scholarly journals Development of a Rapid Cell-free Method for Cytotoxicity Assessment of Vapor Phase of Cigarette Smoke

2011 ◽  
Vol 24 (4) ◽  
pp. 157-165
Author(s):  
X Cahours ◽  
M Blanchet ◽  
M Dubois ◽  
C Haond
Keyword(s):  
Cigarette Smoke ◽  
Vapor Phase ◽  
Screening Method ◽  
Micronucleus Assay ◽  
Neutral Red ◽  
Uptake Assay ◽  
Anti Oxidant ◽  
Cytotoxicity Assessment ◽  
Phosphate Buffered Saline

AbstractCurrently, several in vitro tests are widely used to measure toxicological properties of mainstream smoke (Neutral Red Uptake Assay, Micronucleus assay, Ames Test). These tests are necessary to assess cytotoxicity, genotoxicity, and mutagenicity, but are time consuming. This is essentially due to the preparation and the handling of cells. It is difficult to use these in vitro tests as screening method for product testing and development. For a better assessment of the cytotoxicity of the vapor phase, a rapid cell-free method has been developed. This paper describes a capillary electrophoresis cell-free method, based on the depletion of an anti-oxidant L-gamma-glutamyl-L-cysteinylglycine (GSH), applied to an aliquot of vapor phase phosphate buffered saline (PBS)-trapped cigarette smoke (as recommended for in vitro testing). The correlation between this method and the survival/viability test (Neutral Red cytotoxicity) is excellent (coefficient of correlation (r = 0.99)).

Μελέτη της τοξικής, κυτταροτοξικής και γενοτοξικής δράσης νεοσυντιθέμενων ενώσεων και νανοϋλικών σε in vitro συνθήκες

2021 ◽  
Author(s):  
Ιωάννα Ευθυμίου
Keyword(s):  
Humic Acid ◽  
Vibrio Fischeri ◽  
Anodic Stripping Voltammetry ◽  
Micronucleus Assay ◽  
Stripping Voltammetry ◽  
Neutral Red ◽  
Flame Spray ◽  
Ag Nps ◽  
Zno Nps

