Cent Eur J Public Health 2009, 17(2):86-92 | DOI: 10.21101/cejph.a3526

Antimutagenic Effect of Phenethyl Isothiocyanate

Petr ©merák1, Zdeňka Polívková1, Rudolf ©tětina2, Jiřina Bártová3, Ivo Bárta
1 Charles University in Prague, 3rd Faculty of Medicine, Department of General Biology and Genetics, Prague, Czech Republic
2 Faculty of Military Medical Health Sciences, Department of Toxicology, Hradec Králové, Czech Republic
3 Charles University in Prague, 3rd Faculty of Medicine, Department of General Hygiene, Prague, Czech Republic

Using the Ames bacterial mutagenicity test, the comet assay, and an in vivo micronucleus test, we investigated the effect of the chemoprotective substance phenethyl isothiocyanate (PEITC) on the mutagenic activity of indirect-acting mutagens and carcinogens aflatoxin B1 (AFB1) and 2-amino-3-methylimidazo[4,5-f]quinoline (IQ), and direct-acting mutagen and carcinogen N-nitroso-N-methylurea (MNU).
In the Ames test, the antimutagenic activity of PEITC was studied in the concentration range 0.3-300 μg/plate. PEITC at concentrations of 0.3, 3 and 30 μg/plate reduced dose-dependently mutagenicity of AFB1 and IQ in both S.typhimurium TA98 and TA100 strains. In the case of the direct mutagen MNU, the antimutagenic effect of PEITC was detected only at concentration of 30 μg/plate in the strain TA100. The PEITC concentration 300 μg/plate was toxic in the Ames test. The 24 h pre-treatment of HepG2 cells with PEITC at concentration 0.15 μg/ml resulted in a significant decrease of DNA breaks induced by MNU at concentrations 0.25 and 0.5 mM. Although a trend towards reduced strand break level were determined also at PEITC concentrations 0.035 and 0.07 μg/ml it did not reach the statistical significance. No effect, however, of PEITC on IQ-induced DNA breaks was observed. Chemopreventive effect of PEITC was revealed also in vivo. Pretreatment of mice with PEITC concentrations of 25 and 12.5 mg/kg b.w. administered to mice in three daily doses resulted in reduction of micronucleus formation in mice exposed to all three mutagens under study, with statistically significant effect at concentration of 25 mg/kg.
Results of this study indicate that the strong PEITC antimutagenic properties may have an important role in the prevention of carcinogenesis and other chronic degenerative diseases that share some common pathogenetic mechanisms.

Klíčová slova: phenethyl isothiocyanate, aflatoxin B1, 2-amino-3-methylimidazo [4,5-]quinoline, N-nitroso-N-methylurea, Ames test, micronucleus test, comet assay

Vloľeno: 27. říjen 2008; Revidováno: 12. prosinec 2008; Přijato: 12. prosinec 2008; Zveřejněno: 1. červen 2009  Zobrazit citaci

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago Chicago Notes IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
©merák P, Polívková Z, ©tětina R, Bártová J, Bárta I. Antimutagenic Effect of Phenethyl Isothiocyanate. Cent Eur J Public Health. 2009;17(2):86-92. doi: 10.21101/cejph.a3526. PubMed PMID: 19662826.
Stáhnout citaci

