Morphological alterations in human skeletal muscle cells exposed to di-(2-Ethylhexyl) Phthalate (dehp) in primary cell culture conditions / Alteraciones morfológicas en células musculares esqueléticas humanas expuestas a Ftalato de di-(2-etilhexilo) (dehp) en condiciones de cultivo celular primario

SUMMARY: Di-(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) is among the most common plasticizer additives that humans are in contact with daily. DEHP can be released from plastic and enter the human body, whereby it is metabolized and transformed into oxidative hydrophilic molecules. Clinical follow-ups in patients exposed to this phthalate and investigations in cultures of several cell types have provided information on its effects. For example, it is associated with inhibition of diploid human cell development and morphological changes in cultured germ cells. Although skeletal muscle represents around 50 % of the human body mass, knowledge about the effects of DEHP on this tissue is poor. Cultured skeletal muscle cells were exposed to DEHP (1 mM) for 13 days with the aim of exploring and evaluating some of the potential morphological effects. Three culture development parameters and nine cell characteristics were monitored during the bioassay. At 13 days, growth area, cell viability, and concentration of total proteins were lower in DEHP exposed than in control cells. Cell width and area, as well as the diameter of the nucleus and nucleolus, were greater in exposed cells than in control cells. These are interpreted as signs of cytotoxicity and suggest potential adverse effects on the development of skeletal muscle cells from DEHP exposure, as reported for other cell types.

RESUMEN: Diariamente los seres humanos tenemos contacto con aditivos plastificantes, el di-(2-etilhexil) ftalato (DEHP) se encuentra entre los más comunes. El DEHP puede liberarse del plástico e ingresar al cuerpo humano, donde es metabolizado y transformando en moléculas hidrofílicas oxidativas. Seguimientos en pacientes expuestos a este ftalato e investigaciones en cultivos de varios tipos celulares han aportado información sobre sus efectos. El DEHP es asociado con la inhibición del desarrollo de células humanas diploides y cambios morfológicos en células germinales en cultivo. Sin embargo, aún es poco lo que se sabe sobre los efectos en el músculo esquelético, a pesar de que este tejido representa alrededor del 50 % de la masa corporal del humano. Para explorar y evaluar algunos efectos morfológicos en células de músculo esquelético, cultivos primarios fueron expuestos a DEHP (1 mM) durante 13 días. Se dio seguimiento a tres parámetros de desarrollo del cultivo y nueve características celulares. Al término de 13 días de exposición, los valores del área de crecimiento, viabilidad celular y concentración de proteínas totales fueron inferiores con respecto a los cultivos control. Se observaron cambios morfométricos en las células expuestas. Particularmente, el ancho y área celular, así como los diámetros del núcleo y nucleolos, fueron mayores a los registros en las células control. Estos resultados se interpretan como signos de citotoxicidad y sugieren efectos potencialmente adversos en el desarrollo de las células del músculo esquelético ante una exposición al DEHP, como se ha registrado para otros tipos celulares.

Morphometric characteristics of human skeletal muscle cells in primary culture / Características morfométricas de células musculares esqueléticas humanas en cultivo primario

SUMMARY: The study of cell morphology has contributed to the innovation of clinical techniques and biomedical research. Primary cell culture techniques are well standardized; however, knowledge about morphometric parameters under cell culture conditions is scarce. Variations in morphology can affect cell physiology and responses. The aim of this study was to use morphometric tools to describe the growth and development of skeletal muscle cells under standard cell culture conditions. A photographic database was generated, and morphometric data was obtained for nine cell characteristics (n = 559 cells). Four muscular cell shapes (spherical, irregular outline, triangular and spindle/fusiform) were characterized with wide ranges in variation. The maximum cell length (110-262 µm), width (35-66 µm), area (2,642 - 9,480 µm2), projection lengths (45 - 127 µm), and nucleus diameter (28 ± 11 µm) were obtained by day 23 of culture. A single centrally positioned nucleus was observed in each cell; nucleoli diameter (5 ± 2 µm) and number (1 - 5) varied. In general, cyclic changes in cell sizes were identified during culture, whereas cell length, width, and area increased in spurts. These results suggest that morphometric parameters can be used to monitor skeletal muscle cell development under standard culture conditions.

RESUMEN: A partir de células madre musculares, surgen los mioblastos que se dividen y fusionan entre sí para formar a los miocitos. Estas células ya diferenciadas son precursoras de miocitos que maduran en fibras musculares y posteriormente forman los músculos. La implementación de cultivos celulares de mioblastos ha permitido obtener conocimiento detallado del tejido muscular. Particularmente, algunas de las aportaciones morfológicas fueron el punto de partida de técnicas clínicas, terapias o investigaciones biomédicas. Sin embargo, los estudios morfométricos en condiciones de cultivo celular son escasos. Por lo cual, realizamos seguimientos fotográficos a cultivos desarrollados bajo condiciones estándar, registramos datos para nueve características celulares y aplicamos técnicas morfométricas para analizar estas células (n = 559). Se caracterizaron cuatro formas celulares adoptadas por los mioblastos (esférica, irregular, triangular y huso) y se registraron intervalos amplios de variación en los caracteres. Hacia el día 23 de cultivo se presentaron los valores máximos en la longitud (110-262 µm), el ancho (35-66 µm) y el área celular (2,642-9,480 µm2), así como en el tamaño máximo de las proyecciones celulares (45-127 µm) y el diámetro del núcleo (28±11 µm). El núcleo se observó como único y en posición central; los nucleolos variaron poco en diámetro (5±2 µm), aunque no en número (1 a 5). En términos generales, se identificaron cambios cíclicos en la talla de las células durante los cultivos, esto es, períodos intercalados de incremento y decremento en el largo, ancho y área celular. Debido a que estas características reflejaron los cambios generales sufridos por los mioblastos durante el cultivo, se proponen para monitorear sus etapas de desarrollo en cultivo.