Research centre R ENVIRONMENTAL CHEMISTRY AMD E C OTO XI CO L Ekotoxikologie na PřF MU = hodnocení biologického vlivu stresorú od molekulární a buněčné úrovně až po úroveň systémovou • Odběry vzorku, terénní studie, laboratorní studie • Hodnocení toxicity vzorků, j ej ich kontaminace • Studium mechanismů toxicity i neletálních účinků na různých trofických úrovních • Celá řada ekotoxikologických modelů >Biochemická, molekulární a buněčná ekotoxikologie a genotoxikologie > Ekotoxikologie vodního prostředí Ekotoxikologie půdního prostředí Centrum pro cyanobakterie a jejich toxiny Hodnocení environmentálních rizik, analýzy dat LUJSI Research centre R ENVIRONMENTAL CHEMISTRY AND ECOTOXICOĽ Biochemická, molekulární a buněčná ekotoxikologie a genotoxikologie v RECETOX £ * \ ^E*S/^ CD ^ *tP ^4NA ^ ^ in CO Individuum LtJllllKlüi Parametry populace I Společenstvo Strukturní a funkční diverzita Homeo stáze a homeorhéza Nespecifická toxicita Letální účinek Subletální účinek Vitalita/mortalita Růst/inhibice nepolární narkóza polární narkóza blokování respiračního řetězce inhibitor AchE poškození CNS ... lull Biochemická, molekulární a buněčná ekotoxikologie a senotoxikolosie studium buněčných a biochemických mechanismů působení toxických látek studium mechanismů ekotoxicity i specifických neletálních účinků environmentálních polutantů, chronických typů toxicity využití in vitro testů specifických mechanismů toxicity a genotoxicity mechanismy působení persistentních organických polutantů (POPs) a cyanotoxinů produkovaných sinicemi při rozvoji vodního květu In vivo biochemická ekotoxikologie In vitro toxikologie - Speciální ekotoxikologicke biotesty - in vitro standardní testy (normy ISO, ČSN, USEPA) optimalizace/vývoj nových testů Toxicita Specifické mechanismy neletálních účinků > Genotoxicita > Dioxinová aktivita > Mechanismy endokrinní disrupce - estrogenita, androgenita > Imunotoxicita > Biochemická ekotoxicita Testování čistých látek (environmentálni polutanty) modelových směsí komplexních environmentálních extraktů (voda, sedimenty, půda,vzduch, prachové částice, ...) Q ' * ™ H v Sl i m^ J 1 In vitro toxikologie In vitro testy pro hodnocení toxicity, genotoxicity i specifických mechanismů neletálních účinků individuálních polutantů a jejich směsí Testy na původních či geneticky modifikovaných prokaryotických či eukaryotických buňkách 7, UVAE %inirj uSUH : ,-í#|. HM^ TESTY NA TKÁŇOVÝCH KULTURÁCH (Laboratoř tkáňových kultur) ■ Nespecifické skriningove testy toxicity -Rychlá odpověď -Miniaturizace testů Bakterie, kvasinky, živočišné buňky > < s m ~T J ? ! B j i^T „Možná, že se vám pane doktore zdá, že tady nikdo není. Ale já ji tuším, tu bestii bakteriální!" Kresba © Pavel Kantorek Praktická aplikace baterie screeningových testů Hodnocení nebezpečnosti chemických látek vstupujících do reálného prostředí A Hodnocení nebezpečnosti čistých chemických látek ^řesná identifikace nebezpečnosti studované látky Úplné závislosti "dávka-účinek" Hodnocení nebezpečnosti látek, které jsou v laboratorních podmínkách aplikovány do studovaných reálných vzorků Testy reálné BIODOSTUPNOSTI (schopnosti inaktivace chemických látek) (SSBA) Testy na screeningový odhad "bezpečné dávky" (PNEC) Z podrobných analýz baterie lze provést odhad této předpovídané