In vitro evaluation of the toxicity of bismuth compounds

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gonçalves, Ângela Inês Lima
Data de Publicação: 2016
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.6/6268
Resumo: Bismuth belongs to the group of heavy metals and shows a similar chemical behavior to arsenic and antimony; but unlike these it has been regarded as relatively nontoxic mainly due to its relatively low solubility in aqueous fluids. In contrast to the comprehensive database of other stable elements in the periodic table, bismuth has, perhaps, the least well established data bank, although it has long been used in medicine. In fact, bismuth salts are used to treat peptic ulcers, functional dyspepsia and chronic gastritis. In spite of the low available information, it is known that bismuth toxicity may be observed due to excessive ingestion, or misuse when taken in large quantities and for a long period of time. The reported toxic effects caused by an overdose of bismuth compounds include encephalopathy, nephropathy, osteoarthropathy, gingivostomatitis and colitis. As recently some clinical cases of bismuth toxicity have been described, our aim was to evaluate the toxicity of bismuth compounds commonly used in therapy and as catalysts in organic transformations. For this, using the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay, the in vitro cell proliferation effects of these compounds in representative cell lines such as neuronal (N27), intestinal (Caco-2), hepatic (HepaRG), breast (MCF-7) and in dermal fibroblasts (NHDF) were evaluated; it was observed that bismuth (III) trifluoromethanesulfonate and bismuth subnitrate led to a significant reduction of the proliferation of the neuronal cell line after 48h of exposition to the compounds. In addition, flow cytometry studies with propidium iodide staining and the 2’,7’ –dichlorofluorescein diacetate (DCFDA) assay, acellular reactive oxygen species detection assay) were performed intending to elucidate the potential mechanisms of cell death mediated by these compounds. The flow cytometry studies showed indeed some statistically significant cell death, but not in a great extent. These results are congruent with the DCFDA assay studies, which detected some oxidative stress, but again, not in a pronounced extent.
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spelling In vitro evaluation of the toxicity of bismuth compoundsBismutoCitotoxicidadeCultura CelularViabilidade Celular Citometria de FluxoDomínio/Área Científica::Ciências Médicas::Ciências BiomédicasBismuth belongs to the group of heavy metals and shows a similar chemical behavior to arsenic and antimony; but unlike these it has been regarded as relatively nontoxic mainly due to its relatively low solubility in aqueous fluids. In contrast to the comprehensive database of other stable elements in the periodic table, bismuth has, perhaps, the least well established data bank, although it has long been used in medicine. In fact, bismuth salts are used to treat peptic ulcers, functional dyspepsia and chronic gastritis. In spite of the low available information, it is known that bismuth toxicity may be observed due to excessive ingestion, or misuse when taken in large quantities and for a long period of time. The reported toxic effects caused by an overdose of bismuth compounds include encephalopathy, nephropathy, osteoarthropathy, gingivostomatitis and colitis. As recently some clinical cases of bismuth toxicity have been described, our aim was to evaluate the toxicity of bismuth compounds commonly used in therapy and as catalysts in organic transformations. For this, using the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay, the in vitro cell proliferation effects of these compounds in representative cell lines such as neuronal (N27), intestinal (Caco-2), hepatic (HepaRG), breast (MCF-7) and in dermal fibroblasts (NHDF) were evaluated; it was observed that bismuth (III) trifluoromethanesulfonate and bismuth subnitrate led to a significant reduction of the proliferation of the neuronal cell line after 48h of exposition to the compounds. In addition, flow cytometry studies with propidium iodide staining and the 2’,7’ –dichlorofluorescein diacetate (DCFDA) assay, acellular reactive oxygen species detection assay) were performed intending to elucidate the potential mechanisms of cell death mediated by these compounds. The flow cytometry studies showed indeed some statistically significant cell death, but not in a great extent. These results are congruent with the DCFDA assay studies, which detected some oxidative stress, but again, not in a pronounced extent.O bismuto pertence ao grupo dos metais pesados, e demonstra um comportamento químico semelhante ao do arsénio e do antimónio, mas ao contrário destes elementos, o bismuto tem sido considerado relativamente não tóxico, uma vez que tem uma solubilidade em fluidos aquosos relativamente baixa. Contrastando com a extensiva informação existente sobre os demais elementos da tabela periódica, o bismuto tem, talvez, o aglomerado de informações menos desenvolvido, apesar de ser extensivamente usado na medicina. Os sais de bismuto são usados para tratar úlceras pépticas, dispepsia funcional e gastrite crónica. Apesar