Η συνεχώς αυξανόμενη παραγωγή προϊόντων της Nανοτεχνολογίας εγείρει στις μέρες μας σημαντικά ερωτήματα σχετικά με τον περιβαλλοντικό αντίκτυπό τους. Συγκεκριμένα, νανοσωματίδια (Nanoparticles, NPs) όπως το οξείδιο του ψευδαργύρου (ZnO) και αργύρου (Ag), παρουσιάζουν ευρεία εξάπλωση και εφαρμογή, γεγονός που αυξάνει τις πιθανότητες να βρεθούν βιοδιαθέσιμα στο περιβάλλον. Παρόλο που υπάρχει εκτεταμένη βιβλιογραφία αναφορικά με τα προαναφερθέντα NPs, συνήθως κάθε μελέτη εστιάζει σε συγκεκριμένο παράγοντα κάθε φορά όπως για παράδειγμα στη σύνθεση των NPs, τα βελτιωμένα χαρακτηριστικά τους, τις πιθανές εφαρμογές τους ή τις τοξικές τους επιδράσεις σε συγκεκριμένο οργανισμό ή κυτταρική σειρά. Αν και κάθε έρευνα ενισχύει το μέχρι τώρα γνωσιακό υπόβαθρο και συμπληρώνει κενά αναφορικά με τη Νανοτεχνολογία, με την παρούσα μελέτη έγινε η προσπάθεια πραγματοποίησης μιας ολοκληρωμένης εργασίας. Συγκεκριμένα, το ερευνητικό πλάνο περιλαμβάνει (α) τη σύνθεση των ZnO, Ag και ZnO-Ag NPs, (β) το χαρακτηρισμό τους (μεμονωμένα και σε διασπορά μέσα σε υδατικά διαλύματα), (γ) την αξιολόγηση των πιθανών τοξικών, κυτταροτοξικών και γενοτοξικών τους επιδράσεων σε διαφορετικά βιολογικά συστήματα (ανθρώπινα λεμφοκύτταρα, βακτήρια και αιμοκύτταρα δίθυρου μαλακίου) σε in vitro συνθήκες, (δ) τη μελέτη της αλληλεπίδρασης των εξεταζόμενων NPs παρουσία χουμικών οξέων (Humic Acids, HAs), προσομοιάζοντας έτσι τις πραγματικές περιβαλλοντικές συνθήκες. Αναλυτικότερα, τα NPs (ZnO, Ag και ZnO-Ag NPs) παρασκευάστηκαν με την καινοτόμο τεχνική πυρόλυσης ψεκασμού φλόγας (Flame Spray Pyrolysis, FSP) που χρησιμοποιείται για τη σύνθεση μεμονωμένων και σύνθετων NPs με υψηλή καθαρότητα και βελτιωμένα μορφολογικά και φυσικοχημικά χαρακτηριστικά. Ακολούθησε χαρακτηρισμός των NPs με περίθλαση ακτίνων Χ (powder X ray Diffraction, pXRD), με ηλεκτρονική μικροσκοπία διέλευσης (Transmission Electron Microscopy, TEM) και με δυναμική σκέδαση φωτός (Dynamic Light Scattering, DLS). Στη συνέχεια, διερευνήθηκε η ενδεχόμενη γενοτοξική και κυτταροτοξική δράση των NPs παρουσία και απουσία δύο χαρακτηρισμένων HAs (Humic acid-like-polycondensate, HALP; Leonardite Humic Acid, LHA) σε ανθρώπινα λεμφοκύτταρα με την εφαρμογή της τεχνικής των μικροπυρήνων με χρήση της κυτταροχαλασίνης-Β (Cytokinesis Block Micronucleus assay, CBMN assay). Η έκπλυση ιόντων Zn2+ προσδιορίστηκε στα ιζήματα των λεμφοκυττάρων που προέκυψαν από την τεχνική CBMN, μέσω της ανοδικής αναδιαλυτικής βολταμμετρίας (Anodic Stripping Voltammetry, ASV). Έπειτα, οι τοξικές επιδράσεις των NPs παρουσία και απουσία των δύο HAs μελετήθηκαν στο βακτήριο Vibrio fischeri με τη χρήση του συστήματος Microtox. Τέλος, εξετάστηκαν οι κυτταροτοξικές και οξειδωτικές επιδράσεις των NPs σε αιμοκύτταρα του μυδιού Mytilus galloprovincialis, μέσω προσδιορισμού (α) της λυσοσωμικής αποσταθεροποίησης (Τεχνική ουδέτερου ερυθρού/Neutral Red Retention Time), (β) της παραγωγής σουπεροξειδικών ανιόντων, (γ) της παραγωγής οξειδίων του αζώτου (υπό μορφή νιτρωδών) και (δ) των επιπέδων λιπιδικής υπεροξείδωσης. