SK278857B6 - Method for testing cytotoxicity and genotoxicity of chemical substances - Google Patents

Method for testing cytotoxicity and genotoxicity of chemical substances Download PDF

Info

Publication number
SK278857B6
SK278857B6 SK826-92A SK82692A SK278857B6 SK 278857 B6 SK278857 B6 SK 278857B6 SK 82692 A SK82692 A SK 82692A SK 278857 B6 SK278857 B6 SK 278857B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
genotoxicity
euglena gracilis
cells
temperature
environment
Prior art date
Application number
SK826-92A
Other languages
Slovak (sk)
Other versions
SK82692A3 (en
Inventor
Ondrej Chreňo
Original Assignee
Prírodovedecká Fakulta Uk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Prírodovedecká Fakulta Uk filed Critical Prírodovedecká Fakulta Uk
Publication of SK82692A3 publication Critical patent/SK82692A3/en
Publication of SK278857B6 publication Critical patent/SK278857B6/en

Links

Abstract

This patent describes cytotoxic and genotoxic properties of chemical substances which are being tested with the use of microorganism called Euglena gracilis so that, euglena cells are influenced by a chemical substance, at the temperature of 25 up to 39 Celsius degrees, in a stabile testing solution which is prepared as a mixture of solutions closed to Na2HPO4.12H2O and KH2PO4 in the such ration, in order the appropriate pH value of the environment to be reached, it means in a range of pH values related to 4,6 up to 8,5. The testing solution with the pH values in the interval of 3 up 4,5 is being prepared so that, it is acidified with the use of 0,5 M H2SO4.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka spôsobu testovania cytotoxicity a genotoxicity chemických látok pomocou organizmu Euglena gracilis v prostredí s pH 3 - 8,5 a pri teplote 25 až 39 °C.The invention relates to a method for testing the cytotoxicity and genotoxicity of chemicals with Euglena gracilis in an environment having a pH of 3 - 8.5 and at a temperature of 25 to 39 ° C.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Použiteľnosť jednobunkového fotosyntetizujúceho bičíkovca Euglena gracilis na vyhľadávanie genotoxicky účinných látok je známa už dávnejšie (Science, 148, 1965, D. R. McCALLA, Chloroplast mutagenesis: Effect of N-methyl-N’-nitro-N-nitrosogunanidine and some other agents on Euglena, str. 497 až 499; Acta F. R. N. Univ. Comen. Microbiol., fO, 1982, L. Ebringer, O. Chreňo, Mutagenic action of nitrovin on Euglena gracilis and Salmonella typhimurium, str. 1 až 8; Patologická fyziológia rastlín, ÚEBE, SAV, Bratislava, 1988, O. Chreňo, J. Jásik, Využitie bičíkovca Euglena gracilis ako modelového organizmu na detekciu mutagenity a toxicity rôznych chemických látok, str. 531 až 540). Chemické zlúčeniny sa testovali pri fyziologickej teplote rastu organizmu Euglena gracilis a v médiách, ktoré majú stanovené presnú a nemeniacu sa pH hodnotu. Ak sa tieto média upravili na inú pH hodnotu, ako bola stanovená, pre bunky euglén sa takto prostredie stalo nevhodné na uskutočňovanie svojich životných funkcií a pôsobilo toxicky. Podobná situácia je aj pri iných biologických testovacích modeloch, kde sa vlastnosti testovaných látok sledujú len pri jednej nemeniacej sa pH hodnote a pri jednej teplote (napríklad Amesov test, mikronukleusový test).The usefulness of the one-cell photosynthetic flagellate Euglena gracilis for the search for genotoxically active substances has been known for a long time (Science, 148, 1965, DR McCALLA, Chloroplast mutagenesis: Effect of N-methyl-N'-nitro-N-nitrosogunanidine and some other agents on Euglena, p. Acta FRN Univ Comen Microbiol., 1982, L. Ebringer, O. Chreo, Mutagenic action of nitrovines on Euglena gracilis and Salmonella typhimurium, pp. 1-8; Pathological Plant Physiology, IEBE, SAS , Bratislava, 1988, O. Chreňo, J. Jasik, Utilization of flagellate Euglena gracilis as a model organism for detecting mutagenicity and toxicity of various chemicals (pp. 531-540). Chemical compounds were tested at the physiological growth temperature of Euglena gracilis and in media having an accurate and unchanged pH. If these media were adjusted to a pH other than that determined, the environment became unsuitable for euglen cells to perform their vital functions and was toxic. A similar situation is found in other biological test models, where the properties of the test substances are monitored at only one unchanged pH value and at one temperature (e.g., Ames test, micronucleus test).

