In vitro evaluation of the single and combined effect of mycotoxins  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
100810
Type K
Principal investigator Kovács, Melinda
Title in Hungarian Mikotoxinok együttes hatásának in vitro tesztelése
Title in English In vitro evaluation of the single and combined effect of mycotoxins
Keywords in Hungarian mikotoxinok, interakció, embriófejlődés, cytotoxicitás, genotoxicitás
Keywords in English mycotoxins, interaction, embryo development, cytotoxicity, genotoxicity
Discipline
Veterinary sciences (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Panel Agriculture, Environment, Ecology, Earth Sciences committee chairs
Department or equivalent Faculty of Agricultural and Environmental Sciences (Kaposvár University)
Participants Cseh, Sándor
Starting date 2012-01-01
Closing date 2015-12-31
Funding (in million HUF) 17.905
FTE (full time equivalent) 2.52
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalása, célkitűzése:
A projekt keretében négy mikotoxin, a T-2, a HT-2, a fumonizin B1 (FB1) és az ochratoxin A (OTA) dózis és expozíciós idő-függő, különálló és együttes hatását vizsgáljuk főleg in vitro tesztekben: a sejtkárosító hatást (citotoxicitás) MTT tesztben, a génkárosító hatást (genotoxicitás) comet assay-ben, az embriókárosító hatást (embriotoxicitás) egér embrió tenyészetben. Az in vitro vizsgálatokban használt limfociták és embriók részben egészséges, részben pedig toxinnal etetett állatokból (egér, nyúl, sertés) származnak (akut és krónikus toxikus hatás vizsgálata).

A kutatás alapkérdése:
Míg az egyes mikotoxinok hatásmechanizmusa több területen jól ismert, addig sokkal kevesebbet tudunk ezek együttes (antagonista, szinergista, additív) hatásáról, ugyanakkor ezek jelentősége (multitoxikus hatások) lényegesen nagyobb állat- és humánegészségügyi szempontból is. Főbb kérdések: hogyan befolyásolja a toxinokra jellemző fő hatásmechanizmusokat, azok súlyosságát és jellegét a mikotoxinok együttes jelenléte, interakciója? Milyen hatása van az eltérő dózisoknak és az expozíciós időnek? Megválaszolásra kerül az a módszertani kérdés is, hogy alkalmasak a sertés és nyúl limfociták a cito- és genotoxikus hatások, valamint a multitoxikus hatások monitorozására.

A kutatás jelentősége:
A mikotoxinok biológiailag aktív, másodlagos anyagcsere termékei a mezőgazdasági terményeket gyakran szennyező mikroszkópikus penészgombáknak. A táplálékláncba való bekerülésük a világ minden táján jelentős kockázatot jelent. Ugyanazon környezeti körülmények között többféle penészgomba is elszaporodik, és egy penészgomba több mikotoxin termelésére is képes (multitoxikus hatások). Magyarországon a szántóföldi Fusarium fajok által termelt toxinok és a raktározás alatt keletkező ochratoxin A okozza a legtöbb problémát. Ezek együttes előfordulása gyakori. Eredményeink alapadatokat szolgáltatnak az egyes mikotoxinok sejtszintű hatásaira, valamint a multitoxikus hatásokra vonatkozóan. A mikotoxinok okozta egészségkárosító hatások biomonitorozására új in vitro módszerek kerülnek bevezetésre illetve fejlesztésre.
Summary
Summary of the proposed research, goals:
The dose and time dependent, single and combined effect of the most frequently occurring mycotoxins (T-2, HT-2, fumonisin B1 and ochratoxin A) will be tested: for cytotoxicity in MTT test, genotoxicity in comet assay and embriotoxicity in in vitro embryo culture system. Animal experiments (acute and chronic toxin exposure) will be carried out to get lymphocytes and embryos from exposed animals for the in vitro tests.

Research question:
While the effects of single mycotoxins are rather well determined, their combined effect (interaction, synergism or antagonism) is less known. On the other hand, there is an increased awareness regarding multiple mycotoxin contamination and multitoxic effects as a consequence. The main questions are: how are individual effects influenced by the interaction (addition, synergism or antagonism) between certain Fusarium toxins and ochratoxin A, are the effects dose and/or time dependent? Question of methodology: can animal (pig and rabbit) lymphocytes be used for monitoring cyto- and genotoxicity in MTT and comet assay?

Significance:
Mycotoxins are biologically active secondary fungal metabolites produced by various species that grow on various agricultural commodities. The impact of mycotoxins in the human food chain is an important issue worldwide. As climatic conditions may be favorable to several mould species, and the same species is able to produce simultaneously different mycotoxins, there is an increased awareness regarding multiple mycotoxin contamination. In Hungary the toxins produced by Fusarium species have the greatest importance before harvest, while ochratoxin A (OTA) is the most frequently produced toxin under post-harvest conditions. The joint occurrence of trichothecen toxins (T-2, HT-2, NIV, DON), fumonisins (FB1, FB2…) and OTA can frequently occurring, they have significant impact on animal and human health. The results will provide data on toxic effect on cellular level of the most frequently occurring mycotoxins by themselves or in combination; and new simple, rapid, and sensitive techniques will be introduced for biomonitoring mycotoxin exposure.