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, στην περίπτωση της τεχνικής CBMN, δεν υπήρξε εκδήλωση γενοτοξικών φαινομένων σε καμία περίπτωση, για κανένα από τα υπό μελέτη NPs τόσο παρουσία όσο και απουσία των δύο HAs. Από την άλλη πλευρά, όλα τα NPs εκδήλωσαν κυτταροτοξική δράση. Ωστόσο, αν και τα Ag και ZnO-Ag NPs οδήγησαν σε επαγωγή κυτταροτοξικότητας παρουσία και απουσία των δύο HAs, τα μίγματα των ZnO NPs με τα δύο HAs ελάττωσαν την κυτταροτοξικότητα που προκλήθηκε από τα μεμονωμένα ZnO NPs. Αναφορικά με τα ποσοστά έκπλυσης ιόντων Zn2+, παρατηρήθηκε ότι οι μεγαλύτερες συγκεντρώσεις των μιγμάτων (ZnO, ZnO-Ag)NPs-HAs διατήρησαν ένα μικρό ποσοστό ιόντων, ενώ στις υπόλοιπες περιπτώσεις το ποσοστό ήταν αμελητέο. Στην περίπτωση προσδιορισμού της τοξικότητας των NPs έναντι του βακτηρίου Vibrio fischeri, διαπιστώθηκε ενισχυμένη τοξικότητα των ZnO και ZnO-Ag NPs ενώ τα Ag NPs εμφάνισαν τη μικρότερη τοξική δράση. Ο συνδυασμός με τα δύο HAs δεν οδήγησε σε κάποια σημαντική αλλαγή της τοξικότητας σε σύγκριση με τα μεμονωμένα NPs, στην περίπτωση των ZnO και ZnO-Ag NPs. Αντιθέτως, τα μίγματα Ag NPs-HAs ελάττωσαν την τοξικότητα που προκλήθηκε από τα μεμονωμένα Ag NPs. Όσον αφορά τις επιδράσεις των NPs στα αιμοκύτταρα των μυδιών, διαπιστώθηκε ότι κάθε NP διέθετε διαφορετικό μηχανισμό εκδήλωσης τοξικότητας. Συγκεκριμένα, τα ZnO NPs - μέσω του επιφανειακού τους φορτίου και της σωματιδιακής συσσωμάτωσης - ενδέχεται να εισέλθουν στα κύτταρα πριν την εκδήλωση κυτταρικής θνησιμότητας, ενώ η απελευθέρωση των ιόντων Zn2+ μπορούσε να οδηγήσει στην παραγωγή ριζών μέσω διέγερσης της διαδικασίας της αναπνευστικής έκρηξης. Αντιθέτως, η παρατηρούμενη κυτταρική και οξειδωτική καταπόνηση που προκλήθηκε από τα Ag NPs, πιθανότατα λόγω της απελευθέρωσης ιόντων Ag+, δε φάνηκε να σχετίζεται με την αναπνευστική έκρηξη. Ομοίως, οι κυτταρικές και οξειδωτικές βλάβες που προκλήθηκαν από τα ZnO-Ag NPs, υπέδειξαν την παρουσία ανταγωνιστικής/συνεργιστικής δράσης μεταξύ των μεταλλικών ιόντων (Zn2+, Ag+) που ανάλογα με τις εκάστοτε συνθήκες μπορούν να ρυθμίσουν τη συμπεριφορά και τις βιολογικές επιδράσεις του σύνθετου NP. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα υποδεικνύουν τη δυνατότητα των νεοσυντιθέμενων ZnO, Ag και ZnO-Ag NPs να προκαλούν τοξικές, κυτταροτοξικές και οξειδωτικές επιδράσεις. Παρόλα αυτά, διαπιστώθηκε ότι οι επιδράσεις των NPs ποικίλουν τόσο μεταξύ των ίδιων των NPs, όσο και μεταξύ των τεχνικών και των οργανισμών μοντέλων και/ή κυττάρων που χρησιμοποιήθηκαν. Κατά συνέπεια, είναι εμφανές ότι είναι αναγκαίο να αξιολογείται το τοξικολογικό προφίλ των NPs με τη χρήση ενός εύρους τεχνικών, βιοδεικτών και περιβαλλοντικών σεναρίων, καθώς και να γίνεται παράλληλα ένας ολοκληρωμένος και αξιόπιστος χαρακτηρισμός αυτών σε κάθε περίπτωση.