Povaha mnohých biologicky aktívnych chemických zlúčenín sa však mení v závislosti od pH prostredia a polčasu hydrolytického rozpadu, ktorý súvisí s teplotou prostredia.However, the nature of many biologically active chemical compounds varies depending on the pH of the environment and the half-life of the hydrolytic decay that is related to the temperature of the environment.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podstata spôsobu testovania cytotoxicity a genotoxicity chemických látok pomocou organizmu Euglena gracilis spočíva podľa vynálezu v tom, že sa bunky euglén ovplyvňujú chemickou látkou v stabilnom testovacom roztoku pripraveného zmiešaním 0,03 M roztoku NaiHPCý.lžHjO a 0,03 M roztoku KH2PO4 v pomere, aby sa získalo požadované pH prostredia v rozsahu pH 4,6 až 8,5. Podstatou vynálezu ďalej je, že testovací roztok s pH hodnotami 3 až 4,5 sa pripraví okyslením 0,5 M H2SO4. Výhodou spôsobu testovania cytotoxicity a genotoxicity chemických látok podľa vynálezu je to, že je možné testovať cytotoxickč a genotoxické vlastnosti látok pomocou organizmu Euglena gracilis v širokom rozmedzí pH hodnôt a teplôt prostredia v krátkodobých (do 48 hodín) alebo dlhodobých (nad 48 hodín až niekoľko dní) intervaloch pôsobenia. Testovací roztok nie je pre bunky tohto organizmu toxický a nedochádza k ich úhynu počas najmenej dvoch týždňov pri teplote 25 až 30 °C a pH hodnotách 3 - 8,5. Pri teplote 30 až 39 °C je možné testovať látky iba krátkodobo (do 48 hodín). pH hodnoty testovacieho roztoku sa nemenia ani po sterilizácii autoklávovaním a ani počas najmenej 60 dňového uskladnenia.Summary of a method for testing the cytotoxicity and genotoxicity of chemical substances by the organism Euglena gracilis invention consists in that the cells of Euglena affect the chemical in a stable test solution prepared by mixing a solution of 0.03 M and 0.03 M NaiHPCý.lžHjO solution of KH 2 PO 4 in ratio to obtain the desired pH of the environment in the pH range of 4.6 to 8.5. It is a further object of the invention that a test solution having a pH of 3 to 4.5 is prepared by acidification of 0.5 MH 2 SO 4 . An advantage of the method for testing the cytotoxicity and genotoxicity of the chemicals of the invention is that it is possible to test the cytotoxic and genotoxic properties of the compounds with Euglena gracilis over a wide range of pH and ambient temperatures in short (up to 48 hours) or long term (over 48 hours to several days) ) intervals of action. The test solution is not toxic to the cells of this organism and does not die for at least two weeks at 25 to 30 ° C and pH values of 3 - 8.5. At temperatures of 30 to 39 ° C, substances can only be tested for short periods (up to 48 hours). The pH of the test solution does not change after autoclaving or at least 60 days of storage.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález bude bližšie vysvetlený pomocou výkresov, na ktorých obr. 1 znázorňuje vplyv pH prostredia a teploty na cytotoxické a genotoxické účinky fúrantoinu na bičíkovca Euglena gracilis pri pH 5, obr. 2 znázorňuje vplyv pH prostredia a teploty na cytotoxické a genotoxické účinky fúrantoinu na bičíkovca Euglena gracilis pri pH 7, obr. 3 znázorňuje vplyv pH prostredia a teploty na cytotoxické a genotoxické účinky fúrantoinu na bičíkovca Euglena gracilis pri pH 8,5, obr. 4 znázorňuje vplyv pH prostredia a teploty na cytotoxické a genotoxické účinky akridínovej oranže na bičíkovca Euglena gracilis pri pH 5, obr. 5 znázorňuje vplyv pH prostredia a teploty na cytotoxické a genotoxické účinky akridínovej oranže na bičíkovca Euglena gracilis pri pH 7, obr. 6 znázorňuje vplyv pH prostredia a teploty na cytotoxické a genotoxické účinky akridínovej oranže na bičíkovca Euglena gracilis pri pH 8,5.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows the effect of environmental pH and temperature on the cytotoxic and genotoxic effects of furantoin on flagella Euglena gracilis at pH 5; FIG. Fig. 2 shows the effect of environmental pH and temperature on the cytotoxic and genotoxic effects of furantoin on flagella Euglena gracilis at pH 7; Fig. 3 shows the effect of environmental pH and temperature on the cytotoxic and genotoxic effects of furantoin on flagella Euglena gracilis at pH 8.5; Fig. 4 shows the effect of environmental pH and temperature on the cytotoxic and genotoxic effects of acridine orange on flagella Euglena gracilis at pH 5; Fig. 5 shows the effect of environmental pH and temperature on the cytotoxic and genotoxic effects of acridine orange on flagella Euglena gracilis at pH 7; 6 shows the effect of environmental pH and temperature on the cytotoxic and genotoxic effects of acridine orange on flagella Euglena gracilis at pH 8.5.