Reference

  1. SurhYJ. Cancer chemoprevention with dietary phytochemicals. Nat Rev Canc. 2003 Oct;3(10):768-80. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  2. Aggarwal BB, Shishodia S. Molecular targets of dietary agents for prevention and therapy of cancer. Biochem Pharmacol. 2006 May 14;71(10):1397-421. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  3. De Flora S, Ferguson LR. Overview of mechanisms of cancer chemopreventive agents. Mutat Res. 2005 Dec 11;591(1-2):8-15. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  4. Kelloff GJ, Crowell JA, Steele VE, Lubet RA, Malone WA, Boone ChW, et al. Progress in cancer chemoprevention: development of diet-derived chemopreventive agents. J Nutr. 2000 Feb;130(2S Suppl):467S-71S. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  5. Dorai T,Aggarwal BB. Role of chemopreventive agents in cancer therapy. Cancer Lett. 2004 Nov 25;215(2):129-40. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  6. ©merák P, ©estáková H, Polívková Z, Bárta I, Turek B, Bártová J, et al. Antimutagenic effect of ellagic acid and its effect on the immune response in mice. Czech J Food Sci. 2002;20(5):181-91. Přejít k původnímu zdroji...
  7. ©merák P, Polívková Z, ©estáková H, ©tětina R, Bárta I, Langová M, et al. Antimutagenic effect of curcumin and its effect on the immune response in mice. Czech J Food Sci. 2006;24(2):72-83. Přejít k původnímu zdroji...
  8. ©merák P, ©estáková H, Polívková Z, ©tětina R, Langová M, Bárta I, et al. Antimutagenic effect of epigallocatechin gallate and its effect on the immune response in mice. Czech J Food Sci. 2006;24(4):180-92. Přejít k původnímu zdroji...
  9. Bárta I, ©merák P, Polívková Z, ©estáková H, Langová M, Turek B, et al. Current trends and perspectives in nutrition and cancer prevention. Neoplasma. 2006;53(1):19-25.
  10. Polívková Z, Langová M, ©merák P, Bártová J, Bárta I. Antimutagenic effect of genistein. Czech J Food Sci. 2006;24(3):119-26. Přejít k původnímu zdroji...
  11. Steinmetz KA, Potter JD. Vegetables, fruit, and cancer prevention: a review. J Am Diet Assoc. 1996 Oct;96(10):1027-39. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  12. Hecht SS. Inhibition of carcinogenesis by isothiocyanates. Drug Metab Rev. 2000 Aug-Nov;32(3-4):395-411. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  13. Hecht SS. Chemoprevention of cancer by isothiocyanates, modifiers of carcinogen metabolism. J Nutr. 1999 Mar;129(3):768S-774S. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  14. ZhangY. Cancer-preventive isothiocyanates: measurement of human exposure and mechanism of action. Mutat Res. 2004 Nov 2;555(1-2):173-90. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  15. Vang O. Chemopreventive potential of compounds in cruciferous vegetables. In: Baer-Dubowska W, Bartoszek AB, Gianti DM, editors. Carcinogenic and anticarcinogenic food components. Boca Raton: CRC Taylor&Francis group; 2006. p. 303-28. Přejít k původnímu zdroji...
  16. Von Weymarn LB, Chun JA, Hollenberg PF. Effects of benzyl and phenethyl isothiocyanate on P450s 2A6 and 2A13: potential for chemoprevention in smokers. Carcinogenesis. 2006 Apr;27(4):782-90. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  17. Chung FL. Chemoprevention of lung cancer by isothiocyanates and their conjugates in A/J mouse. Exp Lung Res. 2001 Apr-May;27(3):319-30. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  18. Conaway CC, Wang CX, Pittman B, Yang YM, Schwartz JE, Tian D, et al. Phenethyl isothiocyanate and sulforaphane and their N-acetylcysteine conjugates inhibit malignant progression of lung adenomas induced by tobacco carcinogens in A/J mice. Cancer Res. 2005 Sep 15;65(18):8548-57. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  19. Solt DB, Chang K, Helenowski I, Rademaker AW. Phenethyl isothiocyanate inhibits nitrosamine carcinogenesis in a model study of oral cancer. Cancer Lett. 2003 Dec 30;202(2):147-52. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  20. Nishikawa A, Furukawa F, Lee IS, Tanaka T, Hirose M. Potent chemopreventive agents against pancreatic cancer. Curr Cancer Drug Targets. 2004 Jun;4(4):373-84. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  21. Xiao D, Lew KL, Zeng Y, Xiao H, Marynowski SW, Dhir R, et al. Phenethyl isothiocyanate-induced apoptosis in PC-3 human prostate cancer cells is mediated by reactive oxygen species-dependent disruption of the mitochondrial membrane potential. Carcinogenesis. 2006 Nov;27(11):2223-34. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  22. ZhangY,TangL,GonzalezV.Selectedisothiocyanatesrapidlyinducegrowth inhibition of cancer cells. Mol Cancer Ther. 2003 Oct;2(10):1045-52.
