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Continuous in vitro exposure of intestinal epithelial cells to E171 food additive causes oxidative stress, inducing oxidation of DNA bases but no endoplasmic reticulum stress

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  • Additional Information
    • Contributors:
      SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES); Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes 2016-2019 (UGA 2016-2019 )-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG); Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)); Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)); Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA); Chimie Interface Biologie pour l’Environnement, la Santé et la Toxicologie (CIBEST ); Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes 2016-2019 (UGA 2016-2019 )-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG); Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB - UMR E3); Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC); Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes 2016-2019 (UGA 2016-2019 )-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes 2016-2019 (UGA 2016-2019 )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); NanoSafety Platform (NPS); Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA); Institut de Recherche en Santé Digestive (IRSD ); Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3); Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT); Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP); Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP); Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM); Endocrinologie & Toxicologie de la Barrière Intestinale (ToxAlim-ENTeRisk); ToxAlim (ToxAlim); Université de Toulouse (UT)-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INP - PURPAN); Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3); Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT); Laboratoire Edifices Nanométriques (LEDNA); Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685); Institut Rayonnement Matière de Saclay (DRF) (IRAMIS); Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (DRF) (IRAMIS); Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie - CNRS Chimie (INC-CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS); Anses NanoGut PNR-EST 2013; Labex SERENADE; ANR-16-CE34-0011,PAIPITO,Particules Alimentaires: Inflammation, Pathologies Intestinales et Tolérance Orale(2016); ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011)
    • Publication Information:
      HAL CCSD
      Taylor & Francis
    • Publication Date:
      2017
    • Collection:
      HAL-CEA (Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives)
    • Abstract:
      Accepted Manuscript (54 p.) ; International audience ; The whitening and opacifying properties of titanium dioxide are commonly exploited when it is used as a food additive (E171). However, the safety of this additive can be questioned as TiO2 nanoparticles (TiO2-NPs) have been classed at potentially toxic.This study aimed to shed some light on the mechanisms behind the potential toxicity of E171 on epithelial intestinal cells, using two in vitro models: i) a monoculture of differentiated Caco-2 cells, and ii) a coculture of Caco-2 with HT29-MTX mucus-secreting cells. Cells were exposed to E171 and two different types of TiO2-NPs, either acutely (6 to 48 h) or repeatedly (twice a week for 3 weeks).Our results confirm that E171 damaged these cells, and that the main mechanism of toxicity was oxidation effects. Responses of the two models to E171 were similar, with a moderate, but significant, accumulation of reactive oxygen species, and concomitant downregulation of the expression of the antioxidant enzymes catalase, superoxide dismutase and glutathione reductase. Oxidative damage to DNA was detected in exposed cells, proving that E171 effectively induces oxidative stress; however, no endoplasmic reticulum stress was detected.E171 effects were less intense after acute exposure compared to repeated exposure, which correlated with higher Ti accumulation. The effects were also more intense in cells exposed to E171 than in cells exposed to TiO2-NPs.Taken together, these data show that E171 induces only moderate toxicity in epithelial intestinal cells, via oxidation.
    • ISBN:
      978-0-00-410909-1
      0-00-410909-0
    • Relation:
      info:eu-repo/semantics/altIdentifier/pmid/28671030; cea-01564506; https://cea.hal.science/cea-01564506; https://cea.hal.science/cea-01564506/document; https://cea.hal.science/cea-01564506/file/Nanotoxicology2017_1_V0.pdf; PRODINRA: 398681; PUBMED: 28671030; WOS: 000410909000004
    • Accession Number:
      10.1080/17435390.2017.1349203
    • Online Access:
      https://cea.hal.science/cea-01564506
      https://cea.hal.science/cea-01564506/document
      https://cea.hal.science/cea-01564506/file/Nanotoxicology2017_1_V0.pdf
      https://doi.org/10.1080/17435390.2017.1349203
    • Rights:
      http://creativecommons.org/licenses/by/ ; info:eu-repo/semantics/OpenAccess
    • Accession Number:
      edsbas.F9E6CB96