Podiel indukovaných hetorotrofných mutantov je uvedený v % po účinku mutagénu na svetle 111..1.1JJJ, v tme , pri 37 °C (H) alebo pri 27 °C (bez označenia). Tenké súvislé čiary pri uvedených vzorkách v grafoch udávajú podiel prežívajúcich buniek v %.The proportion of induced heterotrophic mutants is given in% following the effect of the mutagen on light of 111-1.1 µM, in the dark, at 37 ° C (H) or at 27 ° C (unlabeled). Thin continuous lines in the above samples in the graphs indicate the percentage of surviving cells in%.

Príklad uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Detekcia cytotoxických a genotoxických účinkov fúrantoinu a akridínovej oranže pomocou euglénoveho testu v závislosti od testovanej teploty a pH prostredia.Detection of cytotoxic and genotoxic effects of furantoin and acridine orange by euglene test depending on the tested temperature and pH of the environment.

Cytotoxické a genotoxické účinky zlúčenín sa v euglénovom teste hodnotia sledovaním počtu prežívajúcich buniek oproti kontrolným neovplyvneným vzorkám a vyhodnocovaním frekvencie tvorby heterotrofných mutantov po mutagénnom ovplyvnení. V kontrolných vzorkách sa táto hodnota frekvencie rovná nule (Patologická fyziológia rastlín, ÚEBE, SAV, Bratislava, 1988, O. Chreňo, J. Jásik, Využitie bičíkovca Euglena gracilis ako modelového organizmu na detekciu mutagenity a toxicity rôznych chemických látok, str. 531 až 540).The cytotoxic and genotoxic effects of the compounds are evaluated in the eugenin assay by monitoring the number of surviving cells versus control untreated samples and evaluating the frequency of heterotrophic mutant formation after mutagenic treatment. In control samples, this frequency value equals zero (Pathological Plant Physiology, IEBE, SAS, Bratislava, 1988, O. Chreňo, J. Jásik, Utilization of flagellate Euglena gracilis as a model organism for detecting mutagenicity and toxicity of various chemicals, pages 531 to 53). 540).

Do testovacích roztokov pripravených zmiešaní 0,03 M roztoku Na2HPO4.12H2O a 0,03 M roztoku KH2PO4 v takom pomere, aby sa získali roztoky s pH hodnotami 5, 7, 8,5 boli po ich vysterilizovaní autoklávovaním prenesené premyté bunky auglén z inokula tak, aby ich výsledná koncentrácia v testovacích roztokoch bola 5.103 buniek/ml. Bunky organizmu Euglena gracilis rástli v Cramer-Myersovom médiu (Árch. Microbiol. 17, 1952, M. Cramer, J. Myers, Growth and pohotosynthetic characteristics of Euglena gracilis, str. 384 až 402), bunky v inokule pochádzali z logaritimickej fázy rastu v koncentrácii 2.105 buniek/ml média. Potom bola pridané testovaná látka - furantoin (akridínová oranž) do vzoriek vo všetkých sériách okrem kontrolných a vzorky boli umiestnené do termostatov s teplotou 27 °C a 37 °C. Testovaná látka bola rozpustená v dimetylsulfoxide tak, aby rozpúšťadlo tvorilo 1 % celkového objemu testovacieho roztoku. Po 24 hodinách ovplyvňovania boli z každej vzorky bunky euglén znovu premyté a prenesené do čerstvého testovacieho roztoku. Bunky euglén boli ihneď vysiate na povrch agarovej živnej pôdy v takom množstve, aby na jednej Petriho miske s priemerom 10 cm vyrástlo do 500 kolónií euglén.To the test solutions prepared by mixing 0.03 M Na 2 HPO 4 .12H 2 O solution and 0.03 M KH 2 PO 4 solution in such a ratio that solutions with pH values of 5, 7, 8.5 were sterilized after their sterilization. the washed inoculum washed cells were transferred by autoclaving to a final concentration in the test solutions of 5 x 10 3 cells / ml. Cells of Euglena gracilis grew in Cramer-Myers medium (Arc. Microbiol. 17, 1952, M. Cramer, J. Myers, Growth and photosynthetic characteristics of Euglena gracilis, pp. 384-402), cells in inoculum derived from logarithmic growth phase at a concentration of 2.10 5 cells / ml medium. The test substance - furantoin (acridine orange) was then added to the samples in all series except the control series and placed in thermostats at 27 ° C and 37 ° C. The test substance was dissolved in dimethylsulfoxide such that the solvent constituted 1% of the total volume of the test solution. After 24 hours treatment, euglene cells from each sample were washed again and transferred to fresh assay solution. The euglen cells were immediately seeded onto the surface of the agar broth in an amount such that, on a 10 cm petri dish, 500 euglen colonies were grown.

