Cytotoxic, Genotoxic and Apoptotic Effects of Nickel Oxide Nanoparticles in Intestinal Epithelial Cells

¹Department of Toxicology, Faculty of Pharmacy, Karadeniz Technical University, Trabzon, Turkey
²Department of Pharmaceutical Toxicology, Faculty of Pharmacy, Istanbul University, Istanbul, Turkey
³Department of Histology and Embryology, Cerrahpasa Medical Faculty, Istanbul University- Cerrahpasa, Istanbul, Turkey

INTRODUCTION: The superior properties of nickel oxide nanoparticles (NiO-NPs) lead to wide uses in various fields; however, there has been little comprehensive knowledge about their toxicity, especially oral exposure. Because there was no study on the intestinal toxicity of NiO-NPs, the toxicity of NiO-NPs (average size 15.0 nm) was investigated in Caco-2 (human intestinal epithelial) cells.
METHODS: Following identification of their particle size distribution and cellular uptake potential, the risk of NiO-NPs’ exposure have been evaluated with the crucial toxicity features including the cellular morphologic changes, the cyto- and genotoxic potentials, oxidative damage and apoptotic induction.
RESULTS: According to our results, NiO-NPs caused 50% decrease in cell viability at 351.6 µg/mL, and induced DNA damage and oxidative damage at 30-150 µg/mL. It was observed that apoptosis could be the main cell death pathway at in intestinal cells exposed to NiO-NPs.
DISCUSSION AND CONCLUSION: The exposure to NiO-NPs could be hazardous to the gastrointestinal system. The results should rise the concerns about using NiO- NPs in food-contacts appliance and NiO-NPs containing wastes. Further in vivo and in vitro research should be conducted to explain the specific mechanism of these particles and reduce their risk to the human.

Keywords:

Nikel Oksit Nanopartiküllerinin Bağırsak Epitel Hücreleri Üzerine Sitotoksik, Genotoksik ve Apoptotik Etkileri

¹Karadeniz Teknik Üniversitesi, Eczacılık Fakültesi, Toksikoloji Anabilim Dalı, Trabzon, Türkiye
²İstanbul Üniversitesi, Eczacılık Fakültesi, Toksikoloji Anabilim Dalı, İstanbul, Türkiye
³İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Cerrahpaşa Tıp Fakültesi, Histoloji ve Embriyoloji Anabilim Dalı, İstanbul, Türkiye

GİRİŞ ve AMAÇ: Nikel oksit nanopartikülleri (NiO-NP), olağanüstü özellikleri nedeniyle farklı alanlarda geniş kullanıma sahiptir. Ancak, NiO-NP’nin, özellikle oral maruziyet durumunda, toksisiteleri hakkındaki bilgiler henüz yeterli değildir. Özellikle NiO-NP'nin intestinal sistem üzerine toksik etkisi ile ilgili herhangi bir çalışma bulunmadığından çalışmada NiO-NP’nin (ortalama boyut 15.0 nm) Caco-2 (insan intestinal epitel) hücreleri üzerine toksisitesi araştırılmıştır.
YÖNTEM ve GEREÇLER: Partikül boyutu dağılımı ve hücresel alım potansiyeli belirlendikten sonra NiO-NP'nin sebep olduğu hücresel morfolojik değişiklikler, sito- ve genotoksik potansiyeller, oksidatif hasar ve apoptoz indüksiyonu gibi kritik toksisite profilleri değerlendirilmiştir.
BULGULAR: Sonuçlarımıza göre; NiO-NP 351,6 µg/mL konsantrasyonda hücre canlılığında %50 azalmaya ve 30-150 µg/mL'de DNA ve oksidatif hasar indüksiyonuna sebep olmuştur. NiO-NP'e maruz bırakılan intestinal hücrelerde ana hücre ölüm yolunun apoptoz olabileceği gözlenmiştir.
TARTIŞMA ve SONUÇ: NiO-NP gastrointestinal sistem üzerine risk oluşturabilir. Elde edilen sonuçlara göre; gıdayla temas eden cihazların yapımında NiO-NP'in kullanımı ve NiO-NP içeren atıklar nedeniyle oluşan kaygıyı artırmalıdır. NiO-NP’in spesifik mekanizmalarını aydınlatmak ve insan sağlığı üzerine risklerini azaltmak için ayrıca ileri in vivo ve in vitro araştırmaların yapılması gereklidir.

Anahtar Kelimeler:

mahmoud Abudayyak, Elif Güzel, Gul Ozhan. Cytotoxic, Genotoxic and Apoptotic Effects of Nickel Oxide Nanoparticles in Intestinal Epithelial Cells. . 2020; 17(4): 446-451

Corresponding Author: Gul Ozhan, Türkiye