RESEARCH ARTICLE

Long-term dermal exposure to diisononyl phthalate exacerbates atopic dermatitis through oxidative stress in an FITC-induced mouse model

  • Zhuo Wu 1 ,
  • Jingquan Li 2,1 ,
  • Ping Ma 3 ,
  • Baizhan Li 2 ,
  • Yang Xu , 1,3
Expand
  • 1. Central China Normal University, School of Life Sciences, Lab. of Environmental Biomedicine, Wuhan 430079, China
  • 2. Chongqing University, National Centre for International Research of Low-carbon and Green Buildings, Chongqing 400045, China
  • 3. Hubei University of Science and Technology, College of Basic Medical Sciences, Xianning 437100, China

Received date: 21 Nov 2015

Accepted date: 30 Dec 2015

Published date: 26 Jan 2016

Copyright

2014 Higher Education Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg

Abstract

Diisononyl phthalate (DINP), considered to be an environmentally friendly plasticizer, is now widely used. However, the toxic effects of DINP need to be examined, particularly the effects of long-term dermal DINP exposure. Research into the mechanisms underlying these effects is urgently needed. In this study we examined the exacerbation effect of long-term dermal exposure to DINP in fluorescein isothiocyanate (FITC)-induced contact hypersensitivity (CHS) in mice, and sought the potential molecular mechanisms. Forty-nine male Balb/c mice were subjected to a 40-day dermal exposure to saline or one of three concentrations of DINP and then three rounds of sensitization with vehicle or 0.5% FITC. The results of a histopathological examination and measurement of ear swelling as well as immunological and inflammatory biomarkers (total-immunoglobulin (Ig)E and Th cytokines) supported the notion that high doses of DINP may aggravate atopic dermatitis. We also showed that melatonin, an antioxidant, could decrease the levels of oxidative stress and alleviate FITC-induced CHS suggesting that oxidative stress may be one of the molecular mechanisms to explain the exacerbation effect induced by DINP.

Cite this article

Zhuo Wu , Jingquan Li , Ping Ma , Baizhan Li , Yang Xu . Long-term dermal exposure to diisononyl phthalate exacerbates atopic dermatitis through oxidative stress in an FITC-induced mouse model[J]. Frontiers in Biology, 2015 , 10(6) : 537 -545 . DOI: 10.1007/s11515-015-1382-y

Compliance with ethics guidelines

The authors declare that they have no conflicts of interests.
This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (grant number 21577045).
1
Bekö G, Callesen M, Weschler C J, Toftum J, Langer S, Sigsgaard T, Høst A, Kold Jensen T, Clausen G (2015). Phthalate exposure through different pathways and allergic sensitization in preschool children with asthma, allergic rhinoconjunctivitis and atopic dermatitis. Environ Res, 137: 432–439

DOI PMID

2
Bieber T (2008). Atopic dermatitis. N Engl J Med, 358(14): 1483–1494

DOI PMID

3
Bornehag C G, Nanberg E (2010). Phthalate exposure and asthma in children. Int J Androl, 33(2): 333–345

DOI PMID

4
Bowler R P, Crapo J D (2002). Oxidative stress in allergic respiratory diseases. J Allergy Clin Immunol, 110(3): 349–356

DOI PMID

5
Duty S M, Ackerman R M, Calafat A M, Hauser R (2005). Personal care product use predicts urinary concentrations of some phthalate monoesters. Environ Health Perspect, 113(11): 1530–1535

DOI PMID

6
Fuchs J, Zollner T M, Kaufmann R, Podda M (2001). Redox-modulated pathways in inflammatory skin diseases. Free Radic Biol Med, 30(4): 337–353

DOI PMID

7
Hardeland R, Pandi-Perumal S R, Cardinali D P (2006). Melatonin. Int J Biochem Cell Biol, 38(3): 313–316

DOI PMID

8
Huang C H, Kuo I C, Xu H, Lee Y S, Chua K Y (2003). Mite allergen induces allergic dermatitis with concomitant neurogenic inflammation in mouse. J Invest Dermatol, 121(2): 289–293

DOI PMID

9
Imai Y, Kondo A, Iizuka H, Maruyama T, Kurohane K (2006). Effects of phthalate esters on the sensitization phase of contact hypersensitivity induced by fluorescein isothiocyanate. Clin Exp Allergy, 36(11): 1462–1468

DOI PMID

10
Jonak C, Klosner G, Trautinger F (2009). Significance of heat shock proteins in the skin upon UV exposure. Front Biosci (Landmark Ed), 14(14): 4758–4768

DOI PMID

11
Kransler K M, Bachman A N, McKee R H (2012). A comprehensive review of intake estimates of di-isononyl phthalate (DINP) based on indirect exposure models and urinary biomonitoring data. Regul Toxicol Pharmacol, 62(2): 248–256

DOI PMID

12
Li J, Li L, Chen H, Chang Q, Liu X, Wu Y, Wei C, Li R, Kwan J K, Yeung K L, Xi Z, Lu Z, Yang X (2014). Application of vitamin E to antagonize SWCNTs-induced exacerbation of allergic asthma. Sci Rep, 4: 4275

