The in vitro assessment of the toxicity of volatile, oxidisable, redox-cycling compounds: phenols as an example

Fecha de publicación: 01/06/2021 Fecha Ahead of Print: 01/05/2021

Autores de IIS La Fe

Laia Tolosa Pardo

Autor
María Teresa Martínez Sena

Autor
José Vicente Castell Ripoll

Autor

Participantes ajenos a IIS La Fe

Schimming, JP
Moro, E
Escher, SE
Braak, BT
van Der Water, B
Miranda, MA
van Vugt-Lussenburg, BMA

Grupos

Hepatología experimental y Trasplante hepático

Investigador Principal

Laia Tolosa Pardo
Unidad Mixta de Investigación en Hepatología Experimental

Investigador Principal

Ramiro Jover Atienza

Abstract

Phenols are regarded as highly toxic chemicals. Their effects are difficult to study in in vitro systems because of their ambiguous fate (degradation, auto-oxidation and volatility). In the course of in vitro studies of a series of redox-cycling phenols, we found evidences of cross-contamination in several in vitro high-throughput test systems, in particular by trimethylbenzene-1, 4-diol/trimethylhydroquinone (TMHQ) and 2,6-di-tertbutyl-4-ethylphenol (DTBEP), and investigated in detail the physicochemical basis for such phenomenon and how to prevent it. TMHQ has fast degradation kinetics followed by significant diffusion rates of the resulting quinone to adjacent wells, other degradation products being able to air-diffuse as well. DTBEP showed lower degradation kinetics, but a higher diffusion rate. In both cases the in vitro toxicity was underestimated because of a decrease in concentration, in addition to cross-contamination to neighbouring wells. We identified four degradation products for TMHQ and five for DTBEP indicating that the current effects measured on cells are not only attributable to the parent phenolic compound. To overcome these drawbacks, we investigated in detail the physicochemical changes occurring in the course of the incubation and made use of gas-permeable and non-permeable plastic seals to prevent it. Diffusion was greatly prevented by the use of both plastic seals, as revealed by GC-MS analysis. Gas non-permeable plastic seals, reduced to a minimum compounds diffusion as well oxidation and did not affect the biological performance of cultured cells. Hence, no toxicological cross-contamination was observed in neighbouring wells, thus allowing a more reliable in vitro assessment of phenol-induced toxicity.

Datos de la publicación

ISSN/ISSNe:: 0340-5761, 1432-0738
Tipo:: Article
Páginas:: 2109-2121
DOI:: 10.1007/s00204-021-03036-w
Factor de Impacto:: 1,100 SCImago ℠
Cuartil:: Q1 SCImago ℠

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Filiaciones

Tolosa, L:: Instituto de Investigación. Hosp La Fe, Inst Invest Sanitaria, Unidad Mixta Hepatol Expt, Valencia, Spain
Martinez-Sena, T:: Instituto de Investigación. Hosp La Fe, Inst Invest Sanitaria, Unidad Mixta Hepatol Expt, Valencia, Spain
Schimming, JP:: Leiden Univ, Leiden Acad Ctr Drug Res LACDR, Div Drug Discovery & Safety, Leiden, Netherlands
Moro, E:: Instituto de Investigación. Hosp La Fe, Inst Invest Sanitaria, Unidad Mixta Hepatol Expt, Valencia, Spain
Escher, SE:: Fraunhofer ITEM, Chem Safety & Toxicol, Hannover, Germany
Braak, BT:: Leiden Univ, Leiden Acad Ctr Drug Res LACDR, Div Drug Discovery & Safety, Leiden, Netherlands
van Der Water, B:: Leiden Univ, Leiden Acad Ctr Drug Res LACDR, Div Drug Discovery & Safety, Leiden, Netherlands
Miranda, MA:: Univ Politecn Valencia, Inst Tecnol Quim, UPV CSIC, Valencia, Spain
van Vugt-Lussenburg, BMA:: BioDetect Syst BV, Amsterdam, Netherlands
Castell, JV:: Instituto de Investigación. Hosp La Fe, Inst Invest Sanitaria, Unidad Mixta Hepatol Expt, Valencia, Spain

Univ Valencia, Fac Med, Dept Bioquim & Biol Mol, Valencia, Spain

ISCIII, CIBERHED, Madrid, Spain

Keywords

Toxicity of phenols; Redox-cycling phenols; In vitro toxicity; Hepatotoxicity; Cross-contamination of culture wells; Plastic seals; High-content imaging; HepG2 BAC-GFP SRXN1 assay; Nrf2 CALUX reporter gene assay; Cytotox CALUX reporter gene assay

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