Autor: Zatloukalová, M.; Jedinák, L.; Riman, D.; Franková, D.; Novák, D.; Cytryniak, A.; Nazaruk, E.; Bilewicz, R.; Vrba, J.; Papoušková, B.; Kabeláč, M.; Vacek, J.
Název práce v češtině: Kubosomální lipidová formulace nitroalkenů mastných kyselin: Příprava, stabilita a biologické vlastnosti
Název práce v angličtině: Cubosomal lipid formulation of nitroalkene fatty acids: Preparation, stability and biological effects
Studentská publikace: ne
Klíčová slova v češtině: Nitrooleát, Monoacyl glycerol, oxidy dusíku, Lipidová mezifáze, Kubosom, Keratinocyty
Klíčová slova v angličtině: Nitrooleate, Monoacyl glycerol, Nitric oxide, Lipidic mesophase, Cubosome, Keratinocytes
Abstrakt česky: Nitrované mastné kyseliny vznikají in vivo interakcí reaktivních forem dusíku s nenasycenými mastnými kyselinami. Výsledné elektrofilní NO2-FA hrají významnou roli v homeostázi a buněčné odpovědi na stres. Tato studije zkoumá fyzikálně-chemické vlastnosti a reaktivitu dvou NO2-FA: 9/10-nitrooleové kyseliny 1 a jejího nově připraveného 1-monoacylesteru 2. Obě sloučeniny byly připravené radikálovou nitrací. Sloučeniny 1 a 2 byly zkoumány ve vodném roztoku a po inkorporaci do lipidových nanočástic připravených z 1-monooleinu, kubosomů 1@CUB a 2@CUB. Pomocí elektrochemické analýzy a LC-MS bylo zjištěno, že volné 1 a 2 jsou nestabilní v kyselém prostředí a jejich degradace ve vodném prostředí nastane během několika minut nebo hodin. Degradace je spojena s produkcí NO radikálu. Kubosomální 1@CUB a 2@CUB vykazovaly výrazně větší stabilitu (rozklad po několika dnech až týdnech). Mimoto byly získány informace struktuře a konformaci studovaných sloučenin pomocí DFT kalkulací. Studie s lidskou HaCat buněčnou linií prokázala schopnost 1@CUB a 2@CUB penetrovat přes cytoplazmatickou membránu a ovlivnit buněčné dráhy. Volné formy 1 a 2 a jejich kubosomální formy prokázaly cytotoxický efekt na HaCaT buňky s hodnotou IC50 v rozmezí od 1 do 8 m po 24 hodinách. Další vývoj kubosomálních preparátů může přispět zejména do oblasti optimalizovaného transportu lipidů do biologických systémů.
Abstrakt anglicky: Lipid nitroalkenes – nitro-fatty acids (NO2-FAs) are formed in vivo via the interaction of reactive nitrogen species with unsaturated fatty acids. The resulting electrophilic NO2-FAs play an important role in redox homeostasis and cellular stress response. This study investigated the physicochemical properties and reactivity of two NO2-FAs: 9/10-nitrooleic acid (1) and its newly prepared 1-monoacyl ester, (E)-2,3-hydroxypropyl 9/10-nitrooctadec-9-enoate (2), both synthesized by a direct radical nitration approach. Compounds 1 and 2 were investigated in an aqueous medium and after incorporation into lipid nanoparticles prepared from 1-monoolein, cubosomes 1@CUB and 2@CUB. Using an electrochemical analysis and LC-MS, free 1 and 2 were found to be unstable under acidic conditions, and their degradation occurred in an aqueous environment within a few minutes or hours. This degradation was associated with the production of the NO radical, as confirmed by fluorescence assay. In contrast, preparations 1@CUB and 2@CUB exhibited a significant increase in the stability of the loaded 1 and 2 up to several days to weeks. In addition to experimental data, density functional theory-based calculation results on the electronic structure and structural variability (open and closed configuration) of 1 and 2 were obtained. Finally, experiments with a human HaCaT keratinocyte cell line demonstrated the ability of 1@CUB and 2@CUB to penetrate through the cytoplasmic membrane and modulate cellular pathways, which was exemplified by the Keap1 protein level monitoring. Free 1 and 2 and the cubosomes prepared from them showed cytotoxic effect on HaCaT cells with IC50 values ranging from 1 to 8 μM after 24 h. The further development of cubosomal preparations with embedded electrophilic NO2-FAs may not only contribute to the field of fundamental research, but also to their application using an optimized lipid delivery vehicle.
Jazyk v originále: AJ
Název časopisu: Redox Biology
Rok: 2021
Svazek (ročník): 46
Číslo časopisu v rámci uvedeného svazku: n/a
Strana od-do: 102097(1-14)
Impact factor: 11.799
Q1: ne

ISSN časopisu: 2213-2317
Vydavatel: Elsevier
Způsob financování: Czech Science Foundation, grants 19-21237Y (M.Z.) and 19-09212S (J.V.). Computational resources were supplied by the project „e-Infrastruktura CZ“ (e-INFRA LM2018140, M.K.) provided within the program Projects of Large Research, Development and Innovations Infrastructures.
DOI: 10.1016/j.redox.2021.102097