Cytotoxic Effects of Two Parabens Determined in Surface Waters and Sewage Sludge on Normal (Senescent) Human Dermal Fibroblasts

• Autorzy: Miranowicz-Dzierżawska Katarzyna

Warianty tytułu

PL

Cytotoksyczne działanie dwóch parabenów oznaczanych w wodach powierzchniowych i osadach ściekowych na normalne (starzejące się) ludzkie fibroblasty skórne w badaniach in vitro

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to compare the cytotoxic effects of (methyl and propyl) parabens likely to be environmental contaminants on early and late passage fibroblasts isolated from human skin. The study was carried out on senescent diploid cell lines, namely normal (senescent) dermal fibroblasts CCD-1136Sk (ATCC^® CRL-2697^TM). In order to assess the cytotoxic effect, the MTT test which determines the cells' metabolic activity and the neutral red uptake assay which assesses the cell membrane integrity (NRU test) were applied. Propyl paraben (PrPB) appeared to be more cytotoxic to the analysed dermal fibroblasts (since it reached lower IC₅₀ values); however, none of the tests found a consistent trend for a change in the cells’ sensitivity to the analysed parabens as they age, that would be reflected in the determined IC₅₀ values. On the other hand, having analysed the course of the curves of relationships between the cell viability and the preservative concentration, it was found that at the exposure of CCD-1136Sk fibroblasts to propyl paraben, none of the two tests observed different sensitivity of late and early cell passages; however, the exposure of dermal fibroblasts to methyl paraben, determined using the NRU test, indicated a stronger effect of the preservative at a concentration of 50 and 200 µg/ml on the earliest cells passage (no. 8), compared to the subsequent passages of these cells. At the same time, the compound with a concentration of 50 and 800 µg/ml was the least toxic to the latest cells passage (no. 20). The presented results indicate that the analysed parabens used in the cosmetic and pharmaceutical industries may be toxic to skin cells; moreover, it is not excluded that with consecutive passaging, differences in the susceptibility to cytotoxic effects may occur. It therefore appears necessary to take into account the possibility of different later and earlier passages cells' reactivity when interpreting the results of studies into the effects of preservatives on the living body. Furthermore, it should be borne in mind that humans may be exposed to preservatives due to environmental contamination.

PL

Celem badań było porównanie cytotoksycznego działania parabenów (metylu i propylu), mogących stanowić zanieczyszczenie środowiska naturalnego, na wczesne oraz późne pasaże fibroblastów wyprowadzonych ze skóry człowieka. Badania wykonano na starzejących się diploidalnych liniach komórkowych: fibroblastach skórnych CCD-1136Sk (ATCC^® CRL-2697^TM). Do oceny cytotoksycznego działania zastosowano test MTT, który określa aktywność metaboliczną komórek oraz test pochłaniania czerwieni obojętnej oceniający integralność błon komórkowych (test NRU). Bardziej cytotoksyczny (osiągający niższe wartości IC₅₀) dla badanych fibroblastów skórnych okazał się propyloparaben (PrPB), jednak w żadnym z testów nie stwierdzono spójnej tendencji zmiany wrażliwości komórek na badane parabeny w miarę ich starzenia się, która znalazłaby odzwierciedlenie w wyznaczonych wartościach IC₅₀. Analizując natomiast przebieg krzywych zależności żywotności komórek od stężenia konserwantu stwierdzono, że przy narażeniu fibroblastów CCD-1136Sk na paraben propylowy nie zaobserwowano zróżnicowanej wrażliwości komórek późnych i wczesnych pasaży w żadnym z dwóch testów, natomiast narażenie fibroblastów skórnych na paraben metylowy oceniane testem NRU wskazało na silniejsze działanie konserwantu o stężeniu 50 i 200 μg/ml na komórki najwcześniejszego pasażu (nr 8) w porównaniu z kolejnymi pasażami tych komórek. Jednocześnie, związek o stężeniu 50 i 800 μg/ml był najmniej toksyczny dla komórek najpóźniejszego pasażu (nr 20). Przedstawione wyniki wskazują, iż badane parabeny stosowane w przemyśle kosmetycznym i farmaceutycznym mogą działać toksycznie na komórki skóry, nie wyklucza się także, że wraz z ich starzeniem się mogą być występować różnice w podatności na działanie cytotoksyczne. Konieczne zatem wydaje się uwzględnianie przy interpretacji wyników badań nad odziaływaniem substancji konserwujących na żywy organizm również możliwości odmiennej reaktywności komórek późniejszych i wcześniejszych pasaży. Nie należy ponadto zapominać o możliwości narażenia człowieka na substancje konserwujące wynikające z zanieczyszczenia środowiska naturalnego.

Słowa kluczowe

EN

preservatives; methylparaben; propylparaben; cytotoxicity; senescent cells; in vitro

PL

konserwanty; paraben metylu; paraben propylu; cytotoksyczność; starzejące się komórki; in vitro

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2019
• Tom: Tom 21, cz. 2
• Strony: 1217--1226
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Miranowicz-Dzierżawska Katarzyna

• Central Institute for Labour Protection – National Research Institute (CIOP-PIB), Poland

