Hodnocení toxicity směsí ■ Toxicita směsí kontaminantů není jednoduše predikovatelná z toxicity jednotlivých látek ■ Jediná spolehlivá cesta hodnocení toxicity směsí je testování založené na porozumění mechanismů působení jednotlivých složek směsi -predikce jejich působení ■ Toxicita směsí je velmi důležitá, neboť v prostředí jsou látky ve směsích Testování toxicity látek 1) Jednotlivé látky 2) Komplexní environmentálni směsi 3) Modelové směsi (definované složení) 4) Interakce látek ve směsi Testování jednotlivých látek ■ Známé koncentrace, vlastnosti, účinky ■ Snadné provedení i Snadné vyhodnocení ■ Interakce s dalšími látkami??? Komplexní environmentálni směsi i Mnoho látek v jedné směsi, také dosud neznámé a neprostudované látky ■ Různé mechanismy toxicity a různé účinky těchto látek ■ Neznámé interakce látek ve směsi Modelové směsi ■ Definované složení ■ Známé účinky a vlastnosti studovaných látek i Známé mechanismy toxicity ■ Vhodné ke studiu interakcí mezi jednotlivými látkami Působení látek ve směsích Aditivita - Toxicita směsi toxikantu A a B je stejná jako suma toxicit toxikantu A a B působících samostatně Antagonismus - Toxicita směsi toxikantu A a B je nižší než suma toxicit toxikantu A a B působících samostatně Synergismus - Toxicita směsi toxikantu A a B je vyšší než suma toxicit toxikantu A a B působících samostatně Potenciace - Jedna chemikálie, která samostatně není toxická, zvyšuje toxicitu další chemikálie ve směsi 1.4 -r 1.2 1 Synergismus 0.8 - 0.6 - 0.4 - 0.2 - 0 Aditivita Antagonismus 1TUA 1TUB 0.5TUA+ 0.5TUA+ 0.5TUA+ 0.5 TU B 0.5 TU B 0.5 TU B Testování xenoestrogenity modelových směsí ■ Nejčastěji testovány modelové směsi farmak, PAHs, PCBs ■ Látky působí stejným mechanismem (vazba na ER) ■ Predikce aditivních efektů směsí (CA) i Koncentračně-adiční model (CA) Koncentračně-adiční model (CA) ■ Předpokladem pro jeho použití je stejný mechanismus účinků jednotlivých látek ve směsi (např. vazba na receptor) ■ Principem této metody je možnost nahrazení jedné látky ve směsi druhou látkou ■ Každá jednotlivá látka tak přispívá k účinku směsi v poměru k její koncentraci, nikoli účinku! ■ Stejný princip je i základem pro výpočet TEQ při posuzování účinků environmentálních směsí Další modely pro predikci účinku směsí Model nezávislého působení (independent action, IA) -látky způsobují daný účinek nezávisle na sobě -jiným mechanismem Model součtu účinků (ES, effect summation) -možno použít pouze v případě lineární odpovědi u křivek dávka-odpověď pro jednotlivé látky Model nezávislého působení Naměřené a predikované účinky směsi 16 biocidů působících různými mechanismy v testu toxicity u řas Zatímco model CA (čárkovaně) nadhodnocuje účinky směsi, model IA (plná čára) odpovídá naměřeným hodnotám -J—IK 1 10 Total Concentration (umol/LJ 100 Fig. 3. Observed and prcdicted algal toxicity of mixtures of 16 dissimilarly acting substances. (A) Mixturt: 1: components mixed in the ratio of their individual EC 50 values. (B) Mix Lure 2: components mixed in the ratio of their individual EC] values. (•) experimentally observed toxicity; (O) controls; (■--) prediction according to concentration addition; (—) prediction according to independent action. M. Faust et al. / Aquatic Toxicology 63 (2003) 43-63 Testování xenoestrogenity modelových směsí Příklad: Testování účinků 10 xenoestrogenních látek ve směsi (testy na kvasinkách) £ 0.8 1 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ES CA MIX Compound Již nízké neúčinné koncentrace jednotlivých látek mohou ve směsi způsobovat významný účinek! Zatímco podle predikce založené na koncentračně-adičním modelu (CA) jsou efekty aditivní, podle modelu součtu účinků (ES) by se jednalo o významný Synergismus!! Rajapakse et al./ Environ Health Perspect 110:917-921 (2002) Aktivita dioxinového typu ■ U aktivity dioxinového typu je často používán u environmentálních směsí koncept toxických ekvivalentů (TEQ), vypočítaných jako suma příspěvků jednotlivých látek z koncentrací jednotlivých polutantů a jejich toxických ekvivalentních faktoru (TEF) či relativních potencí (RP), které určují, kolikrát je látka méně toxická, než nejtoxičtější 2,3,7,8-TCDD TEQ (vzorek) [ng/g] = X clátka [ng/g] * TEFlátka ■ Platí ale pouze pro toxicitu zprostředkovanou aktivací AhR. Některé studie využívají tento koncept také při hodnocení aktivit modelových směsí dioxinově aktivních látek Aktivita dioxinového typu u modelových směsí PAHs i Př. Binární a ternární směsi PAHs - naše studie i Potvrzení aditivních účinků na testech s kvasinkami i se savčími buňkami a to podle modelu koncentračně-adičního ■ Při srovnání s modelem ES (effect summation, součet účinků) je zjevné, že tento model většinou nadhodnocuje účinky modelových směsí Aktivita dioxinového typu u modelových směsí PAHs Kvasinkový model H4IIE.IUC 250 £200 1150 «.100 03 se 50 D naměřené hodnoty ■ koncentračně-adiční model D součet účinků run 0.3nM 3nM 30nM 900nM 2700nM BaA+BaP+F 200 -, S 160 Co E Q 120 Q O >- 80 ii-o £ 40 A D naměřené hodnoty ■ koncentračně-adiční model D součet účinků T T T T T T T T T T T U 3nM 30nM 150nM 300nM BaA+BaP+DBA 900nM Shrnutí ■ Pro správnou predikci účinků modelových směsí látek je potřeba dobře znát mechanismus účinku jednotlivých látek i jejich fyzikálně-chemické vlastnosti ■ Pro látky působící stejným mechanismem účinku se jeví jako vhodný pro predikci aditivity koncentračně-adiční (CA) model ■ Pro látky působící odlišným mechanismem je vhodný spíše model nezávislého působení (IA) ■ Model součtu účinků (ES) - často nadhodnocuje, použitelný pouze v v úzkém lineárním rozmezí odpovědí pro jednotlivé látky