Изучение способности пищевой добавки Е171 (диоксида титана) индуцировать генные мутации у бактерий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Диоксид титана в Российской Федерации разрешён к применению в пищевой промышленности, производстве лекарственных средств и средств гигиены. Пищевая добавка E171 представляет собой смесь микро- и наночастиц TiO2. В 2010 г. МАИР классифицировало TiO2 в наноформе как возможный канцероген для человека (группа 2В). В исследованиях генотоксичности диоксида титана в условиях in vitro и in vivo получены противоречивые результаты, свидетельствующие как о наличии, так и об отсутствии мутагенности TiO2.

Цель работы — оценка мутагенности пищевой добавки Е171 в тесте Эймса с использованием стандартного и модифицированного протоколов.

Материалы и методы. Оценивали способность пищевой добавки Е171 (Китай) индуцировать обратные генные мутации на пяти штаммах Salmonella typhimurium в стандартных и модифицированных условиях (выращивание клеток штаммов в присутствии метилированного β-циклодекстрина (МЦД) и (или) предварительная инкубация в течение одного часа в калий-фосфатном буфере (рН = 5,5), содержащем 10 мМ NaCl и (или) 3М МЦД.

Результаты. Образец пищевой добавки Е171 на основе диоксида титана в рутильной форме в стандартных условиях не индуцирует генных мутаций у бактерий S. typhimurium. При модификации протокола теста Эймса (уменьшение рН инкубационной смеси, введение 10 мМ NaCl) выявлены статистически значимые зависимые от дозы эффекты на штаммах ТА100, ТА98 и ТА97 в условиях метаболической инкубации. Однако кратность увеличения числа ревертантов на опытных чашках по сравнению с отрицательным контролем была менее 2.

Ограничения исследования. Исследование ограничено изучением мутагенности образцов диоксида титана с использованием одного метода — теста Эймса.

Заключение. Для решения вопроса о генетической безопасности применения Е171 в качестве пищевых красителей необходимо оценить мутагенность диоксида титана в других тестах in vitro и in vivo с учётом размера и формы частиц. Кроме того, полный спектр исследований будет выполнен в отношении других образцов диоксида титана, присутствующих на рынке Российской Федерации.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов:
Царёва А.А. — сбор материала, сбор литературных данных;
Егорова О.В. — концепция и дизайн исследования, сбор литературных данных, анализ результатов, написание текста;
Демидова Ю.В. — сбор материала;
Илюшина Н.А. — концепция и дизайн исследования, анализ результатов, написание текста.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Поступила: 25.07.2023 / Принята к печати: 15.11.2023 / Опубликована: 28.12.2023

Об авторах

Анастасия Анатольевна Царева

ФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Автор, ответственный за переписку.
Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-3479-9602

Младший научный сотрудник отдела генетической токсикологии ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Московская область, г. Мытищи, Россия, ул. Семашко, д. 2

e-mail: grabovskaya_aa@fferisman.ru

Россия

Ольга Валерьевна Егорова

ФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: egorova.ov@fncg.ru
ORCID iD: 0000-0003-4748-8771

Канд. биол. наук, вед. науч. сотр. отд. генетической токсикологии, ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Мытищи

e-mail: egorova.ov@fncg.ru

Россия

Юлия Вячеславовна Демидова

ФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-5356-2600

Младший научный сотрудник отдела генетической токсикологии ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Московская область, г. Мытищи, Россия, ул. Семашко, д. 2

e-mail: demidovaiv@fferisman.ru

Россия

Наталия Алексеевна Илюшина

ФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: noemail@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-9122-9465

Доктор биологических наук, заведующая отделом генетической токсикологии ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 141014, Московская область, г. Мытищи, Россия, ул. Семашко, д. 2

