Evaluation of the recombinant cell-based bioassay as a screening method for PCDD/Fs monitoring in fish tissue

Among 210 congeners only 17 highly toxic, 2,3,7,8-chlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs) and dibenzofurans (PCDFs) are of toxicological concern. They exhibit high binding affinity to an intracellular aryl hydrocarbon receptor (AhR), causing harmful effects at exposure levels of thousands of times lower than most environmental toxicants. The Chemically Activated LUciferase gene expression bioassay (CALUX) utilizes recombinant cells that were transfected with a luciferase reporter gene, which responds to dioxin-like compounds with the induction of luciferase in a time-, dose-, AhR-dependent and chemical-specific manner. The bioassay evaluation concerning the European Community (EC) requirements for the PCDD/Fs determination for the official control of foodstuffs was performed on salmon tissue. In order to evaluate the bioassay performance characteristics, recovery range, limit of detection (LOD), limit of quantification (LOQ) and precision were determined. The results revealed that combining a dichloromethane: hexane extraction, an acid silica plus activated carbon clean-up provides reliable, reproducible (CV = 9-20%) measurements with acceptable recovery (78%) and sensitivity at the required ppt range. Due to the low cost and high throughput characteristics of the CALUX assay, food monitoring for PCDD/Fs may benefit from use of this bioassay as a prescreening tool to select and prioritize samples for subsequent analysis by high resolution gas chromatography/high-resolution mass spectrometry (HRGC/HRMS). Although the bioassay may not be able to specify identity of the reactive substances, it may serve as a very useful tool for the evaluation of contamination sources

Dioxins and food safety

Spośród wielu potencjalnych chemicznych zanieczyszczeń żywności, dioksyny, w tym: polichlorowane dibenzo-p-dioksyny i dibenzofurany oraz dioksynopodobne polichlorowane bifenyle są powszechnie uważane za jedne z najbardziej niebezpiecznych dla naszego zdrowia ze względu na ich właściwości toksykologiczne, trwałość i zdolność do biokoncentracji w łańcuchu żywnościowym. Wyniki badań epidemiologicznych sugerują, że środowiskowe narażenie na te związki może wpływać na wiele procesów fizjologicznych u człowieka, przede wszystkim na drodze zaburzania równowagi układu hormonalnego. Wśród niekorzystnych skutków zdrowotnych związanych z przewlekłym narażeniem na dioksyny wymienia się m.in.: wzrost ryzyka wystąpienia chorób nowotworowych, zaburzeń układu odpornościowego i rozrodczego czy zaburzeń neurobehawioralnych. Głównym źródłem narażenia człowieka na tę grupę zanieczyszczeń jest żywność – około 95% dziennej dawki dioksyn trafia do naszych organizmów z żywnością, przede wszystkim pochodzenia zwierzęcego. Z najnowszych badań wynika, że w wielu populacjach europejskich narażenie na dioksyny przekracza ustalone przez międzynarodowe instytucje dawki bezpieczne, tj. tolerowane dzienne czy tygodniowe pobranie. Szczególnie niepokojące jest, że odsetek ludzi, u których pobranie dioksyn przekracza ww. wartości odniesienia jest większy u dzieci niż u osób dorosłych. Od czasu tzw. „belgijskiej afery dioksynowej” w 1999 r., oszacowanie wielkości narażenia na te zanieczyszczenia i związana z tym ocena ryzyka dla zdrowia konsumentów stały się w Unii Europejskiej jednym z priorytetowych zagadnień w obszarze bezpieczeństwa żywności. w ramach realizacji wspólnotowej strategii wprowadzono do ustawodawstwa najwyższe dopuszczalne stężenia i poziomy reagowania dla dioksyn i dl-PCB w celu ich monitorowania w żywności w Państwach Członkowskich. Ustalono również wymagania dotyczące stosowanych metod i laboratoriów wykonujących analizy dla celów urzędowej kontroli żywności. Państwa członkowskie są zobligowane do stałego monitorowania poziomów dioksyn i dl-PCB w różnych grupach środków spożywczych i przesyłania rocznych raportów z tych badań do Komisji Europejskiej (od 2008 r. do Europejskiego Urzędu ds. Bezpieczeństwa Żywności). Wyniki monitoringu, obejmujące lata 1999-2008, opracowane ostatnio przez EFSA, stały się podstawą dla nowelizacji Rozporządzenia Komisji 1881/2006 w zakresie najwyższych dopuszczalnych stężeń dioksyn i dl-PCB. Przy opracowywaniu nowych limitów, w miejsce aktualnie obowiązujących współczynników toksyczności z 1998 r. (WHO1998-TEF) zostały wykorzystane nowe współczynniki opracowane w 2005 r. (WHO2005-TEF). Można oczekiwać, że nowe limity dla dioksyn i dl-PCB w żywności wejdą do ustawodawstwa nie później niż na początku 2012 r.Among numerous potential chemical food contaminants, polychlorinated dibenzo-p-dioxins, dibenzofurans and dioxinlike polychlorinated biphenyls, collectively referred as dioxins, are commonly considered as bearing substantial risk for human health due to their toxicological properties, persistency and ability to bioaccumulate in food chains. The results of epidemiological studies suggest that environmental exposure to these compounds may affect multiple physiological processes in humans, mainly by the mechanism of endocrine disruption. Adverse health effects linked to the long-term exposure to dioxins include the increase of cancer risk, reproductive and developmental impairment as well as effects on immune functions. Exposure through food (mainly of animal origin) is the major source of dioxin exposure for humans, estimated to account for about 95% of the total intake for non-occupationally exposed persons. Recent studies showed that a consistent part of the European population has an intake exceeding internationally agreed „safe” doses as the Tolerable Daily or Weekly Intake (TDI, TWI). It is worthy to note that percentage of persons with estimated dioxin intake above tolerable limits is much higher among children than in adults. Since the „Belgian dioxin crisis” that occurred in 1999, the estimation of human exposure to these compounds and related consumer risk assessment has been recognized in the European Union as one of the priority activities in the field of food safety. Among activities undertaken by the European Commission during implementation of the Community Strategy for dioxins, furans and polychlorinated biphenyls the maximum and action levels have been established with random monitoring by Member States. The legislation on the requirements for sampling and methods of analysis used in the official control laboratories has been set up as well. Member States are obliged to measure background levels of dioxins and dioxin-like PCBs in defined food categories for the EU monitoring program on a yearly basis and to forward the results to the European Commission (since 2008 to the European Food Safety Authority). The monitoring results, covering samples collected from 1999 to 2008, evaluated and reported recently by EFSA, became the basis for updating maximum levels of dioxins and dl-PCBs as set up in Commission Regulation (EC) 1881/2006. The legislation will also be changed by replacing the current toxicity equivalency factors (TEFs) system from 1998 (WHO1998-TEFs) by a new TEFs proposed by the WHO in 2005 (WHO2005-TEFs). It is expected that new limits for dioxins and dl-PCBs in food will come into force not later than in the beginning of 2012