 

Final report

  
Results in Hungarian
Vizsgáltuk a leggyakoribb Fusarium mikotoxinok (T-2 és HT-2 toxin, deoxinivalenol [DON], fumonizin B1 [FB1], zearalenon [ZEA]) különálló és együttes sejt-, gén- és embriókárosító hatásait. A sejt- és génkárosító hatás vizsgálatára MTT tesztet és comet assay-t adaptáltunk, azok sertés limfocitákon és nyúl spermiumokon történő alkalmazására. Meghatároztuk a T-2 dózistól és expozíciós időtől függő genotoxicitását, a T-2/HT-2, a T-2/FB1 önálló, illetve kombinált expozíciójára bekövetkező sejtkárosodását. Egér zigótákat T-2 tartalmú tenyésztőfolyadékban inkubálva koncentráció-függő negatív hatást mutattunk ki a fejlődési rátában és a blasztociszták minőségében. A T-2 LOAEL (lowest observed adverse effect level) értéket az in vitro tenyésztés eredményei alapján 0,75 ng/ml-ban határoztuk meg. Ezt az értéket a kromatin állomány vizsgálata is alátámasztotta. A T-2 és FB1 toxinok együttes jelenléte esetén szinergista negatív hatásokat figyeltünk meg a fejlődési rátában és a blasztocöl expanzióban. A T-2 és FB1 interakciója nyúlban eltérő volt a különböző vizsgálat paraméterek esetében: antagonista (takarmány felvétel, testsúly, GSH, GSHPx, ATP-áz aktivitás, genotoxicitás), illetve szinergista/additív (MDA, máj és vese elváltozások). Három mikotoxin (DON, ZEA, FB1) együttes hatása nyúlban szintén változékony interakciót mutatott: additív a spermiogenezis és a sejt morfológia esetében, szinergista a tesztoszteron termelésre, míg a FB1 antagonista hatású volt a DON+ZEA genotoxicitására.
Results in English
The single and combined cyto-, geno- and embryotoxicity of the most frequent Fusarium toxins (T-2 and HT-2 toxin, deoxynivalenol [DON], fumonisin B1 [FB1], zearalenone [ZEA]) were investigated. MTT test and comet assay were adapted on pig lymphocytes and rabbit spermatozoa. Dose and time dependent genotoxicity of T-2, and the single and combined cytotoxicity of T-2+/-HT-2 and T-2+/-FB1 were determined. Early embryo developmental rate and blastocyst quality were affected negatively in a concentration-dependent manner, when T-2 was added to the culture medium (0.1-3.0 ng/ml). Embryos responded differently to diverse exposure intervals (96 h or 24 h). The LOAEL (lowest observed adverse effect level) of T-2 has been determined as 0.75 ng/ml. If embryos were cultured in media co-contaminated with T-2 and FB1, synergistic negative effects on developmental rate and blastocoel expansion were found. The interaction of T-2 and FB1 in rabbits varied according to the parameters examined: antagonistic (feed intake, body weight, GSH, GSHPx, ATP-ase activity, genotoxicity), or synergistic/additive (MDA liver and kidney alterations). When the interaction of three toxins (DON, ZEA, FB1) was studied in rabbits additive or less than additive effect was found in case of spermatogenesis and sperm cell morphology, synergism in testosterone production, while FB1 acted antagonistic against DON+ZEA on feed intake, lipid-peroxidation, and genotoxicity.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=100810
Decision
Yes





 

