglementare; în special în dezvoltarea medicamentelor, acesta a fost unul dintre cele mai frecvente motive pentru rapoartele de siguranță în farmacovigilență și retragerea medicamentelor de pe piață. Inflamarea ficatului poate fi atât obiectivul relevant în sine, fie apare în timpul dezvoltării fibrozei hepatice, de exemplu, la expunerea repetată. AOP actuală leagă întreruperea lizozomală de inflamația ficatului. Deteriorarea lizozomală poate fi cauzată de mai mulți inițiatori: exemple sunt detergentul O-metil-serină dodecilamidă clorhidrat (MSDH), alfa-tocoferil succinat, naftazarina [1] [2], 3-aminopropanal [2], agentul antimalaric artesunat (ART) ).) [3] și, de asemenea, nanomaterialele (NM) [4]. Ruptura lizozomală de către MN a fost descrisă ca una dintre principalele cauze ale potențialului lor de a induce leziuni celulare, care este ulterior legată de o creștere a speciilor reactive de oxigen (ROS), daune mitocondriale și inducerea cascadei inflamatorii. Prin urmare, inflamația hepatică este un rezultat local în urma translocării MN în ficat. Captarea și întreruperea lizozomului nu este un MIE clasic, deoarece nu sunt implicate procese „moleculare”, ci mai degrabă mecanice. Cu toate acestea, este evenimentul inițiator pentru AOP descris.

Fundal (opțional)

Inflamația hepatică însoțește majoritatea tulburărilor hepatice acute și cronice, deoarece poate stimula dezvoltarea răspunsurilor fibrotice sau cirotice dacă rămâne nerezolvată (Brenner și colab., 2013). Utilizarea și posibilele domenii de aplicare a MN cresc, de exemplu în alimente, produse alimentare sau produse cosmetice. Prin urmare, trebuie asigurată siguranța NM-urilor în mod sistemic în organism. Datorită cantității în creștere rapidă a NM-urilor nou dezvoltate, nu va fi posibil în viitor să le testăm toxicitatea de la caz la caz, așa cum se face adesea și astăzi. Unii dintre principalii factori care contribuie la expunerea regulată (nano) la particule sunt particulele de oxid de metal slab solubile precum TiO2 sau SiO2 amorf, ambele utilizate în mod obișnuit în cosmetice, produse farmaceutice sau alimente [5] [6]. .

Ficatul este cunoscut ca fiind unul dintre principalele organe țintă pentru NM-urile ingerate, dar particulele inhalate pot ajunge și la ficat după eliminarea din plămâni [7] [8] [9]. Experimentele in vivo pe gavajate sau injectate (intraperitoneale sau intravenoase) TiO2 sugerează o gamă largă de efecte adverse asupra ficatului: o creștere a markerilor serici generali pentru afectarea ficatului, cum ar fi alanina aminotransferaza sau aspartatul aminotransferaza [10] [11], o creștere a markeri inflamatori, cum ar fi citokinele pro-inflamatorii și/sau infiltrarea celulelor inflamatorii [8] [12] [13], o creștere a markerilor pentru stres oxidativ [14] [15], apoptoză, necroză și, de asemenea, fibroză [16] [17] ]. De asemenea, au fost raportate leziuni hepatice și inflamații pentru alte particule de oxid de metal, cum ar fi SiO2 [18] [19], prin diferite căi de aplicare, cum ar fi injecția intraperitoneală sau administrarea orală. Administrarea orală de NM pare să inducă efecte adverse mai ușoare în general decât administrarea sistemică, cel mai probabil datorită absorbției de obicei limitate a MN în tractul GI. Astfel, este important să rețineți că calea expunerii, dar și dimensiunea NM, joacă un rol important, indiferent dacă acestea ajung la ficat și în ce măsură sunt acumulate [20]. .

Studii recente au susținut importanța absorbției lizozomiale a NM în ceea ce privește un mecanism de toxicitate indus de NM. Odată ce un NM este preluat de o celulă, transportul acestuia în mediul acid al lizozomului poate spori solubilitatea unui NM, sau materialul rămâne în forma sa inițială nano. Ambele situații pot induce toxicitate, provocând umflături lizozomale, urmate de leziuni lizozomale și eliberarea de proteine ​​pro-apoptotice, inducând în consecință inflamații [21] [22] [23]. Se știe că particulele cu solubilitate și toxicitate scăzute, cum ar fi TiO2, pot provoca inflamații proporțional cu suprafața lor specifică [24] [25] și, după cum s-a descris mai recent, cu potențialul lor zeta [23], care descrie potențialul electric între suprafața unui NM (sau grupurile asociate acestuia) și mediul de suspensie. Întreruperea lizozomului poate declanșa apoi o cascadă de inflamație în organul țintă. Răspunsul inflamator determinat de particule este asociat cu deteriorarea țesuturilor, remodelare și mutageneză și este denumit toxicitate secundară a particulelor ca urmare a epuizării capacităților de reparare a deteriorării antioxidante și a ADN-ului [26] [27] [28] .