e-mail: iliushinana@fferisman.ru

Россия

Список литературы

  1. Wani M.R, Shadab G. Titanium dioxide nanoparticle genotoxicity: A review of recent in vivo and in vitro studies. Toxicol. Ind. health. 2020; 36(7): 514–30. https://doi.org/10.1177/0748233720936835
  2. ANSES. AVIS de l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail relatif aux risques liés à l’ingestion de l’additif alimentaire E171; 2019. Available at: https://www.anses.fr/en/system/files/ERCA2019SA0036.pdf (in French)
  3. IARC Working Group on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans. Carbon black, titanium dioxide, and talc. IARC Monogr. Eval. Carcinog. Risks Hum. 2010; 93: 1–413.
  4. NIOSH. Current Intelligence Bulletin 63. Occupational Exposure to Titanium Dioxide; 2011. Available at: https://www.cdc.gov/niosh/docs/2011-160/pdfs/2011-160.pdf
  5. Oberdörster G., Oberdörster E., Oberdörster J. Nanotoxicology: an emerging discipline evolving from studies of ultrafine particles. Environ. Health Perspect. 2005; 113(7): 823–39. https://doi.org/10.1289/ehp.7339
  6. Baggs R.B., Ferin J., Oberdörster G. Regression of pulmonary lesions produced by inhaled titanium dioxide in rats. Vet. Pathol. 1997; 34(6): 592–7. https://doi.org/10.1177/030098589703400607
  7. Afaq F., Abidi P., Matin R., Rahman Q. Cytotoxicity, pro-oxidant effects and antioxidant depletion in rat lung alveolar macrophages exposed to ultrafine titanium dioxide. J. Appl. Toxicol. 1998; 18(5): 307–12. https://clck.ru/37DpbR
  8. Bampidis V., Azimonti G., Bastos M.L., Christensen H., Dusemund B., Fašmon Durjava M., et al. Safety and efficacy of a feed additive consisting of titanium dioxide for all animal species (Titanium Dioxide Manufacturers Association). EFSA J. 2021; 19(6): e06630. https://doi.org/10.2903/j.efsa.2021.6630
  9. Chen T., Yan J., Li Y. Genotoxicity of titanium dioxide nanoparticles. J. Food Drug. Anal. 2014; 22(1): 95–104. https://doi.org/10.1016/j.jfda.2014.01.008
  10. Wani M.R., Shadab G. Titanium dioxide nanoparticle genotoxicity: A review of recent in vivo and in vitro studies. Toxicol. Ind. Health. 2020; 36(7): 514–30. https://doi.org/10.1177/0748233720936835
  11. Hamel A., Roy M., Proudlock R. Chapter 4 – The bacterial reverse mutation test. In: Proudlock R., ed. Genetic Toxicology Testing. A Laboratory Manual. Academic Press; 2016: 79–138. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-800764-8.00004-5
  12. OECD iLibrary. Test No. 471: Bacterial Reverse Mutation Test; 2020. Available at: https://www.oecd-ilibrary.org/environment/test-no-471-bacterial-reverse-mutation-test_9789264071247-en
  13. Maron D.M., Ames B.N. Revised methods for the Salmonella mutagenicity test. Mutat. Res. 1983; 113(3–4): 173–215. https://doi.org/10.1016/0165-1161(83)90010-9
  14. Egorova O.V., Ilyushina N.A., Rakitskii V.N. Mutagenicity evaluation of pesticide analogs using standard and 6-well miniaturized bacterial reverse mutation tests. Toxicol. In Vitro. 2020; 69: 105006. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2020.105006
  15. Donova M.V., Nikolayeva V.M., Dovbnya D.V., Gulevskaya S.A., Suzina N.E. Methyl-β-cyclodextrin alters growth, activity and cell envelop features of sterol-transforming mycobacteria. Microbiology (Reading). 2007; 153(Pt. 6): 1981–92. https://doi.org/10.1099/mic.0.2006/001636-0
  16. Shen Y., Liang J., Li H., Wang M. Hydroxypropyl-β-cyclodextrin-mediated alterations in cell permeability, lipid and protein profiles of steroid-transforming Arthrobacter simplex. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2015; 99(1): 387–97. https://doi.org/10.1007/s00253-014-6089-5
  17. Егорова О.В., Демидова Ю.В., Илюшина Н.А. Оценка экспериментальных условий, влияющих на уровень спонтанных мутаций штаммов Salmonella, используемых в тесте Эймса. Гигиена и санитария. 2021; 100(7): 736–43. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-7-736-743 https://elibrary.ru/szicqb
  18. Jomini S., Labille J., Bauda P., Pagnout C. Modifications of the bacterial reverse mutation test reveals mutagenicity of TiO2 nanoparticles and byproducts from a sunscreen TiO2-based nanocomposite. Toxicol. Lett. 2012; 215(1): 54–61. https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2012.09.012
  19. Kumar A., Pandey A.K., Singh S.S., Shanker R., Dhawan A. Cellular uptake and mutagenic potential of metal oxide nanoparticles in bacterial cells. Chemosphere. 2011; 83(8): 1124–32. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2011.01.025
  20. Ахальцева Л.В., Журков В.С., Ингель Ф.И. Мутагенная активность наноматериалов в тесте Эймса. Обзор литературы. Гигиена и санитария. 2019; 98(11): 1309–20. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-11-1309-1320 https://elibrary.ru/yoylxs
  21. Butler K.S., Casey B.J., Garborcauskas G.V., Dair B.J., Elespuru R.K. Assessment of titanium dioxide nanoparticle effects in bacteria: association, uptake, mutagenicity, co-mutagenicity and DNA repair inhibition. Mutat. Res. Genet. Toxicol. Environ. Mutagen. 2014; 768: 14–22. https://doi.org/10.1016/j.mrgentox.2014.04.008

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Царева А.А., Егорова О.В., Демидова Ю.В., Илюшина Н.А., 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 37884 от 02.10.2009.