1. Food-grade TiO 2 impairs intestinal and systemic immune homeostasis, initiates preneoplastic lesions and promotes aberrant crypt development in the rat colon
- Author
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Jean-Nicolas Audinot, Christel Cartier, Eric Gaultier, Fabrice Pierre, Eric Houdeau, Nathalie Naud, Marie Carrière, Matthieu Réfrégiers, Nathalie Thieriet, Sarah Bettini, Laurence Guzylack-Piriou, Dominique Thiaudière, Elisa Boutet-Robinet, Patrick Grysan, J. Dupuy, Solenn Reguer, Jean Pierre Cravedi, Sylviane Taché, Christine Coméra, ToxAlim (ToxAlim), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Materials Research and Technology (MRT) Department, Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (ANSES), Laboratoire Lésions des Acides Nucléiques (LAN), Service de Chimie Inorganique et Biologique (SCIB - UMR E3), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANSES : PNR- EST-2013-024, NanoGut project, INRA, Contaminants & Stress Cellulaire (ToxAlim-COMICS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Endocrinologie & Toxicologie de la Barrière Intestinale (ToxAlim-ENTeRisk), Neuro-Gastroentérologie & Nutrition (ToxAlim-NGN), Prévention et promotion de la cancérogénèse par les aliments (ToxAlim-PPCA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INPT - EI Purpan), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Ecole d'Ingénieurs de Purpan (INP - PURPAN), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
- Subjects
0301 basic medicine ,medicine.medical_specialty ,Colorectal cancer ,Crypt ,Stimulation ,[SDV.CAN]Life Sciences [q-bio]/Cancer ,02 engineering and technology ,[SDV.TOX.TCA]Life Sciences [q-bio]/Toxicology/Toxicology and food chain ,Biology ,medicine.disease_cause ,03 medical and health sciences ,Immune system ,Internal medicine ,medicine ,risk factors ,Multidisciplinary ,technology, industry, and agriculture ,Gastroenterology ,Dendritic cell ,021001 nanoscience & nanotechnology ,medicine.disease ,3. Good health ,030104 developmental biology ,Endocrinology ,0210 nano-technology ,Carcinogenesis ,[SDV.AEN]Life Sciences [q-bio]/Food and Nutrition ,Homeostasis ,Aberrant crypt foci - Abstract
Food-grade titanium dioxide (TiO2) containing a nanoscale particle fraction (TiO2-NPs) is approved as a white pigment (E171 in Europe) in common foodstuffs, including confectionary. There are growing concerns that daily oral TiO2-NP intake is associated with an increased risk of chronic intestinal inflammation and carcinogenesis. In rats orally exposed for one week to E171 at human relevant levels, titanium was detected in the immune cells of Peyer’s patches (PP) as observed with the TiO2-NP model NM-105. Dendritic cell frequency increased in PP regardless of the TiO2 treatment, while regulatory T cells involved in dampening inflammatory responses decreased with E171 only, an effect still observed after 100 days of treatment. In all TiO2-treated rats, stimulation of immune cells isolated from PP showed a decrease in Thelper (Th)-1 IFN-γ secretion, while splenic Th1/Th17 inflammatory responses sharply increased. E171 or NM-105 for one week did not initiate intestinal inflammation, while a 100-day E171 treatment promoted colon microinflammation and initiated preneoplastic lesions while also fostering the growth of aberrant crypt foci in a chemically induced carcinogenesis model. These data should be considered for risk assessments of the susceptibility to Th17-driven autoimmune diseases and to colorectal cancer in humans exposed to TiO2 from dietary sources.
- Published
- 2017
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