Resveratrol Prevents Epigenetic Silencing of BRCA-1 by the Aromatic Hydrocarbon Receptor in Human Breast Cancer Cells12

The BRCA-1 protein is a tumor suppressor involved in repair of DNA damage. Epigenetic mechanisms contribute to its reduced expression in sporadic breast tumors. Through diet, humans are exposed to a complex mixture of xenobiotics and natural ligands of the aromatic hydrocarbon receptor (AhR), which contributes to the etiology of various types of cancers. The AhR binds xenobiotics, endogenous ligands, and many natural dietary bioactive compounds, including the phytoalexin resveratrol (Res). In estrogen receptor- alpha (ER alpha )-positive and BRCA-1 wild-type MCF-7 breast cancer cells, we investigated the influence of AhR activation with the agonist 2,3,7,8 tetrachlorobenzo(p)dioxin (TCDD) on epigenetic regulation of the BRCA-1 gene and the preventative effects of Res. We report that activation and recruitment of the AhR to the BRCA-1 promoter hampers 17 beta -estradiol (E2)–dependent stimulation of BRCA-1 transcription and protein levels. These inhibitory effects are paralleled by reduced occupancy of ER alpha , acetylated histone (AcH)-4, and AcH3K9. Conversely, the treatment with TCDD increases the association of mono-methylated-H3K9, DNA-methyltransferase-1 (DNMT1), and methyl-binding domain protein-2 with the BRCA-1 promoter and stimulates the accumulation of DNA strand breaks. The AhR-dependent repression of BRCA-1 expression is reversed by small interference for the AhR and DNMT1 or pretreatment with Res, which reduces TCDD-induced DNA strand breaks. These results support the hypothesis that epigenetic silencing of the BRCA-1 gene by the AhR is preventable with Res and provide the molecular basis for the development of dietary strategies based on natural AhR antagonists