El protocolo describe un nuevo método para evaluar la citotoxicidad integral de los metabolitos de los plaguicidas triazoles en plantas.
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Artículo de método
El protocolo describe un nuevo método para evaluar la citotoxicidad integral de los metabolitos de los plaguicidas triazoles en plantas.
Varios contaminantes orgánicos han sido liberados al medio ambiente debido a las actividades antropogénicas. Estos contaminantes pueden ser absorbidos por las plantas de cultivo, causando amenazas potenciales para el ecosistema y la salud humana a lo largo de la cadena alimentaria. La biotransformación de los contaminantes en las plantas genera una serie de metabolitos que pueden ser más tóxicos que sus compuestos originales, lo que implica que los metabolitos deben tenerse en cuenta durante la evaluación de la toxicidad. Sin embargo, los metabolitos de los contaminantes en las plantas son extremadamente complejos, lo que dificulta la obtención exhaustiva de la información toxicológica de todos los metabolitos. Este estudio propuso una estrategia para evaluar la citotoxicidad integral de los metabolitos contaminantes en las plantas mediante el tratamiento de los mismos como un todo durante los ensayos toxicológicos. Los plaguicidas triazoles, una clase de fungicidas de amplio espectro, se han aplicado ampliamente en la producción agrícola. Su contaminación por residuos en las tierras agrícolas ha atraído cada vez más atención. Por lo tanto, se seleccionaron cuatro plaguicidas triazoles, incluidos flusilazol, diniconazol, tebuconazol y propiconazol, como los contaminantes analizados. Los metabolitos fueron generados por el tratamiento del callo de zanahoria con plaguicidas triazoles probados. Después de un tratamiento de 72 h, se extrajeron los metabolitos de los plaguicidas en el callo de zanahoria, seguido de pruebas toxicológicas utilizando la línea celular Caco-2. Los resultados mostraron que los metabolitos de los plaguicidas ensayados en el callo de zanahoria no inhibieron significativamente la viabilidad de las células de Caco-2 (P>0,05), demostrando que no hay citotoxicidad de los metabolitos de los plaguicidas. Este método propuesto abre una nueva vía para evaluar la citotoxicidad de los metabolitos contaminantes en las plantas, lo que se espera que proporcione datos valiosos para una evaluación precisa de la toxicidad.
Las plantas de cultivo que crecen en tierras agrícolas pueden estar expuestas a diversos contaminantes orgánicos originados por actividades antropogénicas 1,2. Los contaminantes pueden ser absorbidos por las plantas, causando aún más amenazas para el ecosistema y la salud humana a través de las cadenas alimentarias 3,4. Es probable que los xenobióticos de las plantas sufran una serie de biotransformaciones, como los metabolismos de fase I y II5, que generan una serie de metabolitos. De acuerdo con el concepto de hígado verde en las plantas, el metabolismo de las plantas puede reducir la toxicidad de los xenobióticos 6,7. Sin embargo, se ha revelado que la toxicidad de algunos metabolitos podría ser mayor que la de sus padres. Por ejemplo, se ha demostrado que el producto desbromado del tetrabromobisfenol A (TBBPA) y el producto O-metilado del bisfenol A (BPA) son mucho más tóxicos que sus progenitores 8,9, y la desbromación y la O-metilación comprenden las principales vías de metabolismo de la Fase I en las plantas. Por lo tanto, la evaluación de la toxicidad basada únicamente en los progenitores de contaminantes en las plantas no es precisa, mientras que deben tenerse en cuenta los metabolitos correspondientes.
Los metabolitos de los xenobióticos en las plantas son extremadamente complejos10,11, lo que dificulta su identificación y separación exhaustiva. Además, solo se pueden obtener unos pocos estándares de metabolitos identificados. Por lo tanto, no se dispone de datos toxicológicos de todos los metabolitos, lo que dificulta una evaluación exhaustiva de la toxicidad. Este estudio propuso una estrategia para evaluar la toxicidad integral de los metabolitos contaminantes en las plantas tratándolos como un todo durante las pruebas toxicológicas, proporcionando nuevos datos para la evaluación precisa de la toxicidad de los contaminantes en las plantas. Nuestro estudio previo ha revelado que el cultivo de callos vegetales abre una vía sencilla y eficaz para obtener metabolitos de xenobióticos en plantas12. En consecuencia, en este estudio se empleó el cultivo de callos vegetales para generar los metabolitos de los contaminantes en las plantas, seguido de la extracción química y las pruebas toxicológicas utilizando una línea celular humana. El tracto intestinal es uno de los órganos diana directos de los xenobióticos expuestos a animales y seres humanos. La línea celular Caco-2 ha demostrado ser el mejor modelo para investigar el comportamiento intestinal y la toxicidad de los xenobióticos in vitro 13,14,15. Por lo tanto, se seleccionó el modelo de células Caco-2 en este estudio.