Dar nu numai NM cauzează leziuni lizozomale: substanțele chimice și proteinele precum anumite xenobiotice, LLOMe (esterul metilic L-Leucil-L-leucina) sau glutamatul sunt inductori cunoscuți ai rupturii lizozomale, iar speciile reactive de oxigen (ROS), cum ar fi H2O2, pot amplifica acest efect [29]. Cantitatea de enzime lizozomale care sunt eliberate în citosol reglează calea morții celulare care este inițiată de leziuni lizozomale: joacă un rol vital în inducerea apoptozei, în timp ce ruptura lizozomală masivă duce la necroză [30]. Se știe că lizozomii declanșează apoptoza mediată mitocondrială prin eliberarea catepsinelor în citosol [29]. În același timp, însă, lizozomii înșiși sunt o sursă de ROS, ceea ce poate duce la deteriorarea membranei mitocondriale [21] [31]. Zhu și colegii săi au constatat că TiO2 a indus moartea celulară într-un mod independent Bak/Bax, acționând totuși prin lizozomi [32], susținând importanța de a lua în considerare calea care implică ROS, în timp ce în același timp, mitocondriile s-au dovedit a fi indispensabile pentru celule. moarte inițiată de destabilizarea lizozomală [33] .

În ansamblu, legătura dintre leziunile lizozomale și mitocondriale cu inflamația și, mai exact, inflamația hepatică, este bine cunoscută, indiferent dacă este declanșată de substanțe chimice, proteine ​​sau MN (revizuită în [34] [35]) și este direct conectată cu alte rezultate precum fibroza. Prin urmare, datorită importanței sale ridicate, este descris pe larg în actualul POA.

Rezumatul POA

Vă rugăm să urmați linkul către pagina widget pentru a edita această secțiune.

Dacă introduceți manual text în această secțiune, acesta va fi modificat sau șters automat în modificările ulterioare folosind widgeturile.

Eveniment de inițiere moleculară

Suport pentru evenimente de inițiere moleculară pentru esențialitate
Lizozom, perturbare Puternic

Evenimente-cheie

Rezultat advers

Relațiile dintre evenimentele cheie și rezultatul advers

Descrierea evenimentului Declanșează Greutatea dovezilor Înțelegere cantitativă
Stresul oxidativ, creșterea Conduce direct la Disfuncție mitocondrială, N/A Puternic Slab
Disfuncție mitocondrială, N/A Conduce direct la Vătămare celulară/deces, N/A Puternic Slab
Vătămare celulară/deces, N/A Conduce direct la Citokină, eliberare Puternic Slab
Lizozom, perturbare Conduce direct la Stresul oxidativ, creșterea Moderat Slab
Lizozom, perturbare Conduce direct la Disfuncție mitocondrială, N/A Puternic Slab
Citokină, eliberare Conduce direct la Celule inflamatorii, Infiltrare Puternic Moderat
Celule inflamatorii, Infiltrare Conduce direct la Ficat, inflamație Puternic

Vizualizare rețea

Faceți clic pe noduri sau margini.

Aplicabilitatea etapei de viață

Aplicabilitate taxonomică

Nume Științific Nume Legături cu dovezi
uman Homo sapiens Puternic NCBI
șoarece Mușchiul mus Puternic NCBI
război Rattus norvegicus Slab NCBI

Aplicabilitatea sexului

Reprezentare grafică

Conduce direct

Evaluarea generală a POA

Domeniul de aplicabilitate

AOP descris este un mecanism general, care, în plus, poate fi considerat ca nefiind limitat doar la ficat ca organ țintă. Leziunile lizozomale pot apărea în aproape toate tipurile de celule și în toate organele. Acest lucru este demonstrat de mai multe studii mecaniciste care au folosit celule imune sau cerebrale [36] [21] [37] [38], subliniind astfel aplicabilitatea largă a MIE/KE timpuriu. Prin urmare, la cunoștințele actuale, acest AOP nu se limitează la o etapă specifică a vieții.

