A natural compound, methyl angolensate, induces mitochondrial pathway of apoptosis in Daudi cells

Natural products discovered from medicinal plants have played an important role in the treatment of cancer. In an effort to identify novel small molecules which can affect the proliferation of lymphoma cells, we tested methyl angolensate (MA), a plant derived tetranortriterpenoid, purified from the crude extract of the root callus of Soymida febrifuga commonly known as Indian red wood tree. We have tested MA for its cytotoxic properties on Burkitt's lymphoma cell lines, using various cellular assays. We observed that MA induces cytotoxicity in Daudi cells in a dose-dependent manner using trypan blue, MTT and LDH assays. We find that the treatment with MA led to activation of DNA double-strand break repair proteins including KU70 and KU80, suggesting the activation of nonhomologous DNA end joining pathway in surviving cells. Further, we find that methyl angolensate could induce apoptosis by cell cycle analysis, annexin V-FITC staining, DNA fragmentation and PARP cleavage. Besides, MA treatment led to reactive oxygen species generation and loss of mitochondrial transmembrane potential. These results suggest the activation of mitochondrial pathway of apoptosis. Hence, we identify MA as a potential chemotherapeutic agent against Daudi cells.

IN-VITRO CYTOTOXICITY AND CELL CYCLE ANALYSIS OF TWO NOVEL BIS-1, 2, 4-TRIAZOLE DERIVATIVES: 1,4-BIS[5-(5-MERCAPTO-1,3,4-OXADIAZOL-2-yl-METHYL)-THIO-4-(p-TOLYL)-1, 2,4-TRIAZOL-3-yl]-BUTANE (MNP-14) AND 1,4-BIS[5-(CARBETHOXY-METHYL)-THIO-4-(p-ETHOXY PHENYL)-1,2,4-TRIAZOL-3-yl]-BUTANE (MNP-16)

In the present study, we have tested the cytotoxic and DNA damage activity of two novel bis-1,2,4 triazole derivatives, namely 1,4-bis[5-(5-mercapto-1,3,4-oxadiazol-2-yl-methyl)-thio4-(p-tolyl)-1,2 ,4-triazol-3-yl]-butane (MNP-14) and 1,4-bis[5-(carbethoxy-methyl)-thio-4-(p-ethoxy phenyl) -1,2,4-triazol-3-yl]-butane (MNP-16). The effect of these molecules on cellular apoptosis was also determined. The in-vitro cytotoxicity was evaluated by a 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT) assay as well as Trypan blue dye exclusion methods against human acute lymphoblastic leukemia (MOLT4) and lung cancer cells (A549). Our results showed that MNP-16 induced significant cytotoxicity (IC50 of 3-5 mu M) compared with MNP-14. The cytotoxicity induced by MNP-16 was time and concentration dependent. The cell cycle analysis by flow cytometry (fluorescence-activated cell sorting [FACS]) revealed that though there was a significant increase in the apoptotic population (sub-G1 phase) with an increased concentration of MNP-14 and 16, there was no cell cycle arrest. Further, the comet assay results indicated considerable DNA

Extracts of Strawberry Fruits Induce Intrinsic Pathway of Apoptosis in Breast Cancer Cells and Inhibits Tumor Progression in Mice

Background: The consumption of berry fruits, including strawberries, has been suggested to have beneficial effects against oxidative stress mediated diseases. Berries contain multiple phenolic compounds and secondary metabolites that contribute to their biological properties. Methodology/Principal Findings: Current study investigates the anticancer activity of the methanolic extract of strawberry (MESB) fruits in leukaemia (CEM) and breast cancer (T47D) cell lines ex vivo, and its cancer therapeutic and chemopreventive potential in mice models. Results of MTT, trypan blue and LDH assays suggested that MESB can induce cytotoxicity in cancer cells, irrespective of origin, in a concentration-and time-dependent manner. Treatment of mice bearing breast adenocarcinoma with MESB blocked the proliferation of tumor cells in a time-dependent manner and resulted in extended life span. Histological and immunohistochemical studies suggest that MESB treatment affected tumor cell proliferation by activating apoptosis and did not result in any side effects. Finally, we show that MESB can induce intrinsic pathway of apoptosis by activating p73 in breast cancer cells, when tumor suppressor gene p53 is mutated. Conclusions/Significance: The present study reveals that strawberry fruits possess both cancer preventive and therapeutic values and we discuss the mechanism by which it is achieved.

