Evaluation of THP-1 cell line as an in vitro model for long-term safety assessment of new molecules

Synopsis Objective Monitoring the chronic and subacute toxicity is essential in the development of new cosmetic ingredients. In response to the present lack of validated alternative methods, we developed an in vitro model for repeated dose cytotoxicity on THP-1 cells. Methods Cultured in suspension, cells were treated with chemicals for 14 days with a frequency of three applications per week, and cell viability was determined by MTT assay. We first investigated the long-term effects of chemicals that induce different kinds of cytotoxicity: Paraquat (PQ), 3-Nitropropanoic acid (3-NPA) and sodium dodecyl sulphate (SDS). From acute studies, doses between 1 and 10 μg ml−1 were chosen to perform our subacute cytotoxicity assay. Comparative genotoxicity evaluations were made with H2O2 or Paraquat treated TPH-1 cells. Comet assays were performed at 1 h (4°C); after a 24-h recovery period (37°C); and finally, after a long-term period of treatment (14 days, 37°C).Once adapted to plant extracts or highly diluted molecules, some of our cosmetic compounds were tested with this model. Results As expected, after 14 days of treatment with Paraquat, cell viability rates dramatically decreased for doses as low as 3 μg ml−1, whereas 10 μg ml−1 of 3-NPA and SDS did not induce more than 44% of cell death. Surprisingly, after subacute treatment, comet assay results revealed a dose-dependent increase in tail moments for Paraquat, whereas those of H2O2 remained low. Moreover, all our compounds tested at 0.5–5 μg ml−1 were classified as safe, even with a cut-off at 90% of cell viability. Conclusion In conclusion, this assay could be of interest for subacute cytotoxicity and genotoxic assessment of daily and topically applied products and suggests that PQ is a choice worthy positive control. Resume Objectifs La surveillance de la toxicite subaigue et chronique est essentielle lors du developpement de nouvelles molecules cosmetiques. Compte tenu du manque de methodes alternatives validees, nous avons developpe un modele de cytotoxicite a doses reiterees in vitro sur cellules TPH-1. Methodes Cultivees en suspension, les cellules ont ete traitees avec des produits chimiques pendant 14 jours, a raison de 3 applications par semaine, et le taux de viabilite cellulaire a ete determine par le test MTT. Nous avons commence par etudier les effets a long terme de produits chimiques induisant differents degres de cytotoxicite : le Paraquat, le 3-acide nitropropanoique (3-NPA) et le dodecyl sulfate de sodium (SDS). A partir d'une etude de cytotoxicite aigue, des doses comprises entre 1 et 10 μg ml−1 ont donc ete choisis pour realiser notre etude de cytotoxicite subaigue. Une etude comparative du potentiel genotoxique du Paraquat et du peroxyde d'hydrogene (H2O2) a ete menee sur les cellules TPH-1. Plusieurs tests des cometes ont ete realises : a 1 h (4°C), apres une periode de recuperation de 24 h (37°C) et apres un traitement de 14 jours (37°C). Une fois adapte pour tester des extraits vegetaux ou de molecules fortement diluees, certains de nos produits cosmetiques ont ete teste avec ce model. Resultats Comme pressentie, apres 14 jours de traitement au Paraquat, le taux de viabilite cellulaire a fortement diminue pour des doses superieures a 3 μg ml−1, alors que 10 μg ml−1 de 3¬NPA ou de SDS n'induisaient pas plus de 44 % de mortalite cellulaire. Etonnamment, les resultats des tests des cometes ont montres que les « tails moments » dus a l'H2O2 restent stables, alors que ceux lies au Paraquat augmentent de maniere «dose-dependante. D'autre part tous les composes testes entre 0.5 et 5 μg ml−1 ont ete classes comme inoffensifs et ceci meme avec un seuil place a 90% de viabilite cellulaire. Conclusions En conclusion, ce test pourrait presenter un interet pour l'etude de cytotoxicite subaigue et genotoxique des produits appliques quotidiennement et suggere que le Paraquat en serait un controle positif de choix.