ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 63
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Рисунок 6. Микроскопические изображения анализа заживления раны, показывающие (А) центр раны на 1-й день культивирования фибробластов; (Б) центральную рану на 3-й день культивирования фибробластов; (В) полностью зажившие культуры фибробластов; (Г) центр раны на 1-й день культивирования кератиноцитов; (E) центральная рана на 3-й день культивирования кератиноцитов; и (F) полностью зажившие культуры кератиноцитов.
Таблица 1. Средние значения и стандартные отклонения времени заживления ран для контрольной и испытуемой групп
| Клетки | Группы | Среднее значение (дни) | SD |
| NOF | 0.1% эл. жидкость | 6.17 | 0.75 |
| 1% эл. жидкость | 7.33 | 0.51 | |
| 5% эл. жидкость | 9.167 | 0.75 | |
| 10% эл. жидкость | 12.33 | 1.03 | |
| Контроль (DMEM) | 5.17 | 0.41 | |
| OKF6/ TERT2 | 0.1% эл. жидкость | 6.00 | 0.63 |
| 1% эл. жидкость | 6.67 | 0.52 | |
| 5% эл. жидкость | 7.67 | 0.52 | |
| 10% эл. жидкость | 10.50 | 0.84 | |
| Контроль (DMEM) | 5.05 | 0.63 |
Ранее было исследовано влияние никотина на диспластическую клеточную линию кератиноцитов полости рта и предраковые поражения языка мыши, что продемонстрировало ингибирующий эффект на апоптоз и стимулирующий эффект на рост предраковых поражений полости рта.44 Аналогичным образом, Чернявский и др.42 оценили стимулирующее опухоль воздействие никотина на раковые клетки полости рта и легких. Никотин проявлял устойчивость к апоптозу, увеличивая количество раковых клеток как легких, так и полости рта.
В некоторых других исследованиях использовались системы культивирования монослойных клеток для оценки цитотоксичности электронных сигарет.39-43 Различные типы клеточных линий подвергались воздействию аэрозолей электронных сигарет или растворов электронных жидкостей. Эти исследования также подтвердили неблагоприятное воздействие электронных сигарет, причем некоторые клеточные линии оказались более чувствительными, чем другие.
Недавно были проведены исследования по оценке воздействия электронных сигарет на клетки слизистой оболочки полости рта. В исследовании Yu и др.,43 воздействие электронных сигарет снижало жизнеспособность клеток наряду с высокими уровнями апоптоза и некроза, с изменениями в расширенных цепях ДНК, в клеточных линиях нормального эпителия и плоскоклеточного рака (головы и шеи). Однако Gut- tenplan и др.44 наблюдали стимулирующий эффект воздействия электронных сигарет на пролиферацию клеток лейкоплакии полости рта человека. И наоборот, Виллерсхаузен и др.37 сообщили о снижении пролиферации клеток фибробластов периодонтальной связки после воздействия различных электронных жидкостей.
Сундар и др.45 использовали фибробласты периодонтальной связки человека и трехмерную модель ткани, состоящей только из эпителия десны, для оценки воздействия электронных сигарет, показав увеличение провоспалительных цитокинов и повышенный окислительный / карбонильный стресс, приводящий к выработке высоких уровней циклооксигеназы-2 и простагландина Е2. Хотя трехмерная модель ткани с разделенной толщиной, использованная в этом исследовании, была более клинически значимой, чем монослойные системы культивирования клеток, в ней отсутствовал соединительнотканный компонент.
Исследование, проведенное Сансилио и др. 46, вызвало обеспокоенность относительно роли электронных сигарет в патогенезе заболеваний полости рта. Фибробласты десен человека, подвергшиеся воздействию электронных жидкостей, показали снижение выработки коллагена I и повышение уровня лактатдегидрогеназы.