A cationic cholesterol based nanocarrier for the delivery of p53-EGFP-C3 plasmid to cancer cells

The p53 protein mediated anti-tumor strategy is limited due to the lack of suitable delivery agent with insignificant immunogenic response, serum compatibility, and early and easy detection of the transfected cell population. To overcome these problems, we generated a p53-EGFP-C3 fusion construct which expressed easily detectable green fluorescence protein (GFP) and allowed an estimation of p53 mediated anti-tumor activity. A mixture of cationic cholesterol gemini (Choi-5L) with natural lipid, DOPE (molar ratio 1:4), acronymed as Chol-5LD, formed a nano-liposome as characterized by various physical methods. The prepared clone was evaluated for the expression of GFP and functional p53 in HeLa and two additional cell lines with varied p53 status namely, H1299 (p53(-/-)) and HEK293T (p53(+/+)). Transfected cells were screened using RT-PCR, Western blotting, FACS analysis, MTT, Trypan blue assay and visualized under a fluorescence microscope. The p53-EGFP-C3 fusion protein induced apoptosis in cancer cells as evident from DNA fragmentation, cell cycle analysis, Annexin-V staining and PARP cleavage assays. The transfection and apoptosis induction efficiency of Chol-5LD was significantly higher than commercial reagents Lipofectamine2000 and Effectene irrespective of the cell lines examined. Further it significantly decreases the xenograft tumor volume in nude mice tumors via apoptosis as observed in H&E staining. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Enhanced Efficacy of Pluronic Copolymer Micelle Encapsulated SCR7 against Cancer Cell Proliferation(a)

5,6-Bis(benzylideneamino)-2-mercaptopyrimidin-4-ol (SCR7) is a new anti cancer molecule having capability to selectively inhibit non-homologous end joining (NHEJ), one of the DNA double strand break (DSB) repair pathways inside the cells. In spite of the promising potential as an anticancer agent, hydrophobicity of SCR7 decreases its bioavailability. Herein the entrapment of SCR7 in Pluronic copolymer is reported. The size of the aggregates was determined by transmission electron microscopy (TEM) and dynamic light scattering (DLS) which yields an average diameter of 23 nm. SCR7 encapsulated micelles (ES) were also characterized by small-angle neutron scattering (SANS). Evaluation of its biological properties by using a variety of techniques, including Trypan blue, MTT and Live-dead cell assays, reveal that encapsulated SCR7 can induce cytotoxicity in cancer cell lines, being more effective in breast cancer cell line. Encapsulated SCR7 treatment resulted in accumulation of DNA breaks within the cells, resulting in cell cycle arrest at G1 phase and activation of apoptosis. More importantly, we found approximate to 5 fold increase in cell death, when encapsulated SCR7 was used in comparison with SCR7 alone.

In Vitro Production of Echioidinin, 7-O-Methywogonin from Callus Cultures of Andrographis lineata and Their Cytotoxicity on Cancer Cells

Andrographis lineata is an herbal medicinal plant used in traditional medicine as a substitute for Andrographis paniculata. Here, using mature leaf explants of A. lineata we demonstrate for the first time the callus induction established on MS medium containing 1.0 mg l(-1) IAA. Dried callus was subjected to solvent extraction with acetone. Further the acetone residue was separated by silica gel column chromatography, crystallized and characterized on the basis of nuclear magnetic resonance (proton and c13) and liquid chromatographic mass spectroscopy. This analysis revealed the occurrence of two known flavones namely, 7-O-methylwogonin (MW) and Echioidinin (ED). Furthermore, these compounds were tested for their cytotoxicity against leukemic cell line, CEM. We identify that ED and MW induced cytotoxicity in a time-and concentration-dependent manner. Further increase in the LDH release upon treatment with ED and MW further confirmed our cytotoxicity results against leukemic cell line. Strikingly, MW was more potent than ED when compared by trypan blue and MTT assays. Our results recapitulate the utility of callus cultures for the production of plant specific bioactive secondary metabolites instead of using wild plants. Together, our in vitro studies provide new insights of A. lineata callus cultures serving as a source for cancer chemotherapeutic agents.

