Het protocol beschrijft een nieuwe methode om de integrale cytotoxiciteit van metabolieten van triazolpesticiden in planten te beoordelen.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Het protocol beschrijft een nieuwe methode om de integrale cytotoxiciteit van metabolieten van triazolpesticiden in planten te beoordelen.
Verschillende organische verontreinigende stoffen zijn in het milieu terechtgekomen als gevolg van antropogene activiteiten. Deze verontreinigende stoffen kunnen worden opgenomen door gewassen, waardoor het ecosysteem en de menselijke gezondheid in de hele voedselketen een bedreiging kunnen vormen. De biotransformatie van verontreinigende stoffen in planten genereert een aantal metabolieten die toxischer kunnen zijn dan hun oorspronkelijke verbindingen, wat impliceert dat de metabolieten in aanmerking moeten worden genomen bij de toxiciteitsbeoordeling. De metabolieten van verontreinigende stoffen in planten zijn echter uiterst complex, waardoor het moeilijk is om de toxicologische informatie van alle metabolieten volledig te verkrijgen. Deze studie stelde een strategie voor om de integrale cytotoxiciteit van verontreinigende metabolieten in planten te beoordelen door ze tijdens toxicologische tests als geheel te behandelen. Triazol-pesticiden, een klasse van breedspectrumfungiciden, zijn op grote schaal toegepast in de landbouwproductie. Hun residuvervuiling in landbouwgrond heeft steeds meer aandacht getrokken. Daarom werden vier triazolpesticiden, waaronder flusilazol, diniconazol, tebuconazol en propiconazol, geselecteerd als de geteste verontreinigende stoffen. De metabolieten werden gegenereerd door de behandeling van wortelcallus met geteste triazolpesticiden. Na een behandeling van 72 uur werden de metabolieten van pesticiden in wortelcallus geëxtraheerd, gevolgd door toxicologische tests met behulp van de Caco-2-cellijn. De resultaten toonden aan dat de metabolieten van geteste pesticiden in wortelcallus de levensvatbaarheid van Caco-2-cellen (P>0,05) niet significant remden, wat geen cytotoxiciteit van metabolieten van pesticiden aantoonde. Deze voorgestelde methode opent een nieuwe weg om de cytotoxiciteit van verontreinigende metabolieten in planten te beoordelen, wat naar verwachting waardevolle gegevens zal opleveren voor een nauwkeurige beoordeling van de toxiciteit.
Gewassen die op landbouwgrond groeien, kunnen worden blootgesteld aan verschillende organische verontreinigende stoffen die afkomstig zijn van antropogene activiteiten 1,2. De verontreinigende stoffen kunnen door planten worden opgenomen, waardoor het ecosysteem en de menselijke gezondheid via voedselketens verder worden bedreigd 3,4. De xenobiotica in planten ondergaan waarschijnlijk een reeks biotransformaties, zoals fase I- en II-metabolismen5, waarbij een aantal metabolieten worden gegenereerd. Volgens het concept van groene lever in planten kan het metabolisme van planten de toxiciteit van xenobiotica verminderen 6,7. Er is echter aangetoond dat de toxiciteit van sommige metabolieten hoger kan zijn dan die van hun ouders. Zo is bijvoorbeeld bewezen dat het gedebromeerde product van tetrabroombisfenol A (TBBPA) en het O-gemethyleerde product van bisfenol A (BPA) veel giftiger zijn dan hun ouders 8,9, en de debrominatie en O-methylering vormen de belangrijkste fase I-metabolismeroutes in planten. De toxiciteitsbeoordeling die uitsluitend is gebaseerd op de ouders van verontreinigende stoffen in planten is dus niet nauwkeurig, terwijl rekening moet worden gehouden met de overeenkomstige metabolieten.
De metabolieten van xenobiotica in planten zijn uiterst complex 10,11, waardoor het moeilijk is om ze volledig te identificeren en te scheiden. Bovendien kunnen slechts enkele standaarden van geïdentificeerde metabolieten worden verkregen. Daarom zijn er geen toxicologische gegevens van alle metabolieten beschikbaar, wat een uitgebreide toxiciteitsbeoordeling bemoeilijkt. Deze studie stelde een strategie voor om de integrale toxiciteit van verontreinigende metabolieten in planten te beoordelen door ze als geheel te behandelen tijdens toxicologische tests, waardoor nieuwe gegevens werden verkregen voor een nauwkeurige toxiciteitsbeoordeling van verontreinigende stoffen in planten. Onze eerdere studie heeft aangetoond dat de eeltcultuur van planten een eenvoudige en effectieve weg opent om metabolieten van xenobiotica in planten te verkrijgen12. Dienovereenkomstig werd de plantaardige calluscultuur in deze studie gebruikt om de metabolieten van verontreinigende stoffen in planten te genereren, gevolgd door chemische extractie en toxicologische tests met behulp van een menselijke cellijn. Het darmkanaal is een van de directe doelorganen van xenobiotica die worden blootgesteld aan dieren en mensen. De Caco-2-cellijn heeft bewezen het beste model te zijn voor het onderzoeken van het darmgedrag en de toxiciteit van xenobiotica in vitro 13,14,15. Daarom werd in deze studie het Caco-2-celmodel geselecteerd.