da falta de informação existente sobre o tema, é notório que a toxicidade por bismuto pode ser observada devido a ingestão abusiva ou mau uso aquando da ingestão em grandes quantidades ou por grandes períodos de tempo. Os efeitos tóxicos que têm vindo a ser reportados como causados por overdoses de compostos de bismuto incluem encefalopatias, nefropatias, osteoartropatias, gengivoestomatites e colites. Como têm sido reportados na literatura alguns casos de toxicidade por bismuto, o objetivo deste projeto foi avaliar a toxicidade de alguns compostos de bismuto comumente usados na terapia, e como catalisadores de transformações orgânicas. Para isso, e utilizando o ensaio do brometo de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazólio (MTT), os efeitos destes compostos na proliferação celular in vitro, foram avaliados. Este ensaio foi realizado com dois tempos de exposição aos compostos, 3 e 48 horas, para se avaliar se haveria toxicidade aguda e num tempo superior de exposição aos compostos, respetivamente. Para isso foram usadas linhas celulares representativas, incluindo neuronais (N27), intestinais (Caco-2), hepáticas (HepaRG) e mamárias (MCF-7) e fibroblastos da derme (NHDF). Nenhum dos dez compostos de bismuto estudados levou a uma redução significativa da proliferação celular após 3 horas de exposição, o que demonstra que os compostos estudados não provocam toxicidade aguda nas linhas celulares utilizadas. No entanto, após 48 horas de exposição aos compostos, foi observado que o triflato (III) de bismuto e o subnitrato de bismuto levaram a uma redução significativa da proliferação da linha celular neuronal (N27) e o subnitrato de bismuto leva também a uma redução da proliferação celular da linha celular intestinal (Caco-2) . Além deste ensaio, foram também executados o ensaio da citometria de fluxo usando iodeto de propídeo como marcador para as células mortas, uma vez que este composto intercala o ADN e emite fluorescência proporcional à quantidade de ADN da célula e o ensaio do 2’,7’ –dicllorofluorescina diacetato (DCFDA), que é um corante fluorogénico que mede espécies reativas de oxigénio; após a difusão para a célula o DCFDA é desacetilado pelas esterases celulares a um composto não fluorescente, que é posteriormente oxidado pelas espécies reativas de oxigénio a 2’, 7’ –diclorofluoresceina (DCF), que é um composto altamente fluorescente que pode ser detetado por espectroscopia de fluorescência. Estes ensaios foram realizados para se tentar ter alguma informação sobre os potenciais mecanismos de toxicidade mediados por estes compostos. Quando a produção de espécies reativas de oxigénio aumenta e se ultrapassam as capacidades antioxidantes da célula, podem ocorrer danos macromoleculares principalmente no ADN, e em proteínas ou lípidos, o que pode levar à apoptose ou necrose. Com o ensaio do DCFDA foi possível medir indirectamente a formação de espécies reativas de oxigénio que os compostos triflato (III) de bismuto e subnitrato de bismuto provocam na linha celular N27. Neste ensaio foi observado que o composto triflato(III) de bismuto parece não ter um efeito na produção de espécies reativas de oxigénio, mas pelo contrario o composto subnitrato de bismuto parece ter algum efeito, numa exposição de 6 horas aos compostos. Com maior tempo de exposição ao composto subnitrato de bismuto, 24 horas, foi observado que o este composto na maior concentração testada leva à produção de espécies reativas de oxigénio, quase ao mesmo nível que o controlo positivo. No ensaio de citometria de fluxo foi usada também a linha celular neuronal e também os compostos triflato (III) de bismuto e subnitrato de bismuto. Num estudo preliminar à citometria de fluxo, observou-se ao microscópioóptico a morfologia celular, tendo sido possível observar que, de facto, o número de células foi diminuído pela acção destes compostos, e que a morfologia das células neuronais, tanto pela ação do triflato (III) de bismuto, como do subnitrato de bismuto, ficou alterada após 24 horas de exposição. Os resultados da citometria de fluxo mostram que houve um aumento estatisticamente significativo da população de células mortas, com a exposição a estes compostos, apesar de não ser um aumento muito elevado. Principalmente com a exposição ao composto subnitrato de bismuto foi de notar um aumento estatisticamente significativo da população intermédia, que se suponha que sejam células a entrar em apoptose, detritos celulares, células auto-fluorescentes ou talvez composto precipitado. Assim, o ensaio da citometria de fluxo mostrou realmente alguma morte celular, estatisticamente significativa, mas não em grande dimensão. Estes resultados são congruentes com os resultados do ensaio do DCFDA, que detetou existir algum stress oxidativo, mas mais uma vez não em grande extensão.Silvestre, Samuel MartinsuBibliorumGonçalves, Ângela Inês Lima2018-11-05T14:37:28Z2016-10-102016-11-072016-11-07T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.6/6268TID:201771373enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-12-15T09:44:40Zoai:ubibliorum.ubi.pt:10400.6/6268Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T00:47:01.901279Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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