SCOPUS
Comparative Study of Toxic Effects of Anatase and Rutile Type Nanosized Titanium Dioxide Particles in vivo and in vitro
저자
Numano, Takamasa ; Xu, Jiegou ; Futakuchi, Mitsuru ; Fukamachi, Katsumi ; Alexander, David B. ; Furukawa, Fumio ; Kanno, Jun ; Hirose, Akihiko ; Tsuda, Hiroyuki ; Suzui, Masumi 연구자관계분석
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2014
작성언어
English
주제어
등재정보
SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
929-935(7쪽)
제공처
Two types of nanosized titanium dioxide, anatase ($anTiO_2$) and rutile ($rnTiO_2$), are widely used in industry, commercial products and biosystems. $TiO_2$ has been evaluated as a Group 2B carcinogen. Previous reports indicated that $anTiO_2$ is less toxic than $rnTiO_2$, however, under ultraviolet irradiation $anTiO_2$ is more toxic than $rnTiO_2$ in vitro because of differences in their crystal structures. In the present study, we compared the in vivo and in vitro toxic effects induced by $anTiO_2$ and $rnTiO_2$. Female SD rats were treated with $500{\mu}g/ml$ of $anTiO_2$ or $rnTiO_2$ suspensions by intra-pulmonary spraying 8 times over a two week period. In the lung, treatment with $anTiO_2$ or $rnTiO_2$ increased alveolar macrophage numbers and levels of 8-hydroxydeoxyguanosine (8-OHdG); these increases tended to be lower in the $anTiO_2$ treated group compared to the $rnTiO_2$ treated group. Expression of $MIP1{\alpha}$ mRNA and protein in lung tissues treated with $anTiO_2$ and $rnTiO_2$ was also significantly up-regulated, with $MIP1{\alpha}$ mRNA and protein expression significantly lower in the $anTiO_2$ group than in the $rnTiO_2$ group. In cell culture of primary alveolar macrophages (PAM) treated with $anTiO_2$ and $rnTiO_2$, expression of $MIP1{\alpha}$ mRNA in the PAM and protein in the culture media was significantly higher than in control cultures. Similarly to the in vivo results, $MIP1{\alpha}$ mRNA and protein expression was significantly lower in the $anTiO_2$ treated cultures compared to the $rnTiO_2$ treated cultures. Furthermore, conditioned cell culture media from PAM cultures treated with $anTiO_2$ had less effect on A549 cell proliferation compared to conditioned media from cultures treated with $rnTiO_2$. However, no significant difference was found in the toxicological effects on cell viability of ultra violet irradiated $anTiO_2$ and $rnTiO_2$. In conclusion, our results indicate that $anTiO_2$ is less potent in induction of alveolar macrophage infiltration, 8-OHdG and $MIP1{\alpha}$ expression in the lung, and growth stimulation of A549 cells in vitro than $rnTiO_2$.
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