Существует недостаток исследований о влиянии электронных сигарет на заживление ран на слизистой оболочке полости рта человека. Было указано, что воздействие электронных сигарет снижает жизнеспособность клеток и ставит под угрозу их миграцию.46 Таким образом, целью данного исследования было изучение влияния жидкостей для электронных сигарет с различной концентрацией на заживление ран на слизистой оболочке полости рта. В этом исследовании были использованы две модели заживления ран, основанные на нормальных фибробластах полости рта для представления заживления ран соединительной ткани и кератиноцитах OKF6/TERT2 для имитации заживления эпителиальной раны. Результаты этого анализа in vitro соответствовали результатам тестов на цитотоксичность и показали, что жидкость, протестированная в этом исследовании, может оказывать потенциальное дозозависимое дополнительное воздействие на заживление ран на слизистой оболочке полости рта, продлевая время заживления как в эпителиальном, так и в соединительнотканном слоях. В недавнем исследовании,47 человеческие десневые фибробласты подверглись воздействию трех различных групп (конденсат сигаретного дыма, конденсаты паров электронных сигарет без никотина или с высоким содержанием никотина), и результаты показали, что как сигаретный дым, так и пары электронных сигарет влияют на пролиферацию и миграцию фибробластов. Кроме того, тест cell scratch выявил замедленное заживление ран, что согласуется с результатами этого исследования.
В нашем исследовании были определенные ограничения; во-первых, это было исследование in vitro, и результаты не могут быть экстраполированы на ситуацию in vivo. Во-вторых, в этом исследовании тестировались только электронные жидкости, а не аэрозоли для электронных сигарет. В идеале цитотоксические эффекты электронных сигарет следует оценивать как в жидком, так и в парообразном виде, поскольку пары электронных сигарет вступают в непосредственный контакт со слизистой оболочкой полости рта.
Следовательно, необходимы дальнейшие исследования, чтобы преодолеть эти ограничения путем оценки электронных сигарет с различными вкусами и различной концентрацией никотина. Жидкость, а также парообразную форму электронных сигарет можно протестировать и сравнить с дымом обычных сигарет. Кроме того, оценка долгосрочного воздействия электронных сигарет еще больше расширила бы наше понимание биологического воздействия электронных сигарет на ткани полости рта человека.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 12
Вывод
Это исследование in vitro показало, что кратковременное и среднесрочное воздействие жидкости для электронных сигарет оказывало дозозависимое цитотоксическое воздействие на нормальные фибробласты полости рта человека и оральные кератиноциты OKF6/TERT-2. Однако воздействие электронной жидкости оказало кумулятивный стимулирующий эффект на рост раковых кератиноцитов TR146 с использованием как монослойных, так и трехмерных систем культивирования клеток.
Трехмерная тканеинженерная модель слизистой оболочки полости рта человека в натуральную величину потенциально может быть использована в качестве клинически значимой биологической тест-системы для оценки электронных сигарет.
Кроме того, воздействие электронной жидкости продлевало заживление ран как нормальных фибробластов полости рта, так и эпителиальных клеток OKF6/TERT-2.
Конкурирующие интересы
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, связанного с публикацией данной работы.
Вклад авторов
Концептуализация, З.С., А.А., Т.А., К.Ф., Л.Т. и К.М.; Обработка данных, З.С. и А.А.; Исследование, З.С., А.А., Т.А., К.Ф., Л.Т. и К.М.; Методология, З.С., А.А., Т.А. и К.Ф.; Надзор, Л.Т. и К.М.; Проверка, З.С. и А.А.; Написание — оригинальный черновик, З.С. и А.А.; Написание —повторный просмотр и редактирование, Т.А., К.Ф., Л.Т. и К.М.
Благодарность
Авторы хотели бы выразить признательность Cancer Research UK за любезно предоставленную клеточную линию TR146, а также Бригаму и женской больнице Гарвардского медицинского института за предоставление иммортализованной клеточной линии кератиноцитов полости рта человека OKF6/TERT-2.
Финансирование
Это исследование не получило внешнего финансирования.
Этическое одобрение
Это исследование было одобрено Национальной службой этики исследований, Комитетом NRES Лондон—Хэмпстед. Регистрационный номер Комитета по исследовательской этике (КИЭ): 15/LO/0116; дата утверждения: 21/01/2015.
Оригинал статьи
Journalof
Advanced Periodontology
&
ImplantDentistry
Research Article
Effects of electronic cigarette liquid on monolayer and 3D tissue-engineered models of human gingival mucosa
Zahab N Shaikh1 • Abdullah Alqahtani1 • Thafar Almela1 • Kirsty Franklin1 • Lobat Tayebi2 • Keyvan Moharamzadeh1, 2*
1School of Clinical Dentistry, University of Sheffield, Claremont Crescent, Sheffield, S10 2TA, UK
2Marquette University School of Dentistry, Milwaukee, WI 53233, USA
*Corresponding Author; E-mail: k.moharamzadeh@sheffield.ac.uk
Received: 24 October 2019; Accepted: 25 December 2019
J Adv Periodontal Implant Dent 2019;11(2):54-62| doi:10.15171/japid.2019.010 This article is available from https://japid.tbzmed.ac.ir/
© 2019 The Authors. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecom- mons.org/licenses/by/4.0), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly
cited.
