Vliv nanočástic těžkých kovů na buňky plicních tkání – studie in vitro

Bc. Aneta Pavelková

Master's thesis

Effect of heavy metal nanoparticles on cells of lung tissues - an in vitro study

Anotácia:

Cílem této diplomové práce bylo zhodnotit vliv nanočástic oxidu olovnatého (PbONPs) a oxidu kademnatého (CdONPs) na buňky plicní tkáně in vitro. Experimenty byly prováděny na buněčných liniích ELEP a A549 a zaměřovaly se na metabolickou aktivitu, genovou expresi a intracelulární distribuci kovů. Bylo zjištěno, že účinky nanočástic jsou závislé na koncentraci, době expozice a typu buněk, přičemž buňky ELEP vykazovaly hormetickou odpověď, zatímco nádorová linie A549 byla vůči expozici relativně odolnější. Pomocí transmisní elektronové mikroskopie byla potvrzena internalizace nanočástic a jejich lokalizace v endozomech. Expozice PbONPs a CdONPs vedla ke změnám v expresi genů spojených s transportem iontů a metabolismem lipidů, včetně transportérů ABCA1 a ABCG1, a v případě CdONPs také genů souvisejících s homeostázou zinku. Výsledky dále naznačují narušení iontové homeostázy pravděpodobně související s jevem zvaným iontové mimikry. Získané poznatky přispívají k lepšímu pochopení mechanismů toxicity nanočástic těžkých kovů v plicních buňkách.

Abstract:

The aim of this thesis was to evaluate the effects of lead oxide nanoparticles (PbONPs) and cadmium oxide nanoparticles (CdONPs) on lung tissue cells in vitro. Experiments were performed on the ELEP and A549 cell lines and focused on metabolic activity, gene expression, and intracellular metal distribution. It was found that the effects of nanoparticles are dependent on concentration, exposure time, and cell type, with ELEP cells exhibiting a hormetic response, while the cancer cell line A549 was relatively more resistant to exposure. Transmission electron microscopy confirmed the internalization of nanoparticles and their localization in endosomes. Exposure to PbONPs and CdONPs led to changes in the expression of genes associated with ion transport and lipid metabolism, including the transporters ABCA1 and ABCG1, and in the case of CdONPs also genes related to zinc homeostasis. The results further suggest a disruption of ion homeostasis likely related to a phenomenon known as ionic mimicry. The findings contribute to a better understanding of the mechanisms of toxicity of heavy metal nanoparticles in lung cells.

Kľúčové slová

nanočástice těžkých kovů, olovo, kadmium, iontové mimikry, oxidační stres, ABC transportéry, plicní buňky, in vitro, cytotoxicita heavy metal nanoparticles, lead, cadmium, ionic mimicry, oxidative stress, ABC transporters, lung cells, cytotoxicity

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 14. 5. 2026

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 22. 6. 2026
• Vedúci: Mgr. Hana Kotasová, Ph.D.
• Oponent: Mgr. Lukáš Pečinka, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / odbor:
Biochemistry / Analytical biochemistry