Neural stem cells as a model for screening environmental toxicants and a pharmacologically active molecule

Abstract

Primary neural stem cells (NSCs) from postnatal mice are a valuable, economical, ethically acceptable and sensitive in vitro model for screening environmental pollutants and plant molecules with neuromodulating properties. An in vitro assay system based upon NSCs from the subventricular zone of postnatal mice was established to screen the neurotoxicities of pollutants occur in treated and untreated water samples collected from a local area of Baden-Wuerttemberg, Germany. The assay was successfully employed to explore the neurotoxic impact of Glyphosate at concentrations presumed to be safe in potable water. The same assay was also used to assess the neurogenerative and neuroprotective properties of Troxerutin flavonoid. The NSCs model uncovered the deleterious effects of waterborne pollutants on the basic neurogenesis processes and the toxic potential of the Glyphosate molecule on neural cell differentiation, migration and cytoprotective genes. The model also revealed the neurogenerative activities of Troxerutin and its role in neuroprotection against the amyloid-ß42 induced inhibition of neuronal cell differentiation. The NSCs based bioassay should be included in the existing battery of bioassays available for screening waterborne pollutants. The present study may be helpful for regulatory authorities to revise the permissible levels of pesticides in drinking water. The study established a new screening method for a flavonoid with neurogenerative properties.

Primäre neurale Stammzellen (NSCs) aus postnatalen Mäusen sind ein wertvolles, kostengünstiges, ethisch akzeptables und empfindliches invitro Screening-Modell für Umweltschadstoffe und Pflanzenmoleküle mit neuromodulierenden Eigenschaften. Ein auf diese NSCs basierterin vitro Assay, wurde etabliert, um die Neurotoxizität von Schadstoffen zu screenen, die in unbehandelten und behandelten Wasserproben aus einem lokalen Gebiet in Baden Württemberg, Deutschland, enthalten sind. Dabei wurden die neurotoxischen Auswirkungen des Pestizids Glyphosat bei Konzentrationen untersucht, die in tragbarem Wasser als sicher gelten. Der gleiche Assay wurde auch verwendet, um die neurogenerativen und neuroprotektiven Eigenschaften vom Troxerutin-Flavonoid zu bewerten. Die schädlichen Auswirkungen von wassergebundenen Schadstoffen auf die grundlegenden Prozesse der Neurogenese, das toxische Potenzial des Glyphosat-Moleküls sowie die neurogenerativen und neuroprotektiven Eigenschaften von Troxerutin gegen die Amyloid-ß42-induzierte Hemmung der Differenzierung neuronaler Zellen wurden mit diesem NSC Assay gezeigt. Der auf NSCs basierende Bioassay sollte in die bestehende Batterie von Bioassays aufgenommen werden, die für das Screening von wassergebundenen Schadstoffen zur Verfügung stehen. Die Studie kann darüber hinaus für Regulierungsbehörden hilfreich sein, um die zulässigen Pestizidwerte im Trinkwasser zu überarbeiten. Im Rahmen der vorliegenden Studie wurde somit eine neue Screening Methode für das Troxerutin Flavonoid mit neurogenerativen Eigenschaften etabliert