Papel das hemaglutininas 67-72p de Corynebacterium diphtheriae na ligação a proteínas plasmáticas, superfícies celulares, invasão e indução de apoptose

Corynebacterium diphtheriae pode ser isolado tanto de quadros de difteria clássica, quanto de infecções sistêmicas, como endocardite. O fibrinogênio (Fbn) e a fibronectina (Fn) são glicoproteínas presentes na matriz extracelular de tecidos conjuntivos. A influência destas proteínas na patogênese das infecções locais e invasivas causadas por C. diphtheriae é objeto de estudo devido ao fato do bacilo diftérico poder ser encontrado em lesões nas quais o Fbn e a Fn são predominantes, incluindo a pseudomembrana diftérica e vegetações cardíacas presentes na endocardite infecciosa. São crescentes as evidências de que o C. diphtheriae pode, além de aderir, ser internalizado por células em cultura. No presente estudo, investigou-se a participação de C. diphtheriae e das proteínas de superfície 67-72p na aderência à Fn e ao Fbn de plasma humano e a eritrócitos. A aderência às células HEp-2 e internalização também foram analisadas. A participação de 67-72p nos mecanismos de morte celular foi avaliada através das colorações por Azul de Tripan e 46-diamidino-2-fenil indol (DAPI), pelo ensaio de redução utilizando dimetil-tiazol-difenil tetrazólio (MTT) e por citometria de fluxo. As 67-72p foram extraídas da superfície da amostra toxigênica C. diphtheriae subsp. mitis CDC-E8392 através de processos mecânicos e precipitação com sulfato de amônio saturado. Análises por SDS-PAGE e immunoblotting detectaram a presença das bandas protéicas de 67 e 72kDa nas amostras toxinogênicas e atoxinogênicas analisadas, as quais pertenciam aos biotipos fermentador e não fermentador de sacarose. C. diphtheriae foi capazes não só de formar agregados na presença de plasma de coelho, mas também de converter Fbn em fibrina independentemente da presença do gene tox. No entanto, a amostra atoxinogênica ATCC 27010 (tox-) foi menos aderente ao Fbn do que a homóloga ATCC 27012 (tox+). A interação bacteriana com eritrócitos foi inibida somente pela Fn. Ligações entre Fn e/ou Fbn com 67-72p foram demonstradas por dot blotting, ELISA e/ou ensaios utilizando fluorescência. As 67-72p foram capazes de inibir as interações bacterianas com o Fbn, indicando que 67-72p podem participar do processo de aderência do patógeno aos tecidos do hospedeiro. Através da microscopia óptica, demonstrou-se a ligação de 67-72p adsorvidas em microesferas de látex com células HEp-2. Anticorpos de coelho do tipo IgG anti 67-72p interferiram somente com a expressão do padrão de aderência do tipo difuso, normalmente apresentado pela amostra CDC-E8392. A Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e a inibição da internalização bacteriana pela IgG anti 67-72p ou por 67-72p indicaram o papel de 67-72p como invasina. Alterações do citoesqueleto de células HEp-2 com acumulação de actina polimerizada, induzida por microesferas sensibilizadas com 67-72p, foi observada pelo fluorescent actin staining (FAS) test. Foi visualizado um aumento no número de bactérias viáveis no compartimento intracelular após tratamento de células HEp-2 ou dos microrganismos com Fn. A presença de partículas de látex adsorvidas com 67-72p no interior de vacúolos frouxos em células HEp-2 sugeriu que estas proteínas podem causar efeito citotóxico. A avaliação através das colorações com Azul de Tripan, DAPI e os ensaios de redução utilizando MTT demonstraram um decréscimo na viabilidade de células tratadas com 67-72p. As mudanças morfológicas observadas 3 horas após o início do tratamento com 67-72p incluíram vacuolização, fragmentação nuclear e formação de corpúsculos apoptóticos. A citometria de fluxo revelou um decréscimo de 15,13% no volume/tamanho de células tratadas com 67-72p. Além disso, o ensaio utilizando Iodeto de Propídio (IP) e Anexina V (AV)-FITIC demonstrou que havia 66,1% de células vivas (IP-/AV-), 16,6% de células em apoptose inicial (IP-/AV+) e 13,8% de células em apoptose tardia ou necrose secundária. Em conclusão, as 67-72p estão diretamente envolvidas na interação com Fn e Fbn. As proteínas não fimbriais 67-72p são hemaglutininas implicadas na aderência a células respiratórias e na internalização. Além disso, estas proteínas podem atuar como fatores de virulência em potencial para induzir apoptose de células epiteliais nos estágios iniciais da difteria e nas infecções invasivas causadas pelo C. diphtheriae

Avaliação da toxicidade da emodina e sua associação com radiação ultravioleta A em cepas de Escherichia coli e células da linhagem A549