Bibliografia

• 1. Andersen, F.A. (2008). Final amended report on the safety assessment of methylparaben, ethylparaben, propylparaben, isopropylparaben, butylparaben, isobutylparaben, and benzylparaben as used in cosmetic products. Int J Toxicol, 27: 1-82. https://doi.org/10.1080/10915810802548359
• 2. Bojarowicz, H., Wnuk, M., Buciński, A. (2012). Efektywność i bezpieczeństwo stosowania parabenów. Probl Hig Epidemiol, 93(4), 647-653.
• 3. Brausch, J. M., Rand, G. M. (2011). A review of personal care products in the aquatic environment: environmental concentrations and toxicity. Chemosphere, 82, 1518- 1532. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2010.11.018
• 4. Carvalho, C.M., Menezes, P.F., Letenski, G.C., Praes, C.E., Feferman, I.H., Lorencini, M. (2012). In vitro induction of apoptosis, necrosis and genotoxicity by cosmetic preservatives: application of flow cytometry as a complementary analysis by NRU. Int. J.
• 5. Cosmet. Sci, 34, 176-182. https://doi.org/10.1111/j.1468-2494.2011. 00698.x Cashman, A.L., Warshaw, E.M. (2005). Parabens: a review of epidemiology, structure, allergenicity, and hormonal properties. Dermatitis, 16, 57-66. https://doi.org/10.1097/01206501-200506000-00001
• 6. Chang-Liu, C.M., Woloschak, G.E. (1997). Effect of passage number on cellular response to DNA-damaging agents: cell survival and gene expression. Cancer Letters, 26, 113, 77-86. https://doi.org/10.1016/S0304-3835(97)04599-0
• 7. Cosmetic Ingredient Review (2008). Final Amended Report on the Safety Assessment of Methylparaben, Ethylparaben, Propylparaben, Isopropylparaben, Butylparaben, Isobutylparaben, and Benzylparaben as used in Cosmetic Products p 30. Int J Toxico. l 27 Suppl 4, 1-82. Available from, as of November 21, 2016: http://online.personalcarecouncil. org/ctfa-static/online/lists/cir-pdfs/PR427.pdf
• 8. Dębowska, R. (2016). Konserwanty znane i nieznane. Przemysł Farmaceutyczny, 2, 88-94.
• 9. Dobbins, L.L., Usenko, S., Brain, R.A., Brooks, B.W. (2009). Probabilistic ecological hazard assessment of parabens using Daphnia Magna and Pimephales Promelas, Environmental Toxicology and Chemistry, 28(12), 2744-2753. https://doi.org/10.1897/08-523.1
• 10. Fransway, A.F., Fransway, P.J., Belsito, D.V., Warshaw, E.M., Sasseville, D., Fowler, J.F. Jr, De Koven, J.G., Pratt, M.D., Maibach, H.I., Taylor, J.S., Marks, J.G., Mathias, C.G.T., De Leo, V.A., Zirwas, J.M., Zug, K.A., Atwater, A.R., Silverberg, J., Reeder, M.J. (2019). Parabens: Contact (Non)Allergen of the Year. Dermatitis. 30(1): 3-31, https://doi.org/10.1097/DER.0000000000000429
• 11. Haman, C., Dauchy, X., Rosin,C., Munoz, J-F. (2015). Occurrence, fate and behavior of parabens in aquatic environments: A review. Water Research, 68, 1-11. https://doi.org/10.1016/j.watres.2014.09.030
• 12. INVITTOX Protocol No 17: MTT Assay (1990) The ERGATT/FRAME Data Bank of In Vitro Techniques in Toxicology, Nottingham, 1990.
• 13. INVITTOX Protocol No 64: The Neutral Red Cytotoxicity Assay (1992) The ERGATT/FRAME Data Bank of In Vitro Techniques in Toxicology, Nottingham, 1992.
• 14. Kijeńska, M., Tokarz, L., Barański, A., Gworek, B. (2016). Parabeny w osadach ściekowych w wybranych oczyszczalniach ścieków w Polsce. Przemysł Chemiczny, 95, 3, 450-453. https://doi.org/10.15199/62.2016.3.23
• 15. Muszyński, Z., Ratajczak, M. (2009). Konserwacja przeciwdrobnoustrojowa leków. Farmacja Polska, 65(2), 132-137.
• 16. Ramaswany, B.R., Babu Shanmugam, Velu G.,Bhuvaneshwari Rengarajan B., Joakim Larsson J. (2011). GC–MS analysis and ecotoxicological risk assessment of triclosan, carbamazepine and parabens in Indian rivers. Journal of Hazardous Materials, 186, 2-3, 1586-1593. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2010.12.037
• 17. Regulation (EC) No 1223/2009 of the European Parliament and of the Council of 30 November 2009 on cosmetic products (Text with EEA relevance). OJ L 342, 22.12.2009, 59-209.
• 18. Soni, M.G., Carabin, I.G., Burdock, G.A. (2005). Safety assessment of esters of phydroxybenzoic acid (parabens). Food Chem Toxicol, 43: 985-1015. https://doi.org/10.1016/j.fct.2005.01.020
• 19. Tech Bulletin of ATCC No. 7. (2010): Passage Number Effects In Cell Lines. https://www.lgcstandards-atcc.org/~/media/PDFs/Technical%20Bulletins/tb07.ashx
• 20. Wenger, S.L. Senft, J.R., Sargent, L.M., Bamezai, R., Bairwa, N., Grant, S.G. (2004). Comparison of established cell lines at different passages by karyotype and comparative genomic hybridization. Bioscience Reports, 24(6), 631-639. https://doi.org/10.1007/s10540-005-2797-5
• 21. Ye, X., Bishop, A.M., Reidy, J.A., Needham, L.L., Calafat, A.M. (2006). Parabens as urinary biomarkers of exposure in humans. Environ. Health Perspect, 114(12), 1843-1846. https://doi.org/10.1289/ehp.9413

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).