Genotoxicity of a carcinogenic metabolite of benzo[a]pyrene for cells of neuronal differentiation lineage

Abstract

Цель. Бензо[a]пирен-7,8-дигидродиол-9,10-эпоксид (BPDE) – основной метаболит канцерогенного полициклического ароматического углеводорода бензо[a]пирена. Влияние BPDE на предшественники нервных клеток практически не охарактеризовано. Методы. Изучены выживаемость и морфология клеток PC12 и эмбриональных гиппокампальных нейронов мыши в культуре в присутствии BPDE. Методом электрофореза радиоактивно меченных нуклеотидов проанализировано накопление аддуктов BPDE в культивируемых клетках PC12 и фибробластах. Результаты. Выживаемость клеток и уровень аддуктов зависят от типа внеклеточного матрикса, к которому прикрепляются клетки. При сублетальных дозах BPDE наблюдается эффективная репарация аддуктов, образуемых этим метаболитом. Для клеток PC12 токсичность и уровень аддуктов BPDE оказались ниже, чем для фибробластов. Выводы. В целом, BPDE может нарушать нормальное развитие нервной ткани, однако влияние BPDE на клетки, способные к дифференцировке по нейрональной ветви, может зависеть от их микроокружения. Ключевые слова: повреждение ДНК, репарация, генотоксичность, бензо[a]пирен-7,8-дигидродиол-9,10-эпоксид, нейрональная ветвь.

Мета. Бензо[a]пірен-7,8-дигідродіол-9,10-епоксид (BPDE) – основний метаболіт канцерогенного поліциклічного ароматичного вуглеводню бензо[a]пірену. Вплив BPDE на попередники нервових клітин практично не охарактеризовано. Методи. Вивчено вижива- ність і морфологію клітин PC12 та ембріональних гіпокампальних нейронів миші в культурі за присутності BPDE. Методом електрофорезу радіоактивно мічених нуклеотидів проаналізовано накопичення адуктів BPDE у культивованих клітинах PC12 і фібробластах. Результати. Виживаність клітин і рівень адуктів залежать від типу позаклітинного матриксу, до якого прикріплюються клітини. За сублетальних доз BPDE спостерігається ефективна репарація адуктів, утворених цим метаболітом. Для клітин PC12 токсичність і рівень адуктів BPDE виявилися нижчими, ніж для фібробластів. Висновки. У цілому BPDE може порушувати нормальний розвиток нервової тканини, однак вплив BPDE на клітини, здатні до диференціювання по нейрональній гіл- ці, скоріш за все, залежить від їхнього мікрооточення. Ключові слова: пошкодження ДНК, репарація, генотоксичність, бензо[a]пірен-7,8-дигідродіол-9.10-епоксид, нейрональна гілка.

Aim. Benzo[a]pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide (BPDE) is the major metabolite of an environmental carcinogen, polycyclic aromatic hydrocarbon benzo[a]pyrene. The effects BPDE could have on neuronal cells progenitors are mostly uncharacterized. Methods. We have studied survival and morphology of cultured PC12 cells and mouse embryonic hippocampal neurons in the presence of BPDE. We have also used post-labeling to compare accumulation of BPDE adducts in cultured PC12 cells and fibroblasts. Results. The survival of cells and the level of adducts depended on the type of extracellular matrix to which the cells were attached. At tolerated BPDE doses, the adducts formed by this metabolite were efficiently repaired. In PC12 cells, BPDE toxicity and the level of adducts was generally lower than in fibroblasts. Conclusions. Overall, BPDE may be detrimental for develo- ping neural tissue. However, the effects of BPDE on cells with the ability to differentiate into the neuronal lineage may depend on the cell microenvironment. Keywords: DNA damage, DNA repair, genotoxicity, benzo[a]pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide, neuronal lineage.