A emodina é uma antraquinona estruturalmente semelhante à aloe-emodina e ambas tem sido apontadas como capazes de causar lesões oxidativas pela produção de ERO. Sua presença em produtos dermocosméticos e de higiene pessoal, associada às informações de que a fotoativação de antraquinonas levaria ao aumento de lesões oxidativas causadas por ERO, torna relevante o estudo da associação da emodina com a radiação UVA. O objetivo desse trabalho foi avaliar a citotoxicidade induzida pela associação da emodina com doses subletais de radiação UVA, em células de Escherichia coli (selvagem e cepas deficientes em enzimas do BER), através de ensaios de sobrevivência bacteriana (taxa de dose de UVA igual a 20J/m/s, totalizando 108kJ/m ao final de 90min de experimento), e em células da linhagem A549 pela exclusão do corante azul de tripan e sobrevivência clonogênica(taxa de dose de UVA igual a 20J/m/s, totalizando 36kJ/m ao final de 30min de experimento). Além disso, a genotoxicidade desses agentes foi estudada por eletroforese em gel de agarose de DNA plasmidial (taxa de dose de UVA igual a 16J/m/s, totalizando 57,6kJ/m ao final de 60min de experimento). De acordo com os resultados: i) Concentrações iguais ou abaixo de 5,55mM de emodina não alteraram a sobrevivência em nenhuma das cepas estudas; ii) As proteínas Xth e Fpg parecem ter um papel importante no reparo das lesões causadas pela emodina, em altas concentrações, sugerindo a participação do reparo por excisão de bases (BER) nesse processo; iii) A associação da emodina com a radiação UVA se mostrou citotóxica em todas as cepas de E. coli; iv) O gene nfo foi o mais importante na resistência bacteriana às lesões induzidas pela associação dos dois agentes, reforçando o envolvimento do BER e indicando uma possível participação do reparo por incisão de nucleotídeos (NIR); v) A emodina parece ter interagido com o DNA plasmidial, alterando seu padrão de migração no gel de agarose; vi) Em células da linhagem A549, a emodina causa efeitos tóxicos imediatos que parecem ser reparados ao longo do tempo. Porém, quando a droga permaneceu por 24 horas em contato com as células, houve uma diminuição na sobrevivência celular que parece ser dosedependente; vii) As concentrações de 10μM e 25μM de emodina, quando associadas ao UVA, se mostraram responsáveis pela redução de mais de 50% na sobrevivência nas células A549, chegando a 100% de morte quando a concentração de emodina foi de 50μM; viii) A radiação UVA potencializou os efeitos citotóxicos da emodina, nos 2 modelos experimentais do presente estudo, indicando que a interação da emodina com a radiação UVA seja genotóxica e portanto prejudicial à saúde.

Propriedades adesivas a substratos abióticos e bióticos, invasão e indução de apoptose celular de Corynebacterium pseudodiphtheriticum

