Assessment of the cytotoxic effect of 2-Dimethylaminoethanol in cell cultures.

2-Dimetyloaminoetanol (deanol) jest związkiem należącym do aminoalkoholi. W medycynie znajduje zastosowanie, jako lek nootropowy i od lat 70’ stosowany jest u osób z zaburzeniami pamięci, koncentracji i zdolności poznawczych. Obecnie deanol wykorzystywany jest także w kosmetologii, jako związek biologicznie aktywny w preparatach przeciwzmarszczkowych. Zainteresowanie dermatologów DMAE było wynikiem wieloletnich obserwacji pacjentów, u których zauważono sztywność mięśni w regionie szyjnym, będący następstwem doustnego podawania 2-dimetyloaminoetanolu. Związek ten wykazuje strukturalne podobieństwo do acetylocholiny i jego wpływ na skurcz mięśni oraz działanie nootropowe najczęściej tłumaczone jest nasilaniem działania acetylocholiny. Mechanizm działania DMAE w skórze odpowiedzialny za efekt wygładzenia zmarszczek nie został jednak dotychczas poznany. Badania przeprowadzone na fibroblastach skóry królika, wykazały, że związek ten wywołuje pęcznienie organelli komórkowych, co może dawać efekt wypełnienia skóry, jednak wysokie stężenie DMAE w wyniku masowej wakuolizacji organelli fibroblastów wywołuje działanie cytotoksyczne. Stwierdzono także, że 2-dimetyloaminoetanol hamuje proliferację oraz zwiększa wewnątrzkomórkowe stężenia jonów wapnia w fibroblastach skóry ludzkiej, w warunkach in vitro.Ze względu na dane literaturowe sugerujące cytotoksyczne działanie tego związku, celem moich badań była ocena wpływu DMAE na żywotność ludzkich fibroblastów skóry.DMAE jako aminoalkohol, posiada silne właściwości lipofilne i łatwo przekracza barierę krew-mózg. Brak jest dotychczas danych dotyczących wpływu DMAE na komórki centralnego systemu nerwowego, lecz badania związków o podobnej strukturze chemicznej (dietanolaminy, trietanolaminy) sugerują możliwość jego neurotoksycznego działanie. Z tego względu drugim celem moich badań było określenie czy i w jakim stężeniu 2-dimetyloaminoetanol uszkadza komórki neuroblastomy ludzkiej - SH-SY5Y.W przeprowadzonych doświadczeniach oceniono wpływ 2-dimetyloaminoetanolu na żywotność fibroblastów skóry ludzkiej oraz komórek SH-SY5Y w warunkach in vitro. Linie komórkowe poddane zostały działaniu DMAE w 4 stężeniach (0,1; 1; 10 i 100 μg/ml) przez czas 24 godzin. Efekty cytotoksyczne DMAE oceniano oznaczając metodami kolorymetrycznymi aktywność dehydrogenazy mleczanowej (LDH) oraz redukcję MTT. Redukcja MTT zależy od dehydrogenaz mitochondrialnych, enzymów obecnych w żywych, aktywnych metabolicznie komórkach. Śmiertelność komórek wyznaczano, poprzez ocenę aktywności dehydrogenazy mleczanowej, która uwalniana jest do medium hodowlanego z uszkodzonych komórek. Redukcję MTT oraz aktywność LDH oznaczano w dwóch niezależnych hodowlach fibroblastów skóry ludzkiej i trzech niezależnych hodowlach komórek SH-SY5Y. Wykazano, że DMAE w stężeniu 100 μg/ml statystycznie znamiennie obniża aktywność enzymów mitochondrialnych, natomiast nie powoduje zmiany w aktywności LDH w fibroblastach. W stężeniach 10 i 100 μg/ml DMAE znamiennie zwiększa aktywność LDH w komórkach SH-SY5Y, natomiast obniżenie redukcji MTT zaobserwowano przy stężeniu 100 μg/ml.Uzyskane wyniki wykazały, że DMAE wywiera cytotoksyczne działanie na fibroblasty skóry ludzkiej i komórki SH-SY5Y dopiero w wysokich stężeniach, prawdopodobnie wyższych niż stężenia, które mogą być obecne w tkankach w warunkach in vivo, po stosowaniu kremu przeciwzmarszczkowego zawierającego DMAE. Stwierdzono także, że komórki ludzkiej neuroblastomy są bardziej wrażliwe na cytotoksyczne działanie DMAE niż fibroblasty.

2-dimethylaminoethanol (deanol) is a compound belonging to the amino alcohols. In medicine it is used as a nootropic drug, and from the 70's is has been used in people with impaired memory, concentration and cognitive abilities. Currently deanol is also used in cosmetology as a biologically active compound in anti-wrinkle preparations. Dermatologists interest in DMAE was the result of years of observation of patients who noticed muscle stiffness in the cervical region, resulting from oral administration of 2-Dimethylaminoethanol. This compound shows a structural similarity to acetylcholine and its effect on muscle contraction and nootropic activity is most often translated intensification of the action of acetylcholine. Mechanism of DMAE’s action in the skin responsible for smoothing wrinkles, was not yet discovered. Studies in rabbit skin fibroblasts, showed that this compound causes swelling of cell organelles, which may have a skin filling effect, and high levels of DMAE as a result of massive vacuolization of organelles of fibroblasts which induces cytotoxicity. It was also found that 2-dimethylaminoethanol inhibits proliferation and increases intracellular calcium ion concentration in human skin fibroblasts in vitro.As literature data suggests the cytotoxic effect of this compound, the purpose of my research was to evaluate the effect of DMAE on the viability of human skin fibroblasts.DMAE as an amino alcohol, has a strong lipophilic property and easily crosses the blood-brain barrier. There is no data yet on the effect of DMAE on the central nervous system cells, but studies of compounds with similar chemical structure (diethanolamine, triethanolamine), suggest the possibility of its neurotoxic effects. For this reason, the second objective of my research was to determine whether and in which concentration 2-dimethylaminoethanol damage human neuroblastoma cells - SH-SY5Y. In the conducted experiments the influence of 2-Dimethylaminoethanol on the viability of human skin fibroblasts and SH-SY5Y cells in in vitro was assessed. Cell lines were subjected to DMAE in four concentrations (0.1, 1, 10 and 100 μg /ml) for a period of 24 hours. Cytotoxic effects of DMAE was assessed by marking the colorimetric methods lactate dehydrogenase (LDH) activity and MTT reduction.It has been shown that a concentration of 100 μg/ml DMAE significantly reduces the activity of mitochondrial enzymes, but does not change the LDH activity in fibroblasts. At concentrations of 10 and 100 μg /ml DMAE significantly increases the activity of LDH in SH-SY5Y cells, whereas the decrease in MTT reduction was observed at a concentration of 100 μg/ml.The obtained results showed that DMAE has a cytotoxic effect on human skin fibroblasts and SH-SY5Y cells only at high concentrations, probably higher than concentrations that may be present in tissues in vivo, after applying an anti-wrinkle cream containing DMAE. It was also found that human neuroblastoma cells are more sensitive to the cytotoxic action of DMAE than fibroblasts.