Evaluation of the genotoxic effect of tartrazine using a metabolic activation system in human lymphocyte culture under cytokinetic block conditions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The expansion of the spectrum of use of food additives and, in particular, food dyes (FD), increases the risk of increasing human exposure to genotoxicants. Since in real life, not pure substances with proven genetic safety are in contact with a person, but complex mixtures of unknown composition, even minor impurities in which can become an additional source or modifier of genome instability effects. Of particular concern in this aspect are synthetic FD azo and diazo compounds which can be transformed by human intestinal microflora to some forms of genotoxicants. The purpose of the work is to evaluate the genotoxic effects of 0–2 mg/mL of Tartrazine FD (E102) purchased in a retail network in a micronucleus test on human blood cells cultured under cytokinetic block conditions in parallel in presence and without rat S9 hepatocyte metabolic activation system.

Genotoxic effects were found in cultures without metabolic activation at 0.0000256–0,00064 mg/mL and 0.4 mg/mL of tartrazine, and in the presence of S9 — at 0.0000256 mg/mL, 0,000128 mg/mL and 0.16 mg/mL of tartrazine. For the first time, a dose-dependent suppression of mitotic and proliferative activity of lymphocytes induced by the tested tartrazine sample was revealed, as well as a dose-dependent U-shaped curve in the frequency of apoptosis. The data obtained indicate the presence of genotoxic activity of the studied sample.

We discuss the necessity to create the system for evaluation the genotoxic safety of FD real mixtures from a retail network.

About the authors

Tatyana A. Nikitina

Centre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks

Author for correspondence.
Email: TNikitina@cspmz.ru
ORCID iD: 0000-0003-0866-5990
SPIN-code: 9106-5076

biologist, Department of Preventive Toxicology and Biomedical Resear

Russian Federation, Moscow

Mariya A. Konyashkina

Centre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks

Email: MKonyashkina@cspmz.ru
ORCID iD: 0000-0002-8319-1329
SPIN-code: 7559-9045
Scopus Author ID: 8142882800

Cand. Sci. (Med.), research associate of the Department of Preventive Toxicology and Biomedical Research

Russian Federation, Moscow

Faina I. Ingel

Centre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks

Email: FIngel@cspmz.ru
ORCID iD: 0000-0002-2262-6800
SPIN-code: 1013-7006
Scopus Author ID: 57205760994

Dr. Sci. (Biol.), leading research associate of the Department of Preventive Toxicology and Biomedical Research

Russian Federation, Moscow

Lyudmila V. Akhaltseva

Centre for Strategic Planning and Management of Biomedical Health Risks

Email: LAhalceva@cspmz.ru
ORCID iD: 0000-0002-3619-3858
SPIN-code: 7049-0003
Scopus Author ID: 57138478700

Cand. Sci. (Biol.), senior research associate of the Department of Preventive Toxicology and Biomedical Research