Počty zmutovaných kolónií boli hodnotené po 2-3 týždňoch kultivácie za svetelných podmienok pri teplote 27 °C.The numbers of mutated colonies were evaluated after 2-3 weeks of cultivation under light conditions at 27 ° C.

Furantoin bol najúčinnejší v kyslom prostredí (pH 5). V neutrálnom prostredí bolo zaznamenané rapídne zvýšenie podielu prežívajúcich buniek a zníženie frekvencie tvorby heterotrofných euglénových mutantov pri rovnakých koncentráciách látky. V zásaditom prostredí (pH 8,5) bola látka iba v najvyšších testovaných koncentráciách a iba pri teplote 37 °C. Pri všetkých koncentráciách a vo všetkých pH prostrediach bol furantoin účinnejší pri vyššej teplote testovania (37 °C).Furantoin was most effective in acidic environment (pH 5). In a neutral environment, there was a rapid increase in the proportion of surviving cells and a decrease in the frequency of heterotrophic euglen mutant formation at the same substance concentrations. In a basic environment (pH 8.5) the substance was only at the highest concentrations tested and only at 37 ° C. At all concentrations and in all pH environments, furantoin was more effective at higher test temperatures (37 ° C).

V prípade akridínovej oranže výsledky ukázali opačnú závislosť v biologickej účinnosti tejto látky v závislosti od použitého pH prostredia. Najsilnejšie cytotoxické a genotoxické účinky mala táto látka v zásaditom prostredí (pH 8,5) a v koncentráciách najmenej tisíckrát nižších, aké boli použité v kyslom prostredí. V kyslom prostredí nedošlo vôbec k indukcii heterotrofných mutantov v najvyššej testovanej koncentrácii (500 pg/ml). Vo všetkých sériách bola látka účinnejšia pri vyššej teplote ovplyvnenia (37 °C).In the case of acridine orange, the results showed the opposite dependence on the biological activity of this substance depending on the pH environment used. It had the most potent cytotoxic and genotoxic effects in an alkaline environment (pH 8.5) and at concentrations at least a thousand times lower than those used in an acidic environment. In an acidic environment, no heterotrophic mutants were induced at the highest concentration tested (500 pg / ml) at all. In all series, the substance was more effective at a higher treatment temperature (37 ° C).

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Spôsob testovania cytotoxicity a genotoxicity chemických látok v rôznych pH prostrediach od 3 do 8,5 a pri rôznych teplotách od 25 do 39 °C pomocou organizmu Euglena gracilis podľa vynálezu je použiteľní na zisťovanie základných biologických charakteristík novosyntetizovaných zlúčenín a liečiv, ktoré sú predmetom záujmu farmaceutického, potravinárskeho a chemického priemyslu. Spôsob testovania je možné využiť všade tam, kde je dôležité stanoviť hodnoty teplôt a pH prostredia, pri ktorých je látka najviac a najmenej biologicky účinná.The method of testing cytotoxicity and genotoxicity of chemicals in various pH environments from 3 to 8.5 and at different temperatures from 25 to 39 ° C by the organism Euglena gracilis of the invention is useful for determining the basic biological characteristics of novel synthesized compounds and drugs of interest , food and chemical industries. The test method can be used wherever it is important to determine the temperature and pH values at which the substance is the most and least biologically active.

