Astrocytes Are More Vulnerable than Neurons to Silicon Dioxide Nanoparticle Toxicity in Vitro
Jorge Humberto Limón-Pacheco,
Natalie Jiménez-Barrios,
Alejandro Déciga-Alcaraz,
Adriana Martínez-Cuazitl,
Mónica Maribel Mata-Miranda,
Gustavo Jesús Vázquez-Zapién,
Jose Pedraza-Chaverri,
Yolanda Irasema Chirino,
Marisol Orozco-Ibarra
Affiliations
Jorge Humberto Limón-Pacheco
Laboratorio de Biología Celular y Tisular, Escuela Militar de Medicina, Centro Militar de Ciencias de la Salud, Secretaría de la Defensa Nacional, Cerrada de Palomas S/N, Lomas de San Isidro, Alcaldía Miguel Hidalgo, Ciudad de Mexico 11200, Mexico
Natalie Jiménez-Barrios
Laboratorio de Neurobiología Molecular y Celular, Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía, Manuel Velasco Suárez, Av. Insurgentes Sur # 3877, La Fama, Alcaldía Tlalpan, Ciudad de Mexico 14269, Mexico
Alejandro Déciga-Alcaraz
Laboratorio de Carcinogénesis y Toxicología, Unidad de Biomedicina, Facultad de Estudios Superiores Iztacala, Universidad Nacional Autónoma de Mexico, Avenida de los Barrios # 1, Los Reyes Iztacala, Tlalnepantla, Estado de Mexico 54090, Mexico
Adriana Martínez-Cuazitl
Laboratorio de Biología Celular y Tisular, Escuela Militar de Medicina, Centro Militar de Ciencias de la Salud, Secretaría de la Defensa Nacional, Cerrada de Palomas S/N, Lomas de San Isidro, Alcaldía Miguel Hidalgo, Ciudad de Mexico 11200, Mexico
Mónica Maribel Mata-Miranda
Laboratorio de Biología Celular y Tisular, Escuela Militar de Medicina, Centro Militar de Ciencias de la Salud, Secretaría de la Defensa Nacional, Cerrada de Palomas S/N, Lomas de San Isidro, Alcaldía Miguel Hidalgo, Ciudad de Mexico 11200, Mexico
Gustavo Jesús Vázquez-Zapién
Laboratorio de Embriología, Escuela Militar de Medicina, Centro Militar de Ciencias de la Salud, Secretaría de la Defensa Nacional, Cerrada de Palomas S/N, Lomas de San Isidro, Alcaldía Miguel Hidalgo, Ciudad de Mexico 11200, Mexico
Jose Pedraza-Chaverri
Departamento de Biología, Facultad de Química, Universidad Nacional Autónoma de Mexico, Ciudad Universitaria, Alcaldía Coyoacán, Ciudad de Mexico 04510, Mexico
Yolanda Irasema Chirino
Laboratorio de Carcinogénesis y Toxicología, Unidad de Biomedicina, Facultad de Estudios Superiores Iztacala, Universidad Nacional Autónoma de Mexico, Avenida de los Barrios # 1, Los Reyes Iztacala, Tlalnepantla, Estado de Mexico 54090, Mexico
Marisol Orozco-Ibarra
Laboratorio de Neurobiología Molecular y Celular, Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía, Manuel Velasco Suárez, Av. Insurgentes Sur # 3877, La Fama, Alcaldía Tlalpan, Ciudad de Mexico 14269, Mexico
Some studies have shown that silicon dioxide nanoparticles (SiO2-NPs) can reach different regions of the brain and cause toxicity; however, the consequences of SiO2-NPs exposure on the diverse brain cell lineages is limited. We aimed to investigate the neurotoxic effects of SiO2-NP (0–100 µg/mL) on rat astrocyte-rich cultures or neuron-rich cultures using scanning electron microscopy, Attenuated Total Reflection-Fourier Transform Infrared spectroscopy (ATR-FTIR), FTIR microspectroscopy mapping (IQ mapping), and cell viability tests. SiO2-NPs were amorphous particles and aggregated in saline and culture media. Both astrocytes and neurons treated with SiO2-NPs showed alterations in cell morphology and changes in the IR spectral regions corresponding to nucleic acids, proteins, and lipids. The analysis by the second derivative revealed a significant decrease in the signal of the amide I (α-helix, parallel β-strand, and random coil) at the concentration of 10 µg/mL in astrocytes but not in neurons. IQ mapping confirmed changes in nucleic acids, proteins, and lipids in astrocytes; cell death was higher in astrocytes than in neurons (10–100 µg/mL). We conclude that astrocytes were more vulnerable than neurons to SiO2-NPs toxicity. Therefore, the evaluation of human exposure to SiO2-NPs and possible neurotoxic effects must be followed up.