Dental Materials Journal 2017; 36(5): 638–646

NAC ameliorates dental composite-induced DNA double-strand breaks and chromatin condensation

Panorea STYLLOU1,2, Marianthi STYLLOU1,2, Reinhard HICKEL1, Christof HÖGG1,2, Franz Xaver REICHL1,2 and Harry SCHERTHAN3

1 Department of Operative/Restorative Dentistry, Periodontology and Pedodontics, Ludwig-Maximilians-University of Munich, Goethestr. 70, 80336
Munich, Germany
2 Walther-Straub-Institute of Pharmacology and Toxicology, Ludwig-Maximilians-University of Munich, Nußbaumstraße 26, 80336 Munich, Germany
3 Bundeswehr Institute of Radiobiology affil. to the University of Ulm, Neuherbergstrasse 11, 80937 Munich, Germany
Corresponding author, Panorea STYLLOU; E-mail: PanoreaStyllou@gmx.de

Abstract

Released (co)monomers from dental composite components can induce DNA damage of which DNA double-strand breaks (DSBs)
threaten genome integrity. Here, we tested whether the administration of the antioxidant N-acetylcysteine (NAC) is able to
reduce the dental composite-induced DSBs in primary human gingiva fibroblasts. The dental composites Bis-GMA (bisphenol-Aglycerolate dimethacrylate), GMA (glycidyl methacrylate), HEMA (2-hydroxyethyl methacrylate) and TEGDMA (triethyleneglycol
dimethacrylate) were found to induce co-localizing microscopic nuclear foci numbers of the DSB markers γ-H2AX and 53BP1 per cell
in the order: GMA>Bis-GMA>TEGDMA>HEMA. Supplementation of (co)monomer-containing culture medium with NAC led to a
significant reduction of resin-induced DSBs as well as to an amelioration of dental monomer-induced nuclear chromatin condensation
in gingival fibroblasts. Thus, antioxidant treatment can reduce radical-induced chromatin and DNA damage and open avenues to
mitigate genotoxic effects of dental composite compounds

Keywords: NAC, DNA damage, γ-H2AX, 53BP1, Chromatin

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Dental Materials Journal 2017; 36(5): 638–646

NAC verbessert zahnmedizinisch bedingte DNA-Doppelstrangbrüche und Chromatinkondensation

Panorea STYLLOU1,2, Marianthi STYLLOU1,2, Reinhard HICKEL1, Christof HÖGG1,2, Franz Xaver REICHL1,2 and Harry SCHERTHAN3

1 Department of Operative/Restorative Dentistry, Periodontology and Pedodontics, Ludwig-Maximilians-University of Munich, Goethestr. 70, 80336
Munich, Germany
2 Walther-Straub-Institute of Pharmacology and Toxicology, Ludwig-Maximilians-University of Munich, Nußbaumstraße 26, 80336 Munich, Germany
3 Bundeswehr Institute of Radiobiology affil. to the University of Ulm, Neuherbergstrasse 11, 80937 Munich, Germany
Corresponding author, Panorea STYLLOU; E-mail: PanoreaStyllou@gmx.de

Freigesetzte (Co-)Monomere aus dentalen Kompositkomponenten können DNA-Schäden hervorrufen, von denen DNA Doppelstrangbrüche (DSBs) die Integrität des Genoms bedrohen. Hier haben wir getestet, ob die Verabreichung des Antioxidans N Acetylcystein (NAC) in der Lage ist DSBs in primären menschlichen Gingiva-Fibroblasten zu reduzieren. Die Dentalkomposite Bis-GMA (Bisphenol-Aglycerolat-Dimethacrylat), GMA (Glycidylmethacrylat), HEMA (2-Hydroxyethylmethacrylat) und TEGDMA (Triethylenglykol Dimethacrylat) induzierten ko-lokalisierende mikroskopische Kernfoci Anzahl der DSB-Marker γ-H2AX und 53BP1 pro Zelle in der Reihenfolge: GMA>Bis-GMA>TEGDMA>HEMA. Die Ergänzung des (co)monomerhaltigen Kulturmediums mit NAC führte zu einer zu einer signifikanten Verringerung der Harz-induzierten DSBs sowie zu einer Verbesserung der Zahnmonomer induzierten Kernchromatinkondensation in gingivalen Fibroblasten. Somit kann eine Behandlung mit Antioxidantien die durch Radikale verursachten Chromatin- und DNA-Schäden reduzieren und Möglichkeiten eröffnen, die genotoxische Wirkungen von dentalen Kompositverbindungen abzuschwächen