A ocorrência de fenótipos multirresistentes de Corynebacterium pseudodiphtheriticum e sua associação a infecções graves, com elevada mortalidade em pacientes imunocomprometidos, aliados ao escasso conhecimento da virulência e patogenia destas infecções, motivou esta pesquisa, que teve como objetivo investigar mecanismos de virulência e resistência microbiana deste agente entre pacientes de um hospital universitário brasileiro. Um total de 113 amostras de C. pseudodiphtheriticum identificadas por métodos bioquímicos convencionais e sistema API-Coryne isoladas de pacientes de diferentes grupos etários. Os micro-organismos eram, em sua maioria, relacionados a infecções no trato respiratório (27,45%), urinário (29,20%) e sitios intravenosos (18,60%) e cerca de 32,70% das amostras foram provenientes de pacientes com pelo menos uma das condições predisponentes: insuficiência renal; transplante renal, tuberculose em paciente HIV+, câncer, cirrose hepática, hemodiálise e uso de cateter. As amostras testadas revelaram-se multirresistentes sendo a maioria resistente à oxacilina, eritromicina e clindamicina. A adesão das cepas ao poliestireno e ao poliuretano indicou o envolvimento de hidrofobicidade da superfície celular na fase inicial da formação de biofilmes. O crescimento subsequente conduziu à formação de microcolônias, agregados bacterianos densos incorporados na matriz exopolimérica rodeada por espaços vazios, típica de biofilmes maduros. Adicionalmente, a interação do micro-organismo com fibrinogênio e fibronectina humana indica o envolvimento destes componentes séricos na formação de biofilme, sugerindo a participação de diferentes adesinas neste processo e a capacidade deste agente formar biofilme in vivo. A afinidade por esses componentes e a formação de biofilme podem contribuir para o estabelecimento e disseminação da infecção no hospedeiro. Adicionalmente, as cepas de C. pseudodiphtheriticum isoladas de pacientes com infecções localizadas (ATCC10700/Pharyngitis) e sistêmicas (HHC1507/Bacteremia) exibiram um padrão de aderência agregativa-like a células HEp-2, caracterizado por aglomerados de bactérias com aparência de um "empilhado de tijolos". Através do teste FAS e ensaios de interação na presença de inibidores de citoesqueleto, demonstramos o envolvimento da polimerização de actina na internalização das cepas testadas. A internalização bacteriana e rearranjo do citoesqueleto pareceu ser parcialmente desencadeado pela ativação da tirosina-quinase. Finalmente, C. pseudodiphtheriticum foi capaz de sobreviver no ambiente intracelular e embora não tenha demonstrado capacidade de replicar intracelularmente, células HEp-2 foram incapazes de eliminar o patógeno completamente no ambiente extracelular no período de 24 horas. Todas as cepas estudadas foram capazes de induzir apoptose em células epiteliais 24 horas pós-infecção evidenciada pelo aumento significativo no número de células mortas e pela ocorrência de alterações nucleares reveladas através dos métodos de coloração pelo azul Trypan, pelo DAPI e microscopia electrônica de transmissão. Alterações morfológicas incluindo a vacuolização, a fragmentação nuclear e a formação de corpos apoptóticos foram observadas neste período. A citometria de fluxo demonstrou ainda uma diminuição significativa no tamanho das células infectadas e a utilização de dupla marcação (iodeto de propídio / anexina V) permitiu a detecção da ocorrência de necrose e apoptose tardia. Em conclusão, o conhecimento de tais características contribuiu para a compreensão de mecanismos envolvidos no aumento da frequência de infecções graves com elevada mortalidade em pacientes no ambiente hospitalar, por C. pseudodiphtheriticum, um patógeno rotineiramente subestimado em países em desenvolvimento.

Avaliação da ação antitumoral in vitro da pterocarpanoquinona LQB 118 e estudo de alguns mecanismos de ação

Tem sido descrito que o acúmulo de mutações em proto-oncogenes e genes supressores de tumor contribui para o direcionamento da célula à carcinogênese. Na maioria dos casos de câncer, as células apresentam proliferação descontrolada devido a alterações na expressão e/ou mutações de ciclinas, quinases dependentes de ciclinas e/ou inibidores do ciclo celular. Os tumores sólidos figuram entre o tipo de câncer mais incidente no mundo, sendo a quimioterapia e/ou hormônio-terapia, radioterapia e cirurgia os tratamentos mais indicados para estes tipos de tumores. Entretanto, o tratamento quimioterápico apresenta diversos efeitos colaterais e muitas vezes é ineficaz. Portanto, a busca por novas moléculas capazes de conter a proliferação destas células e com baixa toxicidade para o organismo se faz necessário. Este trabalho teve por objetivo avaliar a ação antitumoral in vitro de um novo composto sintético, a pterocarpanoquinona LQB118, sobre algumas linhagens tumorais humanas de alta prevalência e estudar alguns dos seus mecanismos de ação. As linhagens tumorais estudadas neste trabalho foram os adenocarcinomas de mama (MCF7) e próstata (PC-3), e carcinoma de pulmão (A549). A citotoxicidade foi avaliada pelo ensaio do MTT e a proliferação celular pela contagem de células vivas (exclusão do corante azul de tripan) e análise do ciclo celular (citometria de fluxo). A expressão gênica foi avaliada por RT-PCR e a apoptose foi avaliada por condensação da cromatina (microscopia de fluorescência-DAPI), fragmentação de DNA (eletroforese) e marcação com anexina V (citometria de fluxo). Das linhagens tumorais testadas, a de próstata (PC3) foi a que se mostrou mais sensível ao LQB 118, e em função deste resultado, os demais experimentos foram realizados com esta linhagem tumoral. O efeito citotóxico do LQB 118 se mostrou tempo e concentração dependente. Esta substância inibiu a proliferação celular e prejudicou a progressão do ciclo celular, acumulando células nas fases S e G2/M. Buscando esclarecer os mecanismos desta ação antitumoral, demonstrou-se que o LQB 118 inibe a expressão do mRNA do fator de transcrição c-Myc e das ciclinas D1 e B1, e induz a apoptose de tais células tumorais. Em suma, o LQB 118 é capaz de inibir a proliferação das células tumorais de próstata, alterando a expressão do mRNA de alguns genes reguladores do ciclo celular, resultando em interrupção do ciclo celular e indução de apoptose, indicando este composto como um potencial candidato a futuro medicamento no tratamento do câncer de próstata.