Abstract
Background. There is limited data available on potential biological effects of E-cigarettes on human oral tissues. The aim of this study was to evaluate the effects of E-cigarette liquid on the proliferation of normal and cancerous monolayer and 3D models of human oral mucosa and oral wound healing after short-term and medium-term exposure.
Methods. Normal human oral fibroblasts (NOF), immortalized OKF6-TERET-2 human oral keratinocytes, and cancerous TR146 keratinocyte monolayer cultures and 3D tissue engineered oral mucosal models were exposed to different concentra- tions (0.1%, 1%, 5% and 10%) of E-cigarette liquid (12 mg/ml nicotine) for 1 hour daily for three days and for 7 days. Tissue viability was monitored using the PrestoBlue assay. Wounds were also produced in the middle surface of the monolayer systems vertically using a disposable cell scraper. The alterations in the cell morphology and wound healing were visualized using light microscopy and histological examination.
Results.Statistical analysis showed medium-term exposure of TR146 keratinocytes to 5% and 10% E-liquid concentrations significantly increased the viability of the cancer cells compared to the negative control. Short-term exposure of NOFs to 10% E-liquid significantly reduced the cell viability, whereas medium-term exposure to all E-liquid concentrations signifi- cantly reduced the NOF cells’ viability. OKF6 cells exhibited significantly lower viability following short-term and medium- term exposure to all E-cigarette concentrations compared to the negative control. 3D oral mucosal model containing normal oral fibroblasts and keratinocytes showed significant reduction in tissue viability after exposure to 10% E-liquid, whereas medium-term exposure resulted in significantly lower viability in 5% and 10% concentration groups compared to the negative control. There was a statistically significant difference in wound healing times of both NOF and OKF6 cells after exposure to 1%, 5% and 10% E-cigarette liquid.
Conclusion. Medium-term exposure to high concentrations of the E-cigarette liquid had cytotoxic effects on normal human oral fibroblasts and OKF6 keratinocytes, but a stimulatory cumulative effect on the growth of cancerous TR146 keratinocyte cells as assessed by the PrestoBlue assay and histological evaluation of 3D oral mucosal models. In addition, E-liquid expo- sure prolonged the wound healing of NOF and OKF6 oral mucosa cells.
Keywords:Electronic cigarette, cytotoxicity, keratinocyte, fibroblast, tissue engineering, wound healing.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 12
E
Introduction
lectronic cigarette (EC) use has rapidly increased since they were introduced. There are significant debates in healthcare and regulatory bodies on this subject, and conflicting advice has been given regard-
ing the appropriate use of ECs.
Data from an international survey showed 15% use in the US, 10% use in the UK, 4% use in Canada, and 2% use in Australia and the number of young people trying the ECs is significantly increasing.1 The rate of EC use by middle and high school students in the US has tripled from 2011 to 2013. A three-fold increase in EC use was reported from 2010 to 2012 in the Great Britain.2
There is a growing body of evidence that demon- strates ECs are an effective aid to smoking cessation, and they have significant potential to reduce tobacco smoke-related oral diseases.3-5 However, it is im- portant to balance the potential adverse effects of ECs aerosol with the benefits of reducing tobacco smok- ing.
Several chemical studies have analyzed the compo- sition of liquids and aerosols from ECs.6-12 Several po- tentially harmful materials have been identified in ECs, including diethylene glycol, propylene glycol, nitrosamines, toluene, acrolein, acetaldehyde, formal- dehyde, nickel, lead, aluminum, chromium, cadmium, and silicon. Some ingredients, such as Diacetyl, used in flavored e-liquids are safe to consume orally, though perhaps not to inhale, as it has been associated with bronchiolitis obliterans.
Although a few animal studies have failed to show any obvious adverse systemic toxicity associated with inhaled glycerol or propylene glycol, 13-14 concerns have been raised for humans in terms of respiratory tract irritation,15 and evidence for potential localized adverse effects of inhaled glycerin is sparse. An ani- mal study has shown evidence of mild epithelial squa- mous metaplasia following long-term inhalation of aerosolized glycerol in rats.16
It has been demonstrated that exposure to ECs im- pairs pulmonary antibacterial