scholarly journals The genotoxicological assessment of a tobacco heating product relative to cigarette smoke using the in vitro micronucleus assay

2020 ◽  
Vol 7 ◽  
pp. 1010-1019 ◽  
Author(s):  
David Thorne ◽  
James Whitwell ◽  
Julie Clements ◽  
Paul Walker ◽  
Damien Breheny ◽  
...  
Keyword(s):  
Cigarette Smoke ◽  
Micronucleus Assay ◽  
In Vitro Micronucleus Assay

scholarly journals The Addition of Cocoa, Glycerol, and Saccharose to the Tobacco of Cigarettes: Implications for Smoke Chemistry, In Vitro Cytotoxicity, Mutagenicity and Further Endpoints

2010 ◽  
Vol 24 (3) ◽  
pp. 117-138 ◽  
Author(s):  
E Roemer ◽  
S Wittke ◽  
E TrellesSticken ◽  
JJ Piade ◽  
T Bonk ◽  
...  
Keyword(s):  
Metabolic Activation ◽  
Potential Effect ◽  
Neutral Red ◽  
In Vitro Cytotoxicity ◽  
Total Evidence ◽  
Mainstream Smoke ◽  
Particulate Phase ◽  
Cocoa Powder ◽  
Uptake Assay

AbstractThe cigarette ingredients cocoa powder, glycerol, and saccharose were investigated regarding their potential effect on the resulting mainstream smoke, i.e., smoke chemistry (Hoffmann analytes), mammalian cell cytotoxicity (Neutral Red Uptake assay), and bacterial mutagenicity (Ames assay). Each ingredient was added at three concentrations to the tobacco of a 6 mg and 10 mg ‘tar’ yield experimental American blend filter cigarette (obtained under ISO/FTC smoking regime). The lowest application concentration was equivalent to the normal approximate use level of the ingredients; the highest application level was up to 5-fold higher. The resulting data were compared with the respective control cigarettes without addition of the ingredients. The addition of cocoa powder did not lead to any consistent effects on the measured mainstream smoke analytes. Neither the in vitro cytotoxicity nor the in vitro mutagenicity was affected by cocoa addition. The addition of glycerol resulted in a decrease in the delivery of several smoke constituents (generally around 20%), e.g. aldehydes, phenolics, and N-nitrosamines. Water in the particulate phase (TPM) was distinctly increased (up to +150%). The cytotoxicity of the TPM was decreased (approx. !15%). Mutagenicity was not affected. Saccharose addition consistently increased formaldehyde delivery in smoke by up to 40% and decreased tobacco-specific N-nitrosamines by up to approximately 20%. The increase in formaldehyde is discussed in the context of the human smoker. The cytotoxicity was not affected by the addition of saccharose, while the mutagenicity of the TPM was decreased in tester strain TA98 with metabolic activation (!15%). The results are in agreement with currently available literature. Some investigations summarized in this publication are novel and have not yet been reported in the literature. Based on the total evidence, it can be concluded that the three ingredients added at their current use levels do not increase the inherent toxicity of the cigarette smoke.

scholarly journals Raspberry Polyphenolic Extract Regulates Obesogenic Signals in Hepatocytes

Molecules ◽  
2018 ◽  
Vol 23 (9) ◽  
pp. 2103 ◽  
Author(s):  
Bartosz Fotschki ◽  
José Laparra ◽  
Michał Sójka
Keyword(s):  
High Fat Diet ◽  
Molecular Mechanisms ◽  
In Vitro Study ◽  
Neutral Red ◽  
High Fat ◽  
Multifunctional Protein ◽  
Polyphenolic Extract ◽  
Uptake Assay ◽  
Experimental Treatments

The aim of this in vitro study was to examine the effect of raspberry polyphenolic extract on the immune-metabolic molecular mechanisms activated by obesity-related signals in hepatocytes (HB-8965®). Alterations in endosomal/lysosomal activity (neutral red uptake assay, NR), the expression of selected genes involved with lipid oxidation, and metabolism and inflammation processes in the liver were studied. Hepatocytes were treated with plasma collected from Wistar rats that were fed a high-fat diet (HF), raspberry polyphenolic extract (PP), serine-type protease inhibitors as an agonist of TLR4 (TD) or a combination of PP with HF or TD treatments. The PP added to the experimental treatments modulated hepatic immune-metabolic mechanisms through the upregulation of STAT1, ANGPTL4, and CD44, as well as considerably reducing the NR uptake and downregulation of COX-2 and the multifunctional protein AhR. The kinetic analysis of AhR expression revealed that HF-related molecular mechanisms activated AhR mRNA expression earlier than PP initiated the regulatory effect. In conclusion, PP might be considered a valuable dietary agent that regulates obesity-related signals in hepatocytes. Moreover, taking AhR kinetic behavior into consideration, it can be assumed that PP might modulate the severity of the HF-induced downstream metabolic signaling of AhR.

scholarly journals In Vitro Activity of Expanded-Spectrum Pyridazinyl Oxime Ethers Related to Pirodavir: Novel Capsid-Binding Inhibitors with Potent Antipicornavirus Activity