List of publications

  
Hafner, D., Szabó, A., Costa, LD, Szabó-Fodor, J., Tornyos, G., Blochné Bodnár, Zs., Ölbeiné Horvatovich K., Baloghné Zándoki, E., Bóta, B., Kovács, M.: Individual and combined effects of feed artificially contaminated with with fumonisin B1 and T-2 toxin in weaned rabbits, World Mycotoxin Journal, in press, DOI 10.3920/WMJ2016.2067, 2016
Szabó-Fodor, J., Kachlek, M., Cseh, S., Somoskői, B., Szabó, A., Blochné Bodnár, Zs., Tornyos, G., Mézes, M., Balogh, K., Glávits, R., Hafner, D., Kovács, M.: Individual and Combined Effects of Subchronic Exposure of Three Fusarium Toxins (Fumonisin B, Deoxynivalenol and Zearalenone) in Rabbit Bucks, J Clin Toxicol 2015. 5:4. http://dx.doi.org/10.4172/2161-0495.1000264, 2015
Szabó A, Szabó-Fodor J, Fébel H, Romvári R, Kovács M: Individual and combined haematotoxic effects of fumonisin B1 and T-2 mycotoxins in rabbits, FOOD AND CHEMICAL TOXICOLOGY 2014.72.257-264, 2014
Horvatovich, K., Hafner, D., Bodnár, Zs., Berta, G., Hancz, Cs., Dutton, M., Kovács, M.: Dose-related genotoxic effect of T-2 toxin measured by comet assay using peripheral blood mononuclear cells of healthy pigs., Acta Veterinaria Hungarica, 2013. 61. 2. DOI: 10.1556/AVet.2013.010, 2013
Somosköi B., Keresztes Zs., Solti L., Kovács M., Cseh S.: A T-2 mikotoxin hatása egérembriók korai fejlődésére, MAGYAR ÁLLATORVOSOK LAPJA 134:(10) pp. 614-619., 2012
Hafner, D., Bodnár, Zs., Horvatovich, K., Berta, G., Kovács, M.: Preliminary investigations into the effect of feeding mannan oligosaccharide (MOS) on the genotoxic effect of T-2 toxin in rabbits measured by comet assay, Acta Agriculturae Slovenica, Supplement 3, Ljubljana 2012, p. 351-257., 2012
Rajli, V., Bodnár, Zs., Horvatovich, K., Kametler, L., Dutton, M. F., Kovács, M.: Preliminary investigations on the single and combined cytotoxic effect of T-2 and HT-2 toxin measured by methyl thiazol tetrazolium (MTT) cytotoxicity test using pig lymp, Acta Agriculturae Slovenica, Supplement 3, Ljubljana 2012, p. 253-257., 2012
Cseh, S., Somoskoi, B., Martino, N., Dell'Aquilla, E., Konc, J., Kanyo, K., Kovacs, M: The effect of T-2 mycotoxin on in vitro development of mouse embryos (preliminary studies)., Proceedings of the 18th World Congress on Controversies in Obstretics, Gynecology & Infertility (COGI), 2013
Somoskői B., Keresztes Zs., Kovács M., Cseh S.: T-2 mikotoxin hatása a mitokondriumokra és az apoptotikus folyamatokra egérembriókban, IV. Gödöllői Állattenyésztési Tudományos napok & XIII. Risk Factor of Food Chain, 2013
Szabó A, Szabó-Fodor J, Fébel H, Romvári R, Kovács M: Individual and combined haematotoxic effects of fumonisin B1 and T-2 mycotoxins in rabbits, FOOD AND CHEMICAL TOXICOLOGY, 2014
Somosköi, B., Kovács, M., Cseh, S: Effects of T-2 mycotoxin on in vitro development and chromatin status of mouse embryos being in preimplantation stages, Toxicology and Industrial Health 2014. doi:10.1177/0748233714555394 OnlineFirst 5 Nov 2014, 2014
Horvatovich, K., Hafner, D., Bodnár, Zs., Berta, G., Hancz, Cs., Dutton, M., Kovács, M.: Dose-related genotoxic effect of T-2 toxin measured by comet assay using peripheral blood mononuclear cells of healthy pigs., Acta Veterinaria Hungarica, 2013.61(2) 175-186, 2013
Somosköi, B., Kovács, M., Cseh, S: Effects of T-2 mycotoxin on in vitro development and chromatin status of mouse embryos being in preimplantation stages, Toxicology and Industrial Health, 2014
Rajli V, Cseh S, Tornyos G, Matics Zs, Huszenicza Gy, Kulcsár M, Rusvai M, Mándoki M, Kovács M: Reproductive toxicity of T-2 toxin in male rabbits, WORLD RABBIT SCIENCE, 2014
Somosköi B., Keresztes Zs., Solti L., Kovács M., Cseh S.: A T-2 mikotoxin hatása egérembriók korai fejlődésére, MAGYAR ÁLLATORVOSOK LAPJA 134:(10) pp. 614-619., 2012
Somoskői, B., Kovács, M., Solti, L., Cseh, S: Effects of T-2 mycotoxin on mitochondrial pattern and apoptotic pathway in mouse embryos, 18th Annual Conference of the European Society for Domestic Animal Reproduction, 2014
Somoskői B., Kovács M., Cseh S.: T-2 és fumonizin B1 mikotoxinok hatása egérembriók fejlődésére, TOX'2015, 2015. október 14-16., Harkány, 2015
Somoskői B., Kovács M., Cseh S.: T-2 MIKOTOXIN PREIMPLANTÁCIÓS EMBRIÓK FEJLŐDÉSÉRE GYAKOROLT HATÁSAINAK VIZSGÁLATA, Akadémiai beszámolók p.9., 2015



Back »