Katarzyna Miranowicz-Dzierżawska
Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy
Streszczenie
Celem badań było porównanie cytotoksycznego działania biopaliw II generacji otrzymanych w procesie transestryfikacji tłuszczów odpadowych na wczesne oraz późne pasaże ludzkich komórek diploidalnych.
Przeprowadzono badania czterech biopaliw otrzymanych w reakcji transestryfikacji z: przeterminowanego oleju rzepakowego (BP I), odpadowego tłuszczu zwierzęcego (BP II), roślinnego oleju posmażalniczego (BP III), które zostały wytworzone na skalę laboratoryjną z wykorzystaniem eksperymentalnej linii produkcyjnej, a także z surowego oleju rzepakowego (BP IV), które otrzymano od producenta biopaliw z oleju rzepakowego. Biopaliwo BP II, czyli biopaliwo z tłuszczu zwierzęcego zawierało największe stężenia estrów kwasów tłuszczowych, oznaczone z wykorzystaniem sprzężonych technik chromatografii gazowej z detekcją spektrometrii mas. Stężenie estrów kwasów tłuszczowych w biopaliwie BPI było o 23%, w biopaliwie BPIII o 29%, a biopaliwie BPIV o 78% niższe w stosunku do biopaliwa BPII. Badania wykonano na dwóch starzejących się diploidalnych liniach komórkowych: fibroblastach płucnych CCD-8Lu (ATCCR CCL-201TM) oraz skórnych CCD-1136Sk (ATCCR CRL-2697TM). Do oceny cytotoksycznego działania zastosowano test MTT, który określa aktywność metaboliczną komórek oraz test pochłaniania czerwieni obojętnej oceniający integralność błon komórkowych (test NRU).
Najbardziej cytotoksyczny (osiągający najniższe wartości IC50) dla komórek obu typów okazał się ekstrakt wodny biopaliwa otrzymanego z odpadowego tłuszczu zwierzęcego (BPII), w którym oznaczono największe stężenie estrów kwasów tłuszczowych. W jego składzie przeważają nasycone kwasy tłuszczowe, m.in.: kwas kaprynowy, laurynowy, stearynowy i palmitynowy. Z kolei najmniej cytotoksyczna była frakcja wodna biopaliwa otrzymanego z surowego oleju rzepakowego (BPIV) o najmniejszej zawartości estrów kwasów tłuszczowych, zawierający głównie kwasy jednonienasycone: kwas oktadekenowy i eikozenowy. Komórki CCD-1136Sk wczesnych pasaży (8 i 13) charakteryzowały się większą odpornością na cytotoksyczne działanie badanych biopaliw, co było szczególnie widoczne w środkowym zakresie stosowanych stężeń ksenobiotyków. Począwszy od pasażu nr 17 występowało zjawisko zwiększonej wrażliwości komórek CCD-1136Sk na działanie BPI, BPII i BPIII. Tendencję wzrostu wrażliwości komórek na działanie badanych biopaliw w miarę ich starzenia się zaobserwowano również w przypadku narażenia komórek CCD-8Lu na BPI, BPIII i BPIV.
Cytotoksyczność frakcji rozpuszczalnej w wodzie najbardziej i najmniej toksycznego z badanych biopaliw II generacji była odzwierciedleniem zawartości w nich estrów kwasów tłuszczowych. Frakcja rozpuszczalna w wodzie biopaliwa o największej zawartości estrów kwasów tłuszczowych (BPII) wykazywała najsilniejsze działanie cytotoksyczne na obu typach fibroblastów (zarówno na komórkach CCD-1136Sk, jak i CCD-8Lu), natomiast BPIV o najmniejszej zawartości estrów kwasów tłuszczowych było najmniej toksyczne. Uzyskane wyniki wskazują, że wrażliwość starzejących się komórek na cytotoksyczne działanie biopaliw może zmieniać się w miarę ich starzenia się – w przeważającej większości przypadków komórki starsze stawały się bardziej wrażliwe w porównaniu z młodszymi na cytotoksyczne działanie badanych ksenobiotyków. Kluczowe znaczenie w cytotoksycznym działaniu związków chemicznych na młodsze i starsze pasaże komórkowe może mieć także stężenie badanego związku.
Słowa kluczowe
biopaliwa, II generacja, WSF, cytotoksyczność, starzejące się komórki, in vitro
Second-generation Biofuels – Products of Waste Fats Transesterification: a Comparison of Their Water-soluble Fraction (WSF) Cytotoxicity on Subsequent Passages of Senescent Cells in vitro
Abstract
The aim of the study was to compare the cytotoxic action of selected second generation biofuels water-soluble fraction (WSF) and susceptibility of old and young passages of human diploid fibroblasts.
The study was performed on two secescent diploid cell lines: pulmonary fibroblasts CCD-8Lu (ATCCR CCL-201TM) and skin fibroblasts CCD-1136Sk (ATCCR CRL-2697TM). The cytotoxicity of WSF of the four biofuels obtained from the transesterification of expired rapeseed oil (BPI), waste animal fat (BPII), used for frying vegetable oil (BPIII) or crude rapeseed oil (BPIV) was assessed. The MTT test determining metabolic activity and the NRU test, evaluating the integrity of cell membranes were used to assess the cytotoxic activity of tested biofuels WAF.
The most cytotoxic (reaching the lowest IC50 values) for both types of cells was the water extract of biofuel obtained from animal waste (BPII) concerning the highest concentration of fatty acid esters. Saturated fatty acids, such as capric, lauric, stearic and palmitic acids were dominant in its composition. In turn, the least cytotoxic was water fraction of the biofuel obtained from crude rapeseed oil (BPIV) with the lowest content of fatty acid esters, mainly consisting of monounsaturated acids: octadecenoic acid and eicosenoic acid. Young passages of CCD-1136Sk cells were more insusceptible to the cytotoxic effects of the tested biofuels. The phenomenon of increased CCD-1136Sk cells susceptibility to the BPI, BPII and BPIII was observed starting from the passage No. 17. The trend of increased cells susceptibility to the tested biofuels was also observed in the case of exposure of CCD-8Lu cells on BPI, BPIII and BPIV.
The cytotoxicity of the most toxic and the least toxic water fraction of the tested biofuels was a reflection of the content of fatty acid esters in them. The water-soluble fraction with the highest content of fatty acid esters (BPII) exhibited the strongest cytotoxic effect on both types of fibroblasts (both on CCD-1136Sk and CCD-8Lu cells), whereas BPIV with the lowest content of fatty acid esters was the least toxic. The results indicate that the susceptibility of senescent cells to the cytotoxic action of biofuels WSF may change during their senescence – the older cells become more sensitive to the cytotoxic effect of tested xenobiotics as compared to younger cells in the most cases. The key role in the cytotoxic action of compounds on the younger and older cell passages may also have a concentration of tested compounds.
Keywords
biofuels, 2nd generation, WSF, cytotoxicity, senescent cells, in vitro
Pełny tekst / Full text
PDF (Polish)