DOI PMID

13
Li J, Li L, Zuo H, Ke C, Yan B, Wen H, Zhang Y, Yang X (2014). T-helper type-2 contact hypersensitivity of Balb/c mice aggravated by dibutyl phthalate via long-term dermal exposure. PLoS ONE, 9(2): e87887

DOI PMID

14
Luft P, Oostingh G J, Gruijthuijsen Y, Horejs-Hoeck J, Lehmann I, Duschl A (2008). Patulin influences the expression of Th1/Th2 cytokines by activated peripheral blood mononuclear cells and T cells through depletion of intracellular glutathione. Environ Toxicol, 23(1): 84–95

DOI PMID

15
Ma P, Wu Y, Zeng Q, Gan Y, Chen J, Ye X, Yang X (2013). Oxidative damage induced by chlorpyrifos in the hepatic and renal tissue of Kunming mice and the antioxidant role of vitamin E. Food Chem Toxicol, 58: 177–183

DOI PMID

16
Ma P, Yan B, Zeng Q, Liu X, Wu Y, Jiao M, Liu C, Wu J, Yang X (2014). Oral exposure of Kunming mice to diisononyl phthalate induces hepatic and renal tissue injury through the accumulation of ROS. Protective effect of melatonin. Food Chem Toxicol, 68: 247–256

DOI PMID

17
Matsue H, Edelbaum D, Shalhevet D, Mizumoto N, Yang C, Mummert M E, Oeda J, Masayasu H, Takashima A (2003). Generation and function of reactive oxygen species in dendritic cells during antigen presentation. J Immunol, 171(6): 3010–3018

DOI PMID

18
Mukherjee A, Haldar C, Vishwas D K (2014). Melatonin prevents dexamethasone-induced testicular oxidative stress and germ cell apoptosis in golden hamster, Mesocricetus auratus. Andrologia, 47(8 920–931 

DOI PMID

19
Novak N, Bieber T, Leung D Y (2003). Immune mechanisms leading to atopic dermatitis. J Allergy Clin Immunol, 112(6 Suppl): S128–S139

DOI PMID

20
Olsén L, Lind L, Lind P M (2012). Associations between circulating levels of bisphenol A and phthalate metabolites and coronary risk in the elderly. Ecotoxicol Environ Saf, 80: 179–183

DOI PMID

21
Rao M V, Chhunchha B (2010). Protective role of melatonin against the mercury induced oxidative stress in the rat thyroid. Food Chem Toxicol, 48(1): 7–10

DOI PMID

22
Reiter R J, Tan D X, Osuna C, Gitto E ( 2000b). Actions of melatonin in the reduction of oxidative stress. J Biomed Sci,7(6):444–58. nbsp;

DOI PMID

23
Reiter R J, Tan D X, Qi W, Manchester LC, Karbownik M, Calvo J R (2000a). Pharmacology and physiology of melatonin in the reduction of oxidative stress. Biol Signals Recept,9(3–4):160–71. 

DOI

24
Rosa F T, Freitas E C, Deminice R, Jordão A A, Marchini J S (2014). Oxidative stress and inflammation in obesity after taurine supplementation: a double-blind, placebo-controlled study. Eur J Nutr, 53(3): 823–830

DOI PMID

25
Sakhi A K, Lillegaard I T, Voorspoels S, Carlsen M H, Løken E B, Brantsæter A L, Haugen M, Meltzer H M, Thomsen C (2014). Concentrations of phthalates and bisphenol A in Norwegian foods and beverages and estimated dietary exposure in adults. Environ Int, 73: 259–269

DOI PMID

26
Shea K M, the American Academy of Pediatrics Committee on Environmental Health (2003). Pediatric exposure and potential toxicity  of  phthalate  plasticizers.  Pediatrics,  111(6 Pt 1):  1467–1474

DOI PMID

27
Shigeno T, Katakuse M, Fujita T, Mukoyama Y, Watanabe H (2009). Phthalate ester-induced thymic stromal lymphopoietin mediates allergic dermatitis in mice. Immunology, 128(Suppl 1): e849–e857

DOI PMID

28
Tsai M C, Chen W J, Tsai M S, Ching C H, Chuang J I (2011). Melatonin attenuates brain contusion-induced oxidative insult, inactivation of signal transducers and activators of transcription 1, and upregulation of suppressor of cytokine signaling-3 in rats. J Pineal Res, 51(2): 233–245

DOI PMID

29
Tsukahara H, Shibata R, Ohshima Y, Todoroki Y, Sato S, Ohta N, Hiraoka M, Yoshida A, Nishima S, Mayumi M (2003). Oxidative stress and altered antioxidant defenses in children with acute exacerbation of atopic dermatitis. Life Sci, 72(22): 2509–2516

DOI PMID

30
Yang G, Wright C J, Hinson M D, Fernando A P, Sengupta S, Biswas C, La P, Dennery P A (2014). Oxidative stress and inflammation modulate Rev-erbα signaling in the neonatal lung and affect circadian rhythmicity. Antioxid Redox Signal, 21(1): 17–32

DOI PMID

31
Zuo L, Otenbaker N P, Rose B A, Salisbury K S (2013). Molecular mechanisms of reactive oxygen species-related pulmonary inflammation and asthma. Mol Immunol, 56(1-2): 57–63

DOI PMID

Outlines

/