Assessing the toxicity of selected pyrethroids for Saecharomyces cerevisiae yeast cells using staining methods

• Autorzy: Krzepiłko A. , Święciło A.

Warianty tytułu

PL

Ocena toksyczności wybranych pyretroidów dla komórek drożdży Saccharomyces cerevisiae metodą barwienia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Microbiological assays are commonly used to assess the toxicity of pesticides. In this study selected methods for staining Saccharoinyces cerevisiae yeast cells were used to assess the toxicity of pyrethroids. Adding pyrethroids to a culture causes an increase in the number of cells stained with methylene blue or safranin, which suggests damage to the cell membrane. The number of stained cells was found to increase with the amount of pyrethroid applied. Pyrethroida affect the metabolic state of cells, which was confirmed using Live-Dead staining. As pyrethroid concentration is increased, there is a decrease in the number of metabolically active cells and an increase in the number of dead ones and weakened ones with Low metabolic activity. RedoxSensor Red stain, used for testing the redox potential of cells, is also useful for determining the toxicity of these pyrethroids. After incubation with pyrethroids fluorescence intensity decreases, which suggests a disturbance of redox homeostasis in the yeast cells. These methods of staining yeast cells can be used as quick preliminary tests for determining the toxicity of pyrethroids.

PL

Testy mikrobiologiczne są powszechnie stosowane do oceny toksyczności pestycydów. W prezentowanej pracy zastosowano wybrane metody barwienia komórek drożdży Saccharomyces ceievisiae do oceny toksyczności pyretroidów. Dodatek do hodowli pyretroidów powoduje wzrost liczby komórek wybarwionych błękitem metylenowym i safranią, co sugeruje uszkodzenie błony komórkowej. Stwierdzono, że liczba wybarwionych komórek wzrasta wraz z zastosowaną dawką pyretroidu. Pyretroidy wpływają na stan metaboliczny komórek, co potwierdzono za pomocą barwienia Live-Dead. Wraz ze wzrostem stężenia pyretroidu spada liczba komórek aktywnie metabolizujących, natomiast zwiększa się liczba komórek martwych i osłabionych, o małej aktywności metabolicznej. Barwnik RedoxSensor Red stosowany do badania potencjału oksydoredukcyjnego komórek jest także przydatny do określenia toksyczności badanych pyretroidów. Po inkubacji z pyretroidami intensywność fluorescencji słabnie, co sugeruje zaburzenie homeostazy redoks w komórkach drożdży. Przeprowadzone barwienia komórek drożdży mogą być stosowane jako szybki, wstępny test pozwalający określić toksyczność pyretroidów.

Słowa kluczowe

EN

yeast; pyrethroids; staining

PL

drożdże; pyretroidy; barwienie

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Chemia i Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 14, nr 10
• Strony: 1111--1117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., tab.

Twórcy

autor

Krzepiłko A.

autor

Święciło A.

• Faculty of Agricultural Sciences in Zamość, University of Agriculture in Lublin, ul. Szczebrzeska 102, 22-400 Zamość,