2004 ◽  
Vol 48 (5) ◽  
pp. 1766-1772 ◽  
Author(s):  
D. L. Barnard ◽  
V. D. Hubbard ◽  
D. F. Smee ◽  
R. W. Sidwell ◽  
K. G. W. Watson ◽  
...  
Keyword(s):  
Common Cold ◽  
The United States ◽  
Neutral Red ◽  
In Vitro Activity ◽  
Oral Agent ◽  
Uptake Assay ◽  
The Common ◽  
Orally Bioavailable ◽  
Neutral Red Uptake Assay

ABSTRACT Picornaviruses (PV) include human rhinovirus (HRV), the primary cause of the common cold, and the enteroviruses (EV), which cause serious diseases such as poliomyelitis, meningoencephalitis, and systemic neonatal disease. Although no compounds for PV infections have been approved in the United States, pirodavir was one of the most promising capsid-binding compounds to show efficacy in human clinical trials for chemoprophylaxis of the common cold. Susceptibility to hydrolysis precluded its use as an oral agent. We have developed orally bioavailable pyridazinyl oxime ethers that are as potent as pirodavir. Compounds BTA39 and BTA188 inhibited a total of 56 HRV laboratory strains and three clinical isolates as determined by neutral red uptake assay. At concentrations of <100 nM, BTA39 inhibited 69% of the HRV serotypes and isolates evaluated, BTA188 inhibited 75%, and pirodavir inhibited 59% of the serotypes and isolates. The 50% inhibitory concentrations (IC50s) for the two compounds ranged from 0.5 nM to 6,701 nM. The compounds also inhibited EV, including coxsackie A and B viruses (IC50 = 773 to 3,608 nM) and echoviruses (IC50 = 193 to 5,155 nM). BTA39 only inhibited poliovirus strain WM-1 at 204 nM, and BTA188 only inhibited poliovirus strain Chat at 82 nM. EV 71 was inhibited by BTA39 and BTA188, with IC50s of 1 and 82 nM, respectively. Both compounds were relatively nontoxic in actively growing cells (50% cytotoxic doses, ≥4,588 nM). These data suggest that these oxime ethers warrant further investigation as potential agents for treating selected PV infections.

scholarly journals Mainstream Smoke Chemistry and in Vitro and In Vivo Toxicity of the Reference Cigarettes 3R4F and 2R4F

2012 ◽  
Vol 25 (1) ◽  
pp. 316-335 ◽  
Author(s):  
E Roemer ◽  
H Schramke ◽  
H Weiler ◽  
A Buettner ◽  
S Kausche ◽  
...  
Keyword(s):  
Neutral Red ◽  
Kinase Assay ◽  
Mainstream Smoke ◽  
Total Particulate Matter ◽  
Inhalation Study ◽  
Uptake Assay ◽  
Toxicological Activity ◽  
Health Canada

AbstractA new reference cigarette, the 3R4F, has been developed to replace the depleting supply of the 2R4F cigarette. The present study was designed to compare mainstream smoke chemistry and toxicity of the two reference cigarettes under the International Organization for Standardization (ISO) machine smoking conditions, and to further compare mainstream smoke chemistry and toxicological activity of the 3R4F cigarette by two different smoking regimens, i.e., the machine smoking conditions specified by ISO and the Health Canada intensive (HCI) smoking conditions.The in vitro cytotoxicity and mutagenicity was determined in the neutral red uptake assay, the Salmonella reverse mutation assay, and the mouse lymphoma thymidine kinase assay. Additionally, a 90-day nose-only inhalation study in rats was conducted to assess the in vivo toxicity. The comparison of smoke chemistry between the two reference cigarettes found practically the same yields of total particulate matter (TPM), ‘tar’, nicotine, carbon monoxide, and most other smoke constituents. For both cigarettes, the in vitro cytotoxicity, mutagenicity, and in vivo toxicity showed the expected smoke-related effects compared to controls without smoke exposure. There were no meaningful differences between the 2R4F and 3R4F regarding these toxicological endpoints. The assessments for the 3R4F cigarette by smoking regimen found as a trivial effect, due to the higher amount of smoke generated per cigarette under HCI conditions, an increased yield of toxicant and higher toxicological activity per cigarette. However, per mg TPM, ‘tar’, or nicotine, the amounts of toxicants and the in vitro toxicity were generally lower under HCI conditions, but the in vivo activity was not different between the two machine smoking conditions. Overall, as the main result, the present study suggests equivalent smoke chemistry and in vitro and in vivo toxicity for the 2R4F and 3R4F reference cigarettes.

