Zinc sulfate supplementation of cultured peripheral blood Lymphocytes: genomic instability related to its deficiency and excess

Abstract

Zinc (Zn) plays a vital role in children growth and is involved in DNA synthesis and maintenance processes. The current nutrient intake recommendations do not consider the levels required for maintaining genomic stability. The objective of this study is to analyze the cytotoxic and genotoxic effect of in vitro Zn supplementation to evaluate deficiency and excess, and the concentrations within the normal physiological range established for children (80-280 µg/dl). To achieve Zn deficiency, the HAMF12 medium (HF12) was chelated (HF12Q). Lymphocytes were isolated from healthy donors and cultured for 7 days: 1-control (HF12, 60 µg/dl SO4 Zn); 2-deficient (HF12Q, 0 µg/dl SO4 Zn); 3-80 (HF12Q + 80 µg/dl SO4 Zn); 4-180 (HF12Q + 180 µg/dl SO4 Zn); 5-280 (HF12Q + 280 µg/dl SO4 Zn); 6-380 (HF12Q + 380 µg/dl SO4 Zn). Comet and micronucleus assays were performed, and cell viability was determined. Differences were evaluated with χ2 and ANOVA (p<0.05). The DNA damage index (comet assay) was significantly higher in the deficient culture respect to the others. Only the 380 µg/dl dose showed significantly increased frequency in DNA damage in relation to the other supplemented cultures. Micronuclei frequency was significantly higher in the deficient, 280 and 380 µg/dl cultures in comparison with the control, 80 and 180 µg/dl. The higher frequency of chromosomal damage was observed at 380 µg/dl SO4 Zn. In vitro Zn supplementation reduced genomic instability. Supplementation with Zn at 80 µg/dl and 180 µg/dl proved to be the most beneficial in reducing genomic instability, whereas doses of 280 and 380 µg/dl would cause an increase in DNA damage.

El Zinc (Zn) juega un papel vital en el crecimiento de los niños y participa en la síntesis y mantenimiento del ADN. Las actuales recomendaciones de ingesta de nutrientes no tienen en cuenta los niveles requeridos para el mantenimiento de la estabilidad genómica. El objetivo del trabajo es analizar el efecto citotóxico y genotóxico de la suplementación in vitro con Zn para evaluar la deficiencia y el exceso, así como las concentraciones dentro del rango fisiológico normal establecido para niños (80-280 µg/dl). Para lograr la deficiencia de Zn, el medio HAMF12 (HF12) fue quelado (HF12Q). Los linfocitos fueron aislados de donantes sanos y cultivados durante 7 días: 1-control (HF12, 60 µg/dl SO4 Zn); 2-deficiente (HF12Q, 0 µg/dl SO4 Zn); 3-80 (HF12Q + 80 µg/dl SO4 Zn); 4-180 (HF12Q + 180 µg/dl SO4 Zn); 5-280 (HF12Q + 280 µg/dl SO4 Zn); 6-380 (HF12Q + 380 µg/dl SO4 Zn). Se utilizaron los ensayos de micronúcleo y cometa y se determinó la viabilidad celular. Las diferencias fueron evaluadas con 2 y ANOVA (p<0,05). El índice de daño, resultó significativamente más alto en el cultivo deficiente respecto de los demás. Sólo la dosis 380 µg/ dl presentó frecuencias significativamente aumentadas en relación a los otros cultivos suplementados. La frecuencia de micronúcleos (MNi) fue significativamente mayor en los cultivos deficientes, 280 y 380 µg/dl, respecto del control, 80 y 180 µg/dl. La mayor fecuencia se observó en 380 µg/dl. La suplementación de los cultivos in vitro con zinc ayudaría a reducir la inestabilidad genómica. Las dosis más beneficiosas serían las de 80 y 180 µg/dl, en tanto que las de 280 y 380 µg/dl provocarían un aumento de daño en el ADN.