Alpha-momorcharin inhibits HIV-1 replication in acutely but not chronically infected T-lymphocytes

AIM: To identify the anti-human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) activities of alpha-momorcharin ( alpha-MMC) from Momordica charantia in acutely and chronically infected lymphocytes. METHODS: The anti-HIV activities of alpha-MMC were examined by 1) the inhibition of syncytia formation induced by HIV-1 III B; 2) reduction of p24 core antigen expression level and decrease in numbers of HIV antigen positive cells in acutely and chronically infected cultures. The cytotoxic effects of alpha-MMC was tested by trypan blue dye exclusion or colorimetric MTT assay. RESULTS: alpha-MMC was found to obviously inhibit HIV-1 III B-inducing C8166 syncytia formation and markedly reduced both expression of p24 core antigen and the numbers of HIV antigen positive cells in acutely but not chronically HTV-1-infected culture. The median effective concentration (EC50) in these assays were 0.016, 0.07, and 0.32 mg.L-1, respectively. CONCLUSION: alpha-MMC is a unique component of momorcharin with anti-HIV activity, and markedly inhibited HIV-1 replication in acutely but not chronically HIV-1-infected T-lymphocytes.

Induction of oxidative stress and apoptosis by PFOS and PFOA in primary cultured hepatocytes of freshwater tilapia (Oreochromis niloticus)

Perfluorinated organic compounds (PFOCs) are emerging persistent organic pollutants (POPs) widely present in the environment, wildlife and human. We studied the cellular toxicology of perfluorooctane sulfonate (PFOS) and perfluorooctanoic acid (PFOA) on oxidative stress and induction of apoptosis in primary cultured hepatocytes of freshwater tilapia (Oreochromis niloticus). Cultured hepatocytes were exposed to PFOS or PFOA (0, 1, 5, 15 and 30 mg L-1) for 24 h, and a dose-dependent decrease in cell viability was determined using trypan blue exclusion method. Significant induction of reactive oxygen species (ROS) accompanied by increases in activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione reductase (GR) were found, while activities of glutathione peroxidase (GPx) and glutathione-S-transferase (GST) were decreased. Glutathione (GSH) content was reduced following treatment of PFOA and PFOS. A dose-dependent increase in the lipid peroxidation (LPO) level (measured as maleic dialdehyde, MDA) was observed only in the PFOA exposure groups, whereas LPO remained unchanged in the PFOS exposure groups. Furthermore, a significant activation of caspase-3, -8, -9 activities was evident in both PFOS and PFOA exposure groups. Typical DNA fragmentation (DNA laddering) was further characterized by agarose gel electrophoresis. The overall results demonstrated that PFOS and PFOA are able to produce oxidative stress and induce apoptosis with involvement of caspases in primary cultured tilapia hepatocytes. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Investigation of the genotoxic potential of the marine biotoxins okadaic acid and azaspiracids

The present study investigated the genotoxic potential of the marine biotoxins okadaic acid (OA) and azaspiracids (AZAs). Harmful algae blooms (HABs) are an increasing global problem with implications for the ecosystem, economy and human health. Most data available on human intoxication are based on acute toxicity. To date, limited data has been published on possible long term effects, carcinogenicity and genotoxicity. To investigate genotoxicity in the present study, DNA fragmentation was detected using the COMET assay. In contrast to most other available studies, two further endpoints were included. The Trypan Blue Exclusion assay was used to provide information on possible cytotoxicity and assess the right concentration range. Flow cytometer analysis was included to detect the possible involvement of apoptotic processes. In house background data for all endpoints were established using positive controls. Three different cell lines, Jurkat T cells, CaCo-2 cells and HepG-2 cells, representing the main target organs, were exposed to OA and AZA1-3 at different concentrations and exposure times. Data obtained from the COMET assay showed an increase in DNA fragmentation for all phycotoxins, indicating a modest genotoxic effect. However, the data obtained from the Trypan Blue Exclusion assay showed a clear reduction in cell viability and cell number, indicating the involvement of cytotoxic and/or apoptotic processes. This is supported by data obtained by flow cytometer analysis. All phycotoxins investigated showed signs of early/late apoptosis. Therefore, the combined observations made in the present study indicate that OA and AZA1-3 are not genotoxic per se. Apoptotic processes appear to make a major contribution to the observed DNA fragmentation. The information obtained in this study stresses the importance of inclusion of additional endpoints and appropriate positive controls in genotoxicity studies. Furthermore, these data can assist in future considerations on risk assessment, especially regarding repeated exposure and exposure at sub-clinical doses.