Bibliografia

• [1] Bradberry S.M., Cage S.A., Proudfoot A.T. and Vale LA.: Poisoning due to pyrethroids, Toxicol. Rev., 2005, 24(2), 93-106.
• [2] Sayeed I., Parvez S., Pandey S., Bin-Hafeez B., Haque R. and Raisuddin S.: Oxidative stress biomarkers of exposure to deltamethrin in freshwater fish, Channa punctatus Bloch, Ecotoxicol. Environ. Saf., 2003, 56(2), 295-301.
• [3] Weitz H.J., Campbell C.D. and Killham K.: Development of a novel, bioluminescence-hased, fungal bioassay for toxicity testing, Environ. Microbiol., 2002, 4(7), 422-429.
• [4] Haubrenstricker M.E., Meier P.G., Mancy K.H. and Brabec M.J.: Rapid toxicity testing based on yeast respiratory activity. Bull. Environ. Contam. Toxicol., 1990, 44(5), 669-674.
• [5] Hollis R.P., Killham K. and Glover L.A.: Design and application of a biosensor for monitoring toxicity of compounds to eukaryotes, Appl. Environ. Microbiol., 2000, 66(4), 1676-1679.
• [6] Ribeiro I.C., Verissimo I., Moniz L., Cardoso H., Sousa M.J., Soares A.M. and Leăo C.: Yeasts as a model for assessing the toxicity of the fungicides Penconazol, Cymoxanil and Dichlofluanid, Chemosphere, 2000, 41(10), 1637-1642.
• [7] Bilitiski T., Krawiec Z., Liczmański A. and Litwińska J.: Is hydroxyl radical generated by the Fenton reaction in vivo?, Biochem. Biophys. Res. Commun., 1985, 130(2), 533-539.
• [8] Kocwowa E.: Ćwiczenia z mikrobiologii ogólnej, PWN, Warszawa 1981, 173-175 (in Polish).
• [9] Millard P.J., Roth B.L., Thi H.P., Yue S.T. and Haugland R.P.: Development of the FUN-1 family of fluorescent probes for vacuole labeling and viability testing of yeasts, Appl. Environ. Microbiol., 1997, 63(7), 2897-2905.
• [10] Haugland R.P.: Handbook of fluorescent probes and research products, Ninth edition by Haugland R.P., Molecular Probes Inc., USA 1996, 599-671.
• [11] Oksvold M.P., Skarpen E., Widerberg J. and Huitfeldt H.S.: Fluorescent histochemical technigues for analysis of intracellular signaling, J. Histochem. Cytochem., 2002, 50(3), 289-303.
• [12] Shukla A., Jung M., Stem M., Fukagawa N.K., Taatjes D.J., Sawyer D., Van Houten B. and Mossman B.T.: Asbestos induces mitochondrial DNA damage and dysfunction linked to die development of apoptosis, Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol., 2003, 285(5), 1018-1025.
• [13] Krzepiłko A. and Święciło A.: The influence of selected pyrelhroid on the growth and number of #r_#1-mutants in Saccharomyces cerevisiae yeast, Pol. J. Environ. Studies, 2007, 16(3), 403-406.
• [14] Krzepiłko A.: Ejfect of deltamethrin on the anlio.ridant system of Saccharomyces cerevisiae yeast, Ecol. Chem. Eng., 2007, 14(2), 191-196,
• [15] Jakubowski W., Bilinski T. and Bartosz G.: Oxidative stress during aging of stationary cultures of the yeast Saccharomyces cerevisiae, Free Radical Biol. Med., 2000, 28(5), 659-664.
• [16] Prasanthi K. and Muralidhara Rajini P.: Morphological and biochemical perturbations in rat erythrocytes following in vitro exposure to fenvalerate and its metabolite, Toxicol. In Vitro, 2005, 19(4), 449-456.
• [17] Kale M., Rathore N., John S. and Bhatnagar D.: Lipid peroxidatve damage on perethroid exposure amid alterations in antioxidant status in rat erythrocytes: a possible involvement of reactive oxygen species, Toxicol. Lett., 1999, 105, 197-205.
• [18] Giray B., Gurbay A. and Hincal F.: Cypermethrin-induced oxidative stress in rat brain and liver is prevented by vitamin E or allopurinol, Toxicol. Lett., 2001, 118(3), 139-146.
• [19] Gowlan B., Moffat C., Stagg R., Houlihan D. and Davies L: Cypermethrin induces glutathione S-transferase activity in the shore crab, Carcinus maenas, Mar. Environ. Res., 2002, 54(2), 169-177.
• [20] Nasuti C., Cantalamessa F., Falcioni G. and Gabbianelli R.: Different effects of Type I and rype II pyrethroids on erythrocyte plasma membrane properties and enzymatic activity in rats, Toxicology, 2003, 191, 233-244.
• [21] Daum G., Lees N.D., Bard M. and Dickson R.: Biochemistry, cell biology and molecular biology of lipids of Saccharomyces cerevisiae, Yeast, 1998, 14, 1471-1510.
• [22] Bielski B., Arudi R.J. and Sutherland M.W.: A study of the reactivity of HO2/O2 - with unsaturated fatty acids, J. Biol. Chem., 1983, 258, 4759-4761.
• [23] Gabbianelli R., Falcioni G., Nasuti C. and Cantalamessa F.: Cypermethrin-induced plasma membrane perturbation on erythrocytes from rats: reduction of fluidity in the hydrophobic core and glutathione peroxidase activity, Toxicology, 2002, 175, 91-101.
• [24] Bartosz G.: Druga twarz tlenu. Wolne rodniki w przyrodzie, PWN, Warszawa 2003, 447 pp. (in Polish).
• [25] Uner N., Oruc E., Canli M. and Sevgiler Y.: Effects of cypermethrin on antioxidant enzyme activities and lipid peroxidation in liver and kidney of the freshwater fish, Oreochromis niloticus and Cyprinus carpio (L.), Bull. Environ. Contam. Toxicol., 2001, 67(5), 657-664.