Cytotoxicity of quahog parasite unknown (QPX) toward hard clam (Mercenaria mercenaria) haemocytes and interactions between different pathogen isolates and host strains

Parasitology ◽  
2009 ◽  
Vol 136 (11) ◽  
pp. 1281-1289 ◽  
Author(s):  
MICKAEL PERRIGAULT ◽  
BASSEM ALLAM
Keyword(s):  
Mercenaria Mercenaria ◽  
Neutral Red ◽  
Hard Clam ◽  
Field Investigations ◽  
Uptake Assay ◽  
Successful Establishment ◽  
Quahog Parasite Unknown ◽  
Transmission Studies

SUMMARYThe ability of pathogens to neutralize host defence mechanisms represents a fundamental requisite in the successful establishment of an infection. Host-pathogen interactions between quahog parasite unknown (QPX) and its hard clam host are poorly understood. Our prior in vivo investigations have shown that different QPX isolates display varying levels of pathogenicity toward clams. Similarly, field investigations and laboratory transmission studies revealed some variations in the susceptibility of different hard clam stocks to QPX infection. An in vitro approach was developed in this study to evaluate the toxicity of QPX cells and extracellular products toward haemocytes using a neutral red uptake assay. Results demonstrated that QPX produces virulence factors that are cytotoxic to M. mercenaria haemocytes. This cytotoxicity appears to be induced by clam factors, suggesting that it may play an important role in supporting QPX infection and proliferation within the host. Moreover, application of this technique to different QPX isolates and clam broodstocks indicates variations of QPX cytotoxicity in agreement with previous in vivo experiments, strengthening the existence of different QPX strains.

scholarly journals Evaluation of Cytotoxicity and Genotoxicity ofAcacia aromaLeaf Extracts

2014 ◽  
Vol 2014 ◽  
pp. 1-6 ◽  
Author(s):  
C. M. Mattana ◽  
M. A. Cangiano ◽  
L. E. Alcaráz ◽  
A. Sosa ◽  
F. Escobar ◽  
...  
Keyword(s):  
Ethanolic Extract ◽  
Neutral Red ◽  
Genotoxic Effect ◽  
Cellular Damage ◽  
Native Plant ◽  
San Luis ◽  
Uptake Assay ◽  
Healing Of Wounds ◽  
Neutral Red Uptake Assay

Acacia aroma, native plant from San Luis, Argentina, is commonly used as antiseptic and for healing of wounds. The present study was conducted to investigate thein vitrocytotoxicity and genotoxicity of hot aqueous extract (HAE) and ethanolic extract (EE) ofA. aroma. The cytotoxic activity was assayed by neutral red uptake assay on Vero cell. Cell treatment with a range from 100 to 5000 μg/mL of HAE and EE showed that 500 μg/mL and 100 μg/mL were the maximum noncytotoxic concentrations, respectively. The CC50was 658 μg/mL for EE and 1020 μg/mL for HAE. The genotoxicity was tested by the single-cell gel electrophoresis comet assay. The results obtained in the evaluation of DNA cellular damage exposed to varied concentrations of the HAE showed no significant genotoxic effect at range of 1–20 mg/mL. The EE at 20 mg/mL showed moderate genotoxic effect related to the increase of the DNA percentage contained in tail of the comet; DNA was classified in category 2. At concentrations below 5 mg/mL, the results of cytotoxicity and genotoxicity of aqueous and ethanolic extracts ofAcacia aromaguarantee the safety at cell and genomic level. However further studies are needed for longer periods including animal models to confirm the findings.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document