  23. Tseng E, Scott-Ramsay EA, Morris ME. Dietary organic isothiocyanates are cytotoxic in human breast cancer MCF-7 and mammary epithelial MCF-12A cell lines. Exp Biol Med. 2004 Sep;229(8):835-42. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  24. D´Agostini F, IzzottiA, Balanski RM, Bennicelli C, De Flora S. Modulation of apoptosis by cancer chemopreventive agents. Mutat Res. 2005 Dec 11;591(1-2):173-86. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  25. Xiao D, Singh SV. Phenethyl isothiocyanate inhibits angiogenesis in vitro and ex vivo. Cancer Res. 2007 Mar 1;67(5):2239-46. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  26. Wang LG, Beklemisheva A, Liu XM, Ferrari AC, Feng J, Chiao JW. Dual action on promoter demethylation and chromatin by an isothiocyanate restored GSTP1 silenced in prostate cancer. Mol Carcinog. 2007 Jan;46(1):24-31. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  27. Pullar JM, Thomson SJ, King MJ, Turnbull CI, Midwinter RG, Hampton MB.The chemopreventive agents phenethyl isothiocyanate sensitizes cells to Fas-mediated apoptosis. Carcinogenesis. 2004 May;25(5):765-72. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  28. Knasmüller S, Friesen MD, Holme JA,Alexander J, Sanyal R, Kassie F,et al. Effects of phenethyl isothiocyanate on metabolism and on genotoxicity of dimethylnitrosamine and 2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b] pyridine (PhIP). Mutat Res. 1996 Feb 19;350(1):93-102. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  29. Hamilton SM, Teel RW. Effects of isothiocyanates on cytochrome P450 1A1 and 1A2 activity and on the mutagenicity of heterocyclic amines. Anticancer Res. 1996 Nov-Dec;16(6B):3597-602. Přejít na PubMed...
  30. Sen S, Mukherjee A, Agarwal K, Sharma A. Phenethyl isothiocyanate modulates clastogenicity of mitomycin C and cyclophosphamide in vivo. Mutat Res. 1996 Dec 20;37(3-4):159-64. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  31. Arranz N, Haza AI, Garcia A, Möller L, Rafter J, Morales P. Protective effects of isothiocyanates towards N-nitrosamine-induced DNAdamage in the single-cell gel electrophoresis (SCGE)/HepG2 assay. JAppl Toxicol. 2006 Nov-Dec;26(6):493-9. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  32. Ames BN, McCann J,Yamasaki E. Methods for detection of carcinogens and mutagens with Salmonella/mammalian-microsome mutagenicity test. Mutat Res. 1975 Dec;31(6):347-64. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  33. Maron DM,Ames BN. Revised methods for the Salmonella mutagenicity test. Mutat Res. 1983 May;113(3-4):173-215. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  34. Černá M, Dobiáą L, Hájek V. The Ames method. V: Methods for the biological monitoring ot the genotoxic effects of environmental factors - standard methodology. Acta Hyg Epidemiol Microbiol. 1989;Suppl 20:33-56. (In Czech.)
  35. Schmid W. The micronucleus test. Mutat Res. 1975 Feb;31(1):9-15. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  36. Singh NP, McCoy MT, Tice RR, Schneider EL. A simple technique for quantitation of low levels of DNA damage in individual cells. Exp Cell Res. 1988 Mar;175(1):184-91. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  37. Collins AR, Dobson VL, Dusinská M, Kennedy G, ©tětina R. The comet assay: what can it really tell us? Mutat Res. 1997 Apr 29;375(2):183-93. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  38. CollinsAR, Duąinská M, Gedik C, ©tětina R. Oxidative damage to DNA: do we have a reliable biomarker? Environ Health Perspect. 1996 May;104 Suppl 3:465-9. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  39. Kassie F, Knasmüller S. Genotoxic effects of allyl isothiocyanate (AITC) and phenethyl isothiocyanate (PEITC). Chem Biol Interact. 2000 Jul 3;127(2):163-80. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  40. ZhangY, Talalay P.Anticarcinogenic activities of organic isothiocyanates: chemistry and mechanisms. Cancer Res. 1994Apr 1;54(7 Suppl):1976S1981S. Přejít na PubMed...
  41. Huang C, Ma WY, Li J, Hecht SS, Dong Z. Essential role of p53 in phenethyl isothiocyanate-induced apoptosis. Cancer Res. 1998 Sep 15;58(18):4102-6.
  42. Chiao JW, Wu H, Ramaswamy G, Conaway CC, Chung FL, Wang L, et al. Ingestion of an isothiocyanate metabolite from cruciferous vegetables inhibits growth of human prostate cancer cell. Carcinogenesis. 2004 Aug;25(8):1403-8. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  43. Lin CM, Preston JF, Wei CI. Antibacterial mechanism of allyl isothiocyanate. J Food Prot. 2000 Jun;63(6):727-34. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  44. García A, Haza AI, Arranz N, Rafter J, Morales P. Protective effects of isothiocyanates alone or in combination with vitamin C towards N- nitrosodibutylamine or N-nitrosopiperidine-induced oxidative DNA damage in the single-cell gel electrophoresis (SCGE)/HepG2 assay. J Appl Toxicol. 2008 Mar;28(2):196-204. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  45. Thornalley PJ. Isothiocyanates: mechanism of cancer chemopreventive action. Anticancer Drugs. 2002 Apr;13(4):331-8. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
  46. Zhang Y. Cancer-preventive isothiocyanates: measurement of human exposure and mechanism of action. Mutat Res. 2004 Nov 2;555(1-2):173190. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...