Triazol-pesticiden, een klasse van breedspectrumfungiciden, zijn op grote schaal toegepast in de landbouwproductie16. Hun residuvervuiling in landbouwgrond heeft steeds meer aandacht getrokken 17,18. Hier werden vier veelgebruikte triazolpesticiden, waaronder flusilazol, diniconazol, tebuconazol en propiconazol, geselecteerd als de typische verontreinigende stoffen. Wortel werd in dit onderzoek geselecteerd als representatieve plant voor verse, kant-en-klare groenten. Worteleelt werd aanvankelijk blootgesteld aan de geteste pesticiden in een concentratie van 100 mg/L. Na een blootstelling van 72 uur werden de metabolieten geëxtraheerd om de cytotoxiciteit te beoordelen met behulp van Caco-2-cellijn. Deze methode kan gemakkelijk worden uitgebreid om de integrale cytotoxiciteit van metabolieten van andere soorten verontreinigende stoffen in planten te beoordelen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
1. Differentiatie van worteleelt
OPMERKING: Het gedetailleerde protocol voor differentiatie van wortelcallus is beschreven in een eerdere studie12. Hier is een korte beschrijving.
2. Behandeling van worteleelt met pesticiden
3. Chemische extractie van worteleelt
4. Reanimatie van Caco-2-cel
OPMERKING: Alle reagentia en materialen die betrokken waren bij Caco-2-celtests werden gedurende 20 minuten geautoclaveerd en gedurende 2 uur onder ultraviolet licht gesteriliseerd.
5. Passage van Caco-2-cel
6. Blootstelling van Caco-2-cellen
7. Beoordeling van de levensvatbaarheid van de cellen
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Figuur 1 geeft het schema weer van de voorgestelde methode voor het genereren, extraheren en cytotoxiciteitsbeoordeling van metabolieten van bestrijdingsmiddelen in wortelcallus. In figuur 2 zijn de kinetiekcurves van de opname en het metabolisme van geteste pesticiden te zien, waaruit we kunnen opmaken dat de concentraties van pesticiden in kweekmedia exponentieel waren afgenomen, terwijl die in wortelcallus begonnen toe te nem...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Dit protocol is ontwikkeld om de integrale cytotoxiciteit van metabolieten van triazolpesticiden in planten te beoordelen door planteelt en menselijke celmodellen te combineren. De cruciale stappen voor dit voorgestelde protocol zijn de kweek van planteelt en Caco-2-cel. Het moeilijkste deel en het meest relatieve advies voor de eeltcultuur van planten zijn gegeven in onze vorige studie12. Hier moet worden opgemerkt dat celonderhoud het moeilijkste onderdeel is vo...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Deze studie werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (21976160) en het Public Welfare Technology Application Research Project (LGF21B070006) van de provincie Zhejiang.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 2,4-dichloorfenoxyazijnzuur | WAKO | 1 mg/L | |
| 20% H2O2 | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | 10011218-500ML | |
| 6-benzylaminopurine | WAKO | 0.5 mg/L | |
| 75% ethanol | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | 1269101-500 mL | |
| 96-wellsplaat | Thermo Fisher | ||
| Acetonitril | Sigma-Aldrich | ||
| Kunstmatige klimaatincubator | Ningbo DongNan Lab Equipment Co.,Ltd | RDN-1000A-4 | |
| Autoclaven | STIK | MJ-Series | |
| Caco-2 cellen | Nuoyang Biotechnology Co.,Ltd. | ||
| CCK8 reagentia | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute, China | G021-1-3 | |
| Centrifuge | Thermo Fisher | ||
| CO2 incubator | Labtrip | HWJ-3-160 | |
| Dimethylsulfoxide | Solarbio Life Sciences | D8371 | |
| Diniconazole, 98.7% | J&K Scientific | 83657-24-3 | |
| Dulbecco's gemodificeerd Eagle's medium | Solarbio Life Sciences | 11965-500 mL | |
| Elektronische weegschaal | Shanghai Precision Instrument Co., Ltd | FA1004B | |
| Fetaal runder serum | Cellmax | ||
| Fluorescentiespectrofotometer | Tecan | Infinite M200 | |
| Flusilazole, 98.5% | J&K Scientific | 85509-19-9 | |
| Vriesdrooginstallatie | SCIENTZ | ||
| Hoog-doorvoer weefselmolen | SCIENTZ | ||
| Omgekeerde microscoop | Leica Biosystems | DMi1 | |
| Milli-Q systeem | Millipore | MS1922801-4L | |
| Murashige & Skoog medium | HOPEBIO | HB8469-7 | |
| Stichting stikstofconcentrator | AOSHENG | MD200-2 | |
| PBS | Solarbio Life Sciences | P1022-500 mL | |
| Penicilline-Streptomycine Vloeistof | Solarbio Life Sciences | P1400-100 mL | |
| Propiconazool, 100% | J&K Scientific | 60207-90-1 | |
| Research plus | Eppendorf | 10-1000 μL | |
| Zaden van Little Finger wortel (Daucus carota var. sativus) | Shouguang Seed Industry Co., Ltd | ||
| Schuddende Incubators | Shanghai bluepard instruments Co.,Ltd. | THZ-98AB | |
| Tebuconazool, 100% | J&K Scientific | 107534-96-3 | |
| Trypsine-EDTA oplossing | Solarbio Life Sciences | T1300-100 mL | |
| Ultrasoundapparaat | ZKI | UC-6 | |
| UV-gesteriliseerde super schone werkbank | AIRTECH | ||
| Vortex instrument | Wuxi Laipu Instrument Equipment Co., Ltd | BV-1010 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.