A novel method for isolation of human lung T cells from lung resection tissue reveals increased expression of GAPDH and CXCR6

Lung T lymphocytes are important in pulmonary immunity and inflammation. it has been difficult to study these cells due to contamination with other cell types, mainly alveolar macrophages. We have developed a novel method for isolating lung T cells from lung resection tissue, using a combination of approaches. Firstly the lung tissue was finely chopped and filtered through a nylon mesh. Lymphocytic cells were enriched by Percoll density centrifugation and the T cells purified using human CD3 microbeads, resulting in 90.5% +/- 1.9% (n = 11) pure lymphocytes. The T cell yield from the crude cell preparation was 10.8 +/- 2.1% and viability, calculated using propidium iodide (PI) staining and trypan blue, was typically over 95%. The purification process did not affect expression of CD69 or CD103, nor was there a difference in the proportion of CD4 and CD8 cells between the starting population and the purified cells. Microarray analysis and real time RT-PCR revealed upregulation of GAPDH and CXCR6 of the lung T cells as compared to blood-derived T cells. This technique highly enriches lung T cells to allow detailed investigation of the biology of these cells. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Characterization of the toxic potential of nanomaterials using in vitro cell models

Os nanomateriais são estruturas com uma ou mais dimensões inferiores a 100 nanómetros. Devido à sua pequena dimensão, as nanopartículas apresentam atributos únicos, tais como a sua elevada área superficial relativamente à sua massa, reactividade ou força tênsil. Estas características influenciam grandemente algumas das propriedades dos nanomateriais, como a sua hidrofobicidade, carga ou toxicidade. As propriedades das nanopartículas tornam-nas também muito úteis para o Homem, sendo aplicadas em medicina, farmácia, electrónica, cosmética, vestuário e biotecnologia, entre outras. O aumento de produção e utilização de nanomateriais tem vindo a aumentar também a possibilidade de exposição humana a este tipo de partículas, levando a preocupações relativas ao risco de toxicidade aguda ou crónica. A exposição humana pode ocorrer por diversas vias, sendo as mais relevantes a via inalatória, ingestão ou contacto com a pele. Dependendo do material e do órgão-alvo, a exposição a nanomateriais pode conduzir a diferentes consequências biológicas: a nível dos órgãos, os nanomateriais podem levar a inflamação ou a supressão do sistema imunitário e, a nível celular e molecular, a perturbações na estrutura e integridade do genoma, assim como a interacções com moléculas biológicas e inibição da actividade proteica, entre outras consequências. Um dos nanomateriais mais utilizados são os nanotubos de carbono. Estes são constituídos por grafite cilíndrica disposta numa única camada (designados nanotubos de carbono de parede simples) ou em várias (nanotubos de carbono de parede múltipla). Os nanotubos de carbono apresentam propriedades como resistência e condutividade que os tornam muito úteis em aplicações como aparelhos electrónicos, vestuário ou biomedicina; cada vez mais, portanto, se torna provável a exposição ocupacional ou ambiental a este material. A semelhança estrutural destas partículas com fibras de amianto conduziu a questões relativas à sua segurança, pelo que já foram elaborados diversos estudos relativos aos seus efeitos biológicos. Alguns trabalhos sugerem que os nanotubos de carbono têm a capacidade de produzir toxicidade associada a lesões físicas, à produção de danos oxidativos por interacção com mecanismos celulares, ou a morte celular. Outros trabalhos defendem que estas partículas não causam toxicidade relevante. O projecto de dimensão europeia “NANoREG” surgiu da necessidade de ser desenvolvida legislação e regulamentação apoiadas em conhecimento científico e adequadas à produção e ao uso actual de nanomateriais. Este trabalho teve como objectivos principais a determinação do potencial cito- e genotóxico de um conjunto de nanotubos de carbono de parede múltipla (designados NM-400 a NM-403), e a consequente tentativa de associar este potencial às características físico-químicas dos nanomateriais. Com este objectivo, a exposição por via inalatória foi analisada, pelo uso de duas linhas celulares in vitro provenientes de tecidos do tracto respiratório: epitélio pulmonar (células A549) e epitélio brônquico (células BEAS-2B). A citotoxicidade dos nanotubos de carbono foi analisada com base em três parâmetros. Em