J 2019

Possible use of a Nicotiana tabacum ‘Bright Yellow 2’ cell suspension as a model to assess phytotoxicity of pharmaceuticals (diclofenac)

SVOBODNÍKOVÁ, Lucie, Marie KUMMEROVÁ, Štěpán ZEZULKA a Petr BABULA

Základní údaje

Originální název

Possible use of a Nicotiana tabacum ‘Bright Yellow 2’ cell suspension as a model to assess phytotoxicity of pharmaceuticals (diclofenac)

Název česky

Možnost využití buněčné suspenze Nicotiana tabacum ‘Bright Yellow 2’ jako modelu pro hodnocení fytotoxicity léčiv (diklofenak)

Autoři

SVOBODNÍKOVÁ, Lucie (203 Česká republika, domácí), Marie KUMMEROVÁ (203 Česká republika, domácí), Štěpán ZEZULKA (203 Česká republika, garant, domácí) a Petr BABULA (203 Česká republika, domácí)

Vydání

Ecotoxicology and Environmental Safety, SAN DIEGO, ACADEMIC PRESS INC ELSEVIER SCIENCE, 2019, 0147-6513

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10611 Plant sciences, botany

Stát vydavatele

Spojené státy

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 4.872

Kód RIV

RIV/00216224:14310/19:00107571

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

UT WoS

000480673000002

Klíčová slova česky

tabák BY-2; diklofenak; viabilita buněk; oxidativní stres; mitotický index; apoptóza

Klíčová slova anglicky

Tobacco BY-2; Diclofenac; Cell viability; Oxidative stress; Mitotic index; Apoptosis

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 24. 3. 2020 10:55, Mgr. Marie Šípková, DiS.

Anotace

V originále

Growth and developmental changes in plants induced by pharmaceuticals reflect changes in processes at the cellular and subcellular levels. Due to their growth and cellular characteristics, plant cell suspension cultures can be a suitable model for assessing toxicity. In this study, 10–1000 ug/L of the non-steroidal anti-inflammatory drug diclofenac (DCF) decreased the viability of Nicotiana tabacum BY-2 cells after 24 h of treatment. Further, 0.1–10 mg/L DCF diminished the density of the cell suspension by 9–46% after 96 h of treatment, but at 1 and 10 ug/L, DCF increased the density by 13% and 5%, respectively, after 120 h. These changes were accompanied by increased production of total reactive oxygen species (ROS) and mitochondrial superoxide (up to 17-fold and 5-fold, respectively), and a decrease in the mitochondrial membrane potential (by ~64%) especially at 1000 ug/L DCF. The increased ROS production was accompanied by decrease in level of reactive nitrogen species (RNS; by 36%) and total thiols (by 61%). Damage to BY-2 cells was evidenced by accumulation of neutral red in acidic compartments (up to 10-fold at 1000 ug/L DCF), and increase of autophagic vacuole formation (up to 8-fold at 1000 ug/L DCF). Furthermore, irregular or stretched nuclei were observed in nearly 27% and 50% of cells at 100 and 1000 ug/L DCF, respectively. Highest levels of chromatin condensation (11% of cells) and apoptotic DNA fragmentation (7%) were found at 10 ug/L DCF. The results revealed a significant effect of DCF on BY-2 cells after 24 h of exposure. Changes in the growth and viability parameters were indisputably related to ROS and RNS production, changes in mitochondrial function, and possible activation of processes leading to cell death.

Česky

Změny v růstu a vývoji rostlin indukované léčivy odrážejí změny v procesech na buněčné a subbuněčné úrovni. Díky jejich růstovým a buněčným charakteristikám, suspenze rostlinných buněk mohou být vhodným modelem pro studium toxicity. V této studii, 10–1000 ug/L nesteroidního protizánětlivého léku diklofenaku (DCF) snížilo viabilitu buněk Nicotiana tabacum BY-2 již po 24 h zatížení. DCF 0.1–10 mg/L dále snížil hustotu buněčné suspenze o 9–46% po 96 h, ale při 1 a 10 ug/L, DCF zvýšil hustotu o 13%, resp. 5% po 120 h. Tyto změny byly doprovázeny zvýšenou produkcí celkových reaktivních forem kyslíku (ROS) a mitochondriálního superoxidu (až 17-, respektive 5-násobně), a poklesem potenciálu mitochondriální membrány (o cca. 64%) zejména při 1000 ug/L DCF. Zvýšenou produkci ROS provázel pokles hladiny reaktivních forem dusíku (RNS; o 36%) a celkových thiolů (o 61%). Poškození buněk BY-2 bylo zvýrazněno akumulací neutrální červeně v kyselých kompartmentech (až 10-násobně při 1000 ug/L DCF), a zvýšením tvorby autofagických vakuol (až 8-násobně při 1000 ug/L DCF). Dále byly pozorovány nepravidelné nebo smrštěné jádra u téměř 27% a 50% buněk při 100 a 1000 ug/L DCF. Nejvyšší úrovně kondenzace chromatinu (11% buněk) a apoptické fragmentace DNA (7%) byly zjištěny už při 10 ug/L DCF. Výsledky dokládají významný účinek DCF na buňky BY-2 již po 24 h expozice. Změny v parametrech růstu a životaschopnosti neoddiskutovatelně souvisely s produkcí ROS a RNS, změnami ve funkci mitochondrií a možnou aktivací procesů vedoucích k buněčné smrti.

Návaznosti

GF17-33746L, projekt VaV
Název: Léčiva v životním prostředí a interakce s rostlinami (Akronym: Léčiva a rostliny)
Investor: Grantová agentura ČR, Léčiva v životním prostředí a interakce s rostlinami, Partnerská agentura (Rakousko)