In vitro study of the possible biomolecular mechanisms implicated in cyto and genotoxicity induced by several asbestos mineral fibers

Asbestos is a generic term to describe mineral species belonging to silicate families of serpentine and amphiboles. Chrysotile asbestos, the most used worldwide, belongs to serpentine family, crocidolite to amphiboles, with differences in crystal-chemical composition. In 20th century asbestos was highly used being resistant, flexible, and inexpensive. It is listed as the third most abundant pollutant causing Asbestos Related Diseases (ARDs). Despite reductions in its use and bans in many countries, asbestos is still present in buildings, abandoned industrial sites, natural outcrops, Naturally Occurring Asbestos, NOA and in mines or quarries. In some countries, China, India, Russia, Brazil, Indonesia, it is still used and mined. Toxicity/carcinogenicity evaluations of NOA and mined fibers are therefore highly recommended. This study deals with in vitro biological effects of i) NOA: Valmalenco chrysotile (Italy); erionite (Nevada, USA); ii) Russian chrysotile from extractive activities R1 and R2. Studies including standards positive and negative carcinogenic were conducted in MeT5A and A549 human cell lines. Fibers were administered in culture as 50µg/ml suspensions. Morphostructural aspects and cell viability were evaluated by light microscopy and MTT assay. Reactive Oxygen Species (ROS) production was coupled to cell glutathione antioxidant response. Genotoxic effects were explored by i: Comet assay to estimate DNA damage; ii: perturbation of cell cycle; iii: immunofluorescence and western blotting of γ-H2AX/RAD51 markers of DNA damage/repair. Inflammatory capacity was assessed by interleukins evaluations. Expression of miRNA-126 and miRNA-222 biomarkers of malignant mesothelioma resulted upregulated in both cell lines, suggesting a role of fibers in tumor progression, particularly with R1 and R2. Results showed fibers different answers of toxic profiles. Further investigations are prominent to deeper understand biological risks mechanisms.

L'amianto è un termine generico per descrivere specie minerali appartenenti a famiglie di silicati serpentini e anfiboli. L'amianto crisotilo, il più utilizzato al mondo, appartiene alla famiglia dei serpentini, la crocidolite agli anfiboli, con differenze di composizione cristallo-chimica. Nel XX secolo l'amianto è stato utilizzato perché resistente, flessibile e poco costoso. È ritenuto il terzo inquinante più abbondante e di causa malattie amianto correlate. Nonostante riduzioni di utilizzo e divieti in molti paesi, è ancora presente in edifici, siti industriali abbandonati, affioramenti naturali (NOA), miniere e cave. In alcuni paesi è ancora utilizzato ed estratto. Valutazioni di tossicità/cancerogenicità di NOA e di fibre estratte sono quindi altamente raccomandate. Questo studio verte sugli effetti biologici in vitro di i) NOA: crisotilo di Valmalenco (Italia) ed erionite (Nevada, USA); ii) Crisotilo russo da attività estrattive. Gli studi su linee cellulari MeT5A e A549 hanno compreso standard cancerogeni positivi e negativi. Le fibre sono state somministrate in coltura come sospensioni di 50 µg/ml. Aspetti morfostrutturali e vitalità cellulare sono stati valutati con microscopia ottica e MTT test. La produzione intracellulare di specie reattive dell'ossigeno è stata accoppiata alla risposta antiossidante di glutatione. La genotossicità è stata valutata con i: Comet test per stimare il danno al DNA; ii: perturbazione del ciclo cellulare; iii: immunofluorescenza e western blotting di γ-H2AX/RAD51 marcatori di danno/riparazione del DNA. La capacità infiammatoria è stata valutata mediante l’analisi di interleuchine. L'espressione dei miRNA-126 e miRNA-222, biomarcatori di mesotelioma maligno, è stata considerata per la valutazione della pathway tumorale. Tutte le fibre hanno indotto perturbazioni cellulari con risposte diverse dei profili di tossicità. Ulteriori indagini sono quindi auspicabili per comprendere più a fondo i meccanismi dei loro rischi biologici.