primeiro lugar, as células foram contadas após a exposição aos nanomateriais utilizando o corante azul de tripanao para excluir as células inviáveis; a contagem foi realizada 3 e 24 horas após a exposição das células aos nanotubos. Os resultados deste ensaio apontam para a ausência de citotoxicidade após a exposição mais curta, e dados inconsistentes após a mais longa. Em segundo lugar, foi realizado o ensaio clonogénico, que se baseia na capacidade das células de se dividirem após a exposição ao agente em estudo. Este ensaio só foi realizado nas células A549 pois as BEAS-2B não permitem a formação de colónias. Os resultados apontam para uma citotoxicidade após a exposição a todos os nanomateriais, cuja intensidade se relaciona directamente com o tamanho das partículas, assim como ao seu diâmetro e área de superfície. Em terceiro lugar, foram calculados dois índices de viabilidade no ensaio dos Micronúcleos, cujo objectivo é avaliar se as células se dividiram durante a exposição aos nanomateriais em comparação com o controlo, e cujos resultados apresentam incoerências em relação aos outros já referidos. Estes dados podem ser justificados pelas diferenças existentes entre os ensaios, como o tempo de exposição ou a densidade celular. Os efeitos genotóxicos dos nanomateriais foram avaliados com recurso aos ensaios do cometa e dos micronúcleos. O primeiro detecta lesões pequenas e reversíveis nas cadeias de DNA, ao passo que o segundo detecta efeitos irreversíveis ao nível cromossómico, tais como quebras ou perdas de cromossomas. Os resultados do ensaio do cometa sugerem que nenhum dos nanomateriais testados é genotóxico, uma vez que em ambas as linhas celulares e em ambos os tempos de exposição, os resultados são negativos. O ensaio dos micronúcleos, por outro lado, aponta para existência de genotoxicidade de dois dos nanomateriais (NM-401 e NM-402) nas células A549, mas não em células BEAS-2B. Uma possível explicação para estes dados aparentemente contraditórios pode residir na hipótese de estes nanotubos de carbono serem compostos com efeitos aneugénicos, mas não clastogénicos: o ensaio dos micronúcleos permite a detecção de ambos os mecanismos de acção, ao passo que o ensaio do cometa só revela a quebra de cadeias de DNA. Outra justificação para os resultados é a possível influência da perda de viabilidade das células analisadas. Com base nos dados do ensaio clonogénico, estas partículas apresentam elevada citotoxicidade, pelo que os resultados dos ensaios de genotoxicidade, em particular do Ensaio do Cometa, poderão ser afectados por estes efeitos. O meio de cultura usado para expor as células aos nanomateriais também é um parâmetro muito relevante na sua toxicidade. Neste trabalho, foram usados meios de cultura com proteínas, que podem ser adsorvidas pelas partículas e formar uma “corona” em seu redor; este processo pode alterar propriedades importantes dos nanomateriais, entre os quais o seu potencial efeito biológico. Também o método usado para conseguir uma dispersão homogénea de nanomateriais pode conduzir a diferenças nos resultados dos ensaios de toxicidade. Neste estudo, foram observados alguns problemas relativos à perda de homogeneidade das dispersões de nanotubos de carbono, o que pode ter conduzido a que as células fossem expostas a massas de partículas de grandes dimensões conjuntamente com partículas individualizadas. O período durante o qual as células são expostas ao nanomaterial é também um aspecto essencial na produção de efeitos tóxicos. Resumindo, este projecto forneceu informações relativas à toxicidade dos nanotubos de carbono que, complementadas pelas conclusões dos restantes parceiros do projecto europeu, poderão contribuir significativamente para a avaliação de risco e criação de legislação relativamente à utilização de nanomateriais. Na linha celular BEAS-2B, nenhum destes nanomateriais parece produzir efeitos tóxicos, quer a nível de célula, quer a nível de genoma, nas condições experimentais utilizadas. Nas células A549, por outro lado, os três nanomateriais testados parecem ser acentuadamente citotóxicos, e dois deles (NM-401 e NM-402) são também genotóxicos. Em relação a perspectivas futuras, pode-se concluir que nem todos os ensaios de toxicidade existentes actualmente são adequados à análise de nanopartículas, pelo que novas metodologias devem ser desenvolvidas e complementadas por ensaios in vivo. Todos os estudos envolvendo nanomateriais deverão também descrever as características físico-químicas dos materiais usados, de forma a se poderem comparar os resultados com os de outros trabalhos.