Cea mai mare parte a muncii efectuate pentru a elabora părți ale acestui AOP a fost realizată folosind celule și linii celulare murine sau umane, probe de sânge uman sau țesuturi sau modele de șoarece, unde ar putea fi efectuată o eliminare specifică. Exemplele includ

Doar unele studii au analizat aspecte specifice ale AOP la modelele de șobolani, de exemplu [42] [43]

Așa cum s-a descris mai sus, AOP este aplicabil pe scară largă, prin urmare nu se cunoaște nicio aplicabilitate sexuală specifică în acest moment.

Esențialitatea evenimentelor cheie

Rezumatul evenimentului de inițiere moleculară, Rezumatul evenimentului cheie
Oferiți o evaluare generală a esențialității evenimentelor cheie din POA. Apelurile de asistență pentru evenimente cheie individuale pot fi incluse în tabelele de inițiere moleculară, eveniment cheie și rezultatele adverse de mai sus.

În funcție de factorul declanșator considerat, perturbarea lizozomală poate fi fie MIE, fie deja o KE timpurie. În prezentul AOP, acesta a fost identificat ca IE relevant (M), deoarece absorbția lizozomală a NM poate duce la depozitarea simplă a materialului sau la deteriorarea membranei lizozomale, care este MIE a AOP descris. Acest lucru depinde de proprietățile NM, așa cum a fost descris mai sus. Pe scurt, mediul acid din lizozom poate îmbunătăți solubilitatea unui NM (solubil) sau rămâne în forma sa inițială nano. Ambele situații pot induce toxicitate, provocând umflături lizozomale, urmate de întreruperea lizozomală și eliberarea de proteine ​​pro-apoptotice [21] [23]. Particulele cu solubilitate și toxicitate scăzute, cum ar fi TiO2, pot provoca inflamații proporțional cu suprafața lor specifică [44] [45] și potențialul lor zeta [23] .

Prin urmare, moartea celulară este descrisă ca KE ulterioară a disfuncției mitocondriale, care poate duce la inducerea căii apoptotice. Apoptoza este un proces complex care reglează dacă moartea celulară duce la dezvoltarea inflamației sau îndepărtarea silențioasă a unei celule deteriorate, de exemplu în timpul dezvoltării sau a schimbării normale a țesuturilor. Acest lucru depinde cel mai probabil de severitatea efectului [48]. Hepatocitele pe moarte pot elibera molecule intracelulare cunoscute sub denumirea de modele moleculare asociate cu deteriorarea (DAMP), care, dacă sunt persistente, pot induce așa-numita inflamație sterilă. Acest lucru apare în absența agenților patogeni și este un factor cheie pentru dezvoltarea inflamației (ficatului) [49] [50]. ADN-ul mitocondrial (ADNmt) și peptidele formil derivate din mitocondrie sunt exemple de DAMP-uri derivate din mitocondrie care se leagă de receptorii de recunoaștere a modelelor (PPR), cum ar fi receptorii de tip toll (TLR). TLR-urile se găsesc exprimate în majoritatea celulelor hepatice, inclusiv în hepatocite, celule Kupffer (KC) sau celule stelate hepatice (HPC) [49] .

Activarea apoptozei duce la inducerea unei varietăți de citokine, cum ar fi proteina inflamatorie macrofagă-2 (MIP-2)/IL-8, KC, IL-6, MCP-1/CCL2 și sICAM-1, care este descrisă ca fiind următorul KE. Când apoptoza a fost blocată prin inhibarea caspazei-3, inducerea chemokinei a fost semnificativ redusă. [51] [52] .

O creștere a eliberării de citokine este inevitabil legată de infiltrarea ulterioară a celulelor inflamatorii, numărul KE 5. În mod specific, neutrofilele (PMN) sunt recrutate către un gradient chimiotactic. Acest lucru ar putea fi chiar cuantificat utilizând teste de chemotaxie, care permit determinarea concentrațiilor relevante de chemokine pentru a declanșa migrarea neutrofilelor [53]. Citosolul neutrofil conține granule care sunt umplute cu o varietate de proteine, cum ar fi defensine, proteine ​​care cresc permeabilitatea bactericidă, proteaze (de exemplu, elastază, catepsine) și mieloperoxidază (MPO) care consumă peroxid de hidrogen (H2O2) și generează acid hipocloros ( HOCl), cel mai bactericid oxidant produs de PMN [54] [55]. Activarea PMN duce la producerea unei varietăți de citokine pro-inflamatorii, de ex. IL-1ß, IL-6, IL-12 și IL-23, care pot agrava și mai mult inflamația rezultată [56] .