Russian Federation, Moscow

References

  1. Yurchenko VV, Ingel FI, Akhaltseva LV, et al. Genotoxic safety of synthetic food colours. Review. Ecological genetics. 2021;19(4): 323–341. (In Russ.) doi: 10.17816/ecogen79399
  2. Kobylewski S, Jacobson MF. Toxicology of food dyes. Int J Occup Environ Health. 2012;18(3):220–246. doi: 10.1179/1077352512Z.00000000034
  3. Soares BM, Araújo TM, Ramos JA, at al. Effects on DNA repair in human lymphocytes exposed to the food dye tartrazine yellow. Anticancer. 2015;35(3)1465–1474.
  4. Sekeroglu Z, Gunes B, Kontas Yedier S, et al. Effects of tartrazine on proliferation and genetic damage in human lymphocytes. Toxicol Mech Methods. 2017;27(5)370–375. doi: 10.1080/15376516.2017.1296051
  5. Haveric A, Inajetovic D, Vareskic A, et al. In vitro analysis of tartrazine genotoxicity and cytotoxicity. Genetics & Applications. 2017;1(1):37–43. doi: 10.31383/ga.vol1iss1pp37-43
  6. Floriano JM, Rosa E, Amaral QDF, et al. Is tartrazine really safe? In silico and ex vivo toxicological studies in human leukocytes: a question of dose. Toxicol Res (Camb). 2018;7(6):1128–1134. doi: 10.1039/c8tx00034d
  7. Mpountoukas P, Pantazaki A, Kostareli E, et al. Cytogenetic evaluation and DNA interaction studies of the food colorants amaranth, erythrosine and tartrazine. Food Chem Toxicol. 2010;48(10): 2934–2944. doi: 10.1016/j.fct.2010.07.030
  8. Vaidya VG, Godbole NM. Mutagenicity stady of four colours using human leucocyte and mouse micronucleus test systems. Proc. Int. Simp. Environ. Agents. Biological Effects. India, Huderabad: Osmanian Univ, 1978.
  9. Gonzalez L, Sanderson BJS, Kirsch-Volders M. Adaptations of the in vitro MN assay for the genotoxicity assessment of nanomaterials. Mutagenesis. 2011;26(1):185–191. doi: 10.1093/mutage/geq088
  10. Fenech M, Chang WP, Kirsch-Volders M, et al. HUMN project: detailed description of the scoring criteria for the cytokinesis-block micronucleus assay using isolated human lymphocyte cultures. Mutat Res. 2003;534(1–2):65–75. doi: 10.1016/s1383-5718(02)00249-8
  11. Ingel FI. Perspectives of micronuclear test in human lymphocytes cultivated in cytogenetic block conditions. Part 1: Cell proliferation. Ecological Genetics. 2006;4(3):7–19. (In Russ.) doi: 10.17816/ecogen437-19
  12. Ingel’ FI, Yurchenko VV, Gus’kov AS, et al. Proliferative activity parameters and their correlation with genetic damage of blood lymphocytes during cultivation under the conditions of cytokinetic block. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2006;4:41–45. (In Russ.)
  13. Fenech M. Cytokinesis-block micronucleus assay evolves into a “cytome” assay of chromosomal instability, mitotic dysfunction and cell death. Mutat. Res. 2006;600(1–2):58–66. doi: 10.1016/j.mrfmmm.2006.05.028
  14. Akhal’tseva LV, Yurchenko VV, Yurtseva NA, Konyashkina MA. Evaluation of the genotoxicity of the food dye tartrazine in a micronucleus test in vivo. Hygiene and Sanitation. 2022;101(7):798–801. (In Russ.) doi: 10.47470/0016-9900-2022-101-7-798-801
  15. Eropkin MY, Eropkina EM. Model of biotransfor mation of xenobiotics in vitro: effect of liver fraction S9 on toxicity of some an liviral preparations. Toxicological Review. 2008;5:35–39. (In Russ.)
  16. Ingel FI. Environmental factors and individual features in system of evaluation of human genome instability. Part 2. Additional capability of the test the technique for cytogenetic analysis. Ecological Genetics. 2006;4(4):38–54. (In Russ.) doi: 10.17816/ecogen4438-54
  17. Zhurkov VS, Yakovenko KN. The culture of human lymphocytes as a test subject for evaluation of mutagenic activity of chemicals Mutat. Res. 1976;41(1):107–112. doi: 10.1016/0027-5107(76)90080-4.
  18. Abd-Elhakim YM, Gihan GM, Hashem MM, at al. Influence of the long-term exposure to tartrazine and chlorophyll on the fibrogenic signalling pathway in liver and kidney of rats: the expression patterns of collagen 1-α, TGFβ-1, fibronectin, and caspase-3 genes. Environ Sci Pollut Res Int. 2019;26(12):12368–12378. doi: 10.1007/s11356-019-04734-w
  19. Raposa B, Pónusz R, Gerencsér G, at al. Food additives: Sodium benzoate, potassium sorbate, azorubine, and tartrazine modify the expression of NFκB, GADD45α, and MAPK8 genes. Physiol Int. 2016;103(3):334–343. doi: 10.1556/2060.103.2016.3.6
  20. Zingue S, Mindang ELN, Awounfack FC, et al. Oral administration of tartrazine (E102) accelerates the incidence and the development of 7,12-dimethylbenz(a) anthracene (DMBA)-induced breast cancer in rats. BMC Complement Med Ther. 2021;21:303. doi: 10.1186/s12906-021-03490-0

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Total cytogenetic effect of tartrazine without and in the presence of S9. *Differences with own control are significant (χ2, р < 0,5) Частота клеток с генетическими повреждениями, %

Download (184KB)
3. Fig. 2. Spectrum of cell populations in human blood cultures exposed to tartrazine without and in the presence of microsomal fraction S9. *Differences between cultivation methods are significant, the χ2 criterion

Download (130KB)
4. Fig. 3. Mitotic activity of cells in human blood cultures, exposed to tartrazine in the presence and without of S9

Download (156KB)
5. Fig. 4. Changes in the level of apoptosis under the action of tartrazine in the presence of S9 and without it

Download (150KB)

Copyright (c) 2023 Nikitina T.A., Konyashkina M.A., Ingel F.I., Akhaltseva L.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».