Los plaguicidas triazoles, una clase de fungicidas de amplio espectro, se han aplicado ampliamente en la producción agrícola16. La contaminación por residuos en las tierras agrícolas ha atraído cada vez más la atención17,18. Aquí, se seleccionaron cuatro pesticidas triazoles de uso común, incluidos flusilazol, diniconazol, tebuconazol y propiconazol, como los contaminantes típicos. La zanahoria fue seleccionada en este estudio como la planta representativa de las hortalizas frescas y listas para el consumo. El callo de zanahoria se expuso inicialmente a los plaguicidas analizados a una concentración de 100 mg/L. Después de una exposición de 72 h, los metabolitos se extrajeron para evaluar la citotoxicidad utilizando la línea celular Caco-2. Este método puede extenderse fácilmente para evaluar la citotoxicidad integral de los metabolitos de otros tipos de contaminantes en las plantas.
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1. Diferenciación del callo de zanahoria
NOTA: El protocolo detallado para la diferenciación del callo de zanahoria ha sido descrito en un estudio previo12. He aquí una breve descripción.
2. Tratamiento del callo de zanahoria con pesticidas
3. Extracción química del callo de zanahoria
4. Reanimación de la célula Caco-2
NOTA: Todos los reactivos y materiales involucrados en las pruebas de células Caco-2 se esterilizaron en autoclave durante 20 min y se esterilizaron bajo luz ultravioleta durante 2 h.
5. Paso de la célula Caco-2
6. Exposición de la célula Caco-2
7. Evaluación de la viabilidad celular
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La Figura 1 representa el esquema del método propuesto para la generación, extracción y evaluación de la citotoxicidad de metabolitos de plaguicidas en el callo de zanahoria. En la Figura 2, se muestran las curvas cinéticas de absorción y metabolismo de los plaguicidas analizados, a partir de las cuales podemos encontrar que las concentraciones de plaguicidas en los medios de cultivo disminuyeron exponencialmente, mientras que las del callo de zanahoria comenzar...
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Este protocolo se desarrolló para evaluar la citotoxicidad integral de los metabolitos de los plaguicidas triazoles en plantas mediante la combinación de modelos de callos vegetales y células humanas. Los pasos críticos para este protocolo propuesto son el cultivo de callos vegetales y células Caco-2. La parte más difícil y los consejos relativos para el cultivo de callos de plantas se han proporcionado en nuestro estudio anterior12. Aquí, hay que tener en cuenta ...
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Los autores no tienen nada que revelar.
Este estudio contó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (21976160) y el Proyecto de Investigación de Aplicación de Tecnología de Bienestar Público (LGF21B070006) de la provincia de Zhejiang.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Ácido 2,4-diclorofenoxiacético | WAKO | 1 mg/L | |
| 20% H2O<>2 | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | 10011218-500ML | |
| 6-bencilaminopurina | WAKO | 0,5 mg/L | |
| 75% etanol | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | 1269101-500 mL | |
| Placa de 96 pocillos | Thermo Fisher | ||
| Acetonitrile | Sigma-Aldrich | ||
| Incubadora de clima artificial | Ningbo DongNan Lab Equipment Co., Ltd | RDN-1000A-4 | |
| Autoclaves | STIK | MJ-Series | |
| Caco-2 células | Nuoyang Biotechnology Co., Ltd. | ||
| Reactivos CCK8 | Instituto de Bioingeniería de Nanjing Jiancheng, China | G021-1-3 | |
| Centrífuga | Thermo Fisher | ||
| Incubadora 2 | Labtrip | HWJ-3-160 | |
| Sulfóxido de dimetilo | Solarbio Ciencias de la vida | D8371 | |
| Diniconazol, 98.7% | J& K Scientific | 83657-24-3 | |
| Medio de Eagle modificado de Dulbecco | Balanza electrónica Solarbio Life Sciences | 11965-500 mL | |
| Shanghai Precision Instrument Co., Ltd | FA1004B | ||
| Suero fetal bovino | Cellmax | ||
| Espectrofotómetro de fluorescencia | Tecan | Infinite M200 | |
| Flusilazol, 98.5% | J& K Científico | 85509-19-9 | |
| Liofilizador | SCIENTZ | ||
| Trituradora de tejidos de alto rendimiento | SCIENTZ | ||
| Microscopio invertido | Leica Biosystems | DMi1 | |
| Sistema Milli-Q | Millipore | MS1922801-4L | |
| Murashige & Medio Skoog | HOPEBIO | HB8469-7 | |
| Concentrador de soplado de nitrógeno | AOSHENG | MD200-2 | |
| PBS | Solarbio Life Sciences | P1022-500 mL | |
| Penicilina-estreptomicina líquida | Solarbio Life Sciences | P1400-100 mL | |
| Propiconazol, 100% | J& K Científico | 60207-90-1 | |
| Investigación más | Eppendorf | 10-1000 μ L | |
| Semillas de zanahoria Little Finger (Daucus carota var. sativus) | Shouguang Seed Industry Co., Ltd | ||
| Incubadoras de agitación | Shanghai bluepard instruments Co., Ltd. | THZ-98AB | |
| Tebuconazol, 100% | J& K Scientific | 107534-96-3 | |
| Solución de tripsina-EDTA | Solarbio Life Sciences | T1300-100 mL | |
| Ecógrafo | ZKI | UC-6 | |
| Banco súper limpio esterilizado por UV | AIRTECH | ||
| Instrumento de vórtice | Wuxi Laipu Instrument Equipment Co., Ltd | BV-1010 |
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