Rezultatul infiltrării neutrofilelor și a altor celule imune duce la dezvoltarea și stabilirea inflamației. S-ar putea arăta că epuizarea neutrofilelor prin utilizarea anticorpului de eliminare a neutrofilelor NIMP-R14 a dus direct la o reducere drastică a inflamației hepatice rezultate [57]. O dovadă generală a importanței neutrofilelor infiltrate este faptul că inflamația hepatică este de obicei confirmată clinic prin analiza caracteristicilor histologice, marcate de afluxul de neutrofile (care pot fi colorate folosind hematoxilină și eozină) [58]. .

Rezumatul greutății probelor

Tabel rezumat
Furnizați un rezumat general al ponderii dovezilor pe baza evaluărilor legăturilor individuale din paginile Relații cheie cu evenimentele.

Considerații cantitative

Tabel rezumat
Oferiți o discuție generală a informațiilor cantitative disponibile pentru acest AOP. Apelurile de asistență pentru relațiile individuale pot fi incluse în tabelul Relații cheie eveniment de mai sus.


În general, înțelegerea cantitativă a KER-urilor individuale este scăzută. Multe se bazează pe cunoștințe stabilite, în special KER-urile târzii care descriu reglarea în sus a citokinelor și infiltrarea celulelor imune în timpul debutului inflamației. În principal, aceste cunoștințe sunt susținute de experimente care utilizează inhibitori, activatori specifici sau substanțe neutralizante (cum ar fi anticorpii).

KER de la MIE la KE1 (Stresul oxidativ) se bazează pe constatări în care răspunsul lizozomal a fost inhibat sau redus; o inducție ulterioară a ROS ar putea fi redusă și alte rezultate (cum ar fi efectele asupra mitocondriei) amânate. A fost descrisă concordanța temporală (LMP a fost urmată de producerea ROS, care a fost urmată de modificări ale MMP); totuși, înțelegerea cantitativă este încă scăzută.

Este bine stabilit că Stresul oxidativ conduce la Disfuncție mitocondrială, deși și pentru acest KER, înțelegerea cantitativă este scăzută. Inhibarea sursei ROS ar putea întârzia leziunile mitocondriale, iar tratamentul cu un antioxidant ar putea inhiba parțial efectul asupra mitocondriei. Un efect direct al stresului oxidativ asupra deschiderii porului de tranziție a permeabilității mitocondriale a fost găsit deja în 1997, care a fost descris ca ducând la o creștere a potențialului membranei mitocondriale.

KER de la MIE la Disfuncție mitocondrială se bazează pe descoperirile din experimentele rezolvate în timp și pe utilizarea unor inhibitori specifici care au confirmat acest KER. Rolul proeminent al catepsinelor, care sunt secretate de un lizozom compromis, a fost susținut în mod repetat. Tot aici, înțelegerea cantitativă este încă scăzută.

Disfuncție mitocondrială conduce la Moartea celulelor de exemplu, prin inducerea apoptozei. Stabilizarea MMP înainte de aplicarea unui declanșator apoptotic poate preveni apariția apoptozei. MMP este indus la concentrații mai mici, înainte de moartea celulară. Cu toate acestea, înțelegerea cantitativă este redusă.

Studii privind rolul Moartea celulelor inducând la Eliberare de citokine a constatat că DAMP-urile derivate din mitocondrie se leagă de receptorii de recunoaștere a modelelor, cum ar fi receptorii de tip toll, care reglează în mod direct citokinele, la fel ca și inducerea căii apoptotice. Inhibarea apoptozei a împiedicat reglarea în sus a citokinelor.

KER din Eliberare de citokine la Infiltrarea celulelor inflamatorii poate fi descris cantitativ, deoarece sunt disponibile teste de chemotaxie utile care utilizează celule imune izolate ex vivo. Aceste rezultate oferă o indicație asupra concentrațiilor necesare migrației celulare, dar trebuie să fie luate în considerare cu atenție în ceea ce privește transferabilitatea directă la situația in vivo. Mai mult, nu numai IL-8 este responsabil pentru recrutarea neutrofilelor, ci și alte chimiocine pot contribui la atragerea celulelor inflamatorii. Cu toate acestea, dovezi suplimentare pentru acest KER sunt furnizate de neutralizarea chemokinelor, care a împiedicat apariția în continuare a inflamației.

O dovadă generală a importanței Infiltrarea celulelor inflamatorii în dezvoltarea Inflamația ficatului se constată prin faptul că inflamația hepatică este de obicei confirmată clinic prin analiza caracteristicilor histologice, marcate de afluxul de neutrofile. Inhibarea mesagerilor pentru infiltrarea celulelor inflamatorii duce la o reducere puternică a acestora. În plus, inhibarea directă a neutrofilelor previne apariția inflamației hepatice.