Claims (2)

1. Spôsob testovania cytotoxicity a genotoxicity chemických látok v prostrediach s pH hodnotou 3 - 8,5 a pri teplotách 25 až 39 °C pomocou organizmu Euglena gracilis, v y z n a č u j ú c i sa t ý m , že sa bunky euglén ovplyvňujú chemickou látkou v stabilnom testovacom roztoku pripraveného zmiešaním 0,03 M roztoku Na2HPO4.12H2O a 0,03 M roztoku KH2PO4 v pomere na získanie pH hodnôt 4,6 až 8,5.A method for testing cytotoxicity and genotoxicity of chemicals in environments with a pH value of 3 - 8.5 and at temperatures of 25 to 39 ° C using Euglena gracilis, characterized in that euglen cells are affected by the chemical stable test solution prepared by mixing 0.03 M Na 2 HPO 4 .12H 2 O solution and 0.03 M KH 2 PO 4 solution in a ratio to obtain a pH of 4.6 to 8.5. 2. Spôsob testovania cytotoxicity a genotoxicity chemických látok podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že testovací roztok s pH hodnotu 3 - 4,5 sa pripraví okyslením 0,5 M H2SO4.Method for testing cytotoxicity and genotoxicity of chemicals according to claim 1, characterized in that the test solution having a pH value of 3 - 4.5 is prepared by acidification of 0.5 MH 2 SO 4 .
SK826-92A 1992-03-19 1992-03-19 Method for testing cytotoxicity and genotoxicity of chemical substances SK278857B6 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS92826A CZ82692A3 (en) 1992-03-19 1992-03-19 Method of testing cyctotoxicity and genotoxicity of chemicals

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK82692A3 SK82692A3 (en) 1994-06-08
SK278857B6 true SK278857B6 (en) 1998-04-08

Family

ID=5341137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK826-92A SK278857B6 (en) 1992-03-19 1992-03-19 Method for testing cytotoxicity and genotoxicity of chemical substances

Country Status (2)

Country Link
CZ (1) CZ82692A3 (en)
SK (1) SK278857B6 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU756587B2 (en) * 1997-08-12 2003-01-16 Leadd B.V. Determining the transforming capability of agents
CN103018409A (en) * 2012-12-11 2013-04-03 湛江师范学院 Method for testing bacteriostatic effect of wild cactus polysaccharide

Also Published As

Publication number Publication date
SK82692A3 (en) 1994-06-08
CZ82692A3 (en) 1994-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tothill et al. Developments in bioassay methods for toxicity testing in water treatment
Jones The effect of environmental factors on estimated viable and total populations of planktonic bacteria in lakes and experimental enclosures
Joubert A bioassay application for quantitative toxicity measurements, using the green algae Selenastrum capricornutum
Roberts et al. Comparison of estuarine species sensitivities to three toxicants
Leonard et al. Effect of endosulfan runoff from cotton fields on macroinvertebrates in the Namoi River
US5094944A (en) Flourescent aquatic bioassay and procedure
Rastogi et al. BOD analysis of industrial effluents: 5 days to 5 min
Hughes et al. An evaluation of appropriate expressions of toxicity in aquatic plant bioassays as demonstrated by the effects of atrazine on algae and duckweed
SK278857B6 (en) Method for testing cytotoxicity and genotoxicity of chemical substances
Hutber et al. Influence of pesticides on the growth of cyanobacteria
Cowgill et al. Toxicity of nine benchmark chemicals to Skeletonema costatum, a marine diatom
Díaz-Raviña et al. Influence of different temperatures on metal tolerance measurements and growth response in bacterial communities from unpolluted and polluted soils
Ma et al. Differential response of four cyanobacterial and green algal species to triazophos, fentin acetate, and ethephon.
Day et al. Toxicity of the Herbicide Metolachlor, some Transformation Products and a Commercial Safener to an Alga (Selenastrum capricornutum), a Cyanophyte (Anabaena cylindrica) and a Macrophyte (Lemna gibba)
Petersen et al. Photosynthesis tests as an alternative to growth tests for hazard assessment of toxicant
Colwell et al. Evidence of structural and functional adaptation in epilithon exposed to zinc
Umar et al. Influence of herbicide 2, 4-D dimethylamine 865SL on photosynthetic mechanism of algae species Chlorella Kessleri immobilized in a biochip
Z̆gajnar Gotvajn et al. Estimation of environmental impact of some of the most often occurring pesticides in Slovenian surface and underground water
JP2001095596A (en) Detection of harmful substance
Koeman et al. Continuous biomonitoring systems for detection of toxic levels of water pollutants
Helliwell et al. Bacterial Toxicity Assessment Using Resazurin Reduction Kinetics: An Undergraduate Toxicity Experiment for the Chemistry-Biology Major
HASHIZUME et al. Degradability of chemicals by microorganisms in pond water
JPH05130891A (en) Method for measuring toxicity of chemical substance
Gruber Biological monitoring and our water resources
Yao et al. Studying the toxic effect of cadmium and hexavalent chromium on microbial activity of a soil and pure microbe: A microcalorimetric method