dávky bez nepříznivého vlivu pro procaryota PEC / PNEC PEC.. .předpokládaná env. koncentrace (nutné chemické analýzy a detailní separační techniky) TOXICITA GENOTOXICITA Analýza komplexní odpovědi mikroorganismu na přítomnost vzorku Interpretace se srovnáním s výsledky chemických analýz Mobil ni äst Toxicita vodného výluhu - ve vodě rozpustná (mobilní) část kontaminace Kontaktní test toxicity- biodostupná část kontaminace Toxicita organického extraktu - celková (extrahovatelna část) kontaminace Microtox - vodný výluh bodová sídla — silnice — vodstvot □ vodní plochy J—-L železnice plošná sídla lesy ■ 1_MICF l]2_MICF ■ 3_MICF ■ 4_MICF Microtox - organický extrakt rt)a topfiiy STP kontaktní test Skríningové testy toxicity - aplikace testů na prokaryotických mikroorganismech TICKA EKOTOXIKOLOGIE studium mutagenních účinků chemických látek a záření v ŽP Princip testu: Eukaryotic cells GreenScreen® test for genotoxicity Mutagen monitor Chemical to be tested Experimental DesignV Test Sample Btue laser Bright green gfov-r reveals possible Carcinogens Yeast ceir DNA Damage + DNA repair gene Jelly Fish gene produces fluorescent protein whenever DMA repair gene is activated I I 1 3SAFE TOXIC DNA Repair Fluorescent Gene Promoter Protein Gene \ /-j Genetic modification -) GENOTOXIC Endokrinní disruptory SS nteza normonu Transport hormonů J L Inte *lkl prašan In vitro modely pro studium specifických účinků toxikantů Působení látek přes specifické receptory Modely - transgenní buňky a kvasinky dioxinový receptor estrogenní receptor androgenní receptor retinoidní receptor Model pro studium ovlivnění produkce hormonů Cholesterol \ CYP11A -* CYP17 Pregnenolon ^^ 170H-Pregnenolon j CYP17 -^ DHEA +3P-HSD +3ß-HSD j; ±3ß-HSD CYP17 Progesteron ^^ 170H-Progesteron i CYP17 —► Androstenedion CYP21 # * CYP21 ij O 17P-HSD 11 Deoxy-kortikosteron 11-Deoxykortisol j Testosteron CYP11B1 * * CYP11B1 ij # cypt9 Kortikosteron Kortisol :■ 17ß-Estradiol CYP11B2 # Aldosteron y Kůra nadledvir i Gonádv Model s reportérovým genem zxf&x- ^"juciferázaj^ ^- ^ RESEARCH CENTRE R ENVIRONMENTAL CHEMISTRY AND ECOTOXICOLOGY Endokrinní disrupce (ED) = narušení hormonální rovnováhy organismů s potenciálními negativními následky pro celkovou homeostázu, reprodukční, vývojové a behaviorálních funkce Problém: Vysoký výskyt intersexu (17%) v populaci raka bahenního Pontastacus fsyn. Astacus) leptodactylus na lokalitě v Ostravské oblasti Odebrány sedimenty - testovány v celé řadě testů - vliv na reprodukci in vivo, ovlivnění hormonálních receptom, Hi HEfK t Huminové látky (HS) Přirozený výskyt ve vodách i půdách Humifikace - vznik HS z neživé organické hmoty vykazují nepřímé i přímé biologické účinky - výzkum mechanismu působení - změny působení pod vlivem slunečního záření Rio Negro us Ozařování HS or \ www.brics.dk/-brabrand/brasil2004/ www.medicinar.mef.hr/galerija/s_kolega 1/3 .htm Biochemické mechanismy ekotoxicit Xenobiotika environmentálni pol uta n ty agrochemikálie Eliminace UDPGTs Bioaktivace PHS LPO P45 elektrofily - volné radikály Reaktivní kyslíkové ad i ká Cílové molekuly DNA proteiny lipidy Poškození adukty oxidace Teratogen ita Malformace p>^ er cd OQ 7? CD v» CYP11B2 17PHSD4 1 1 1 1 1 3ßHSD2 CYP11B2 17ßHSD4 121 17ßHSDl 136 ß-actin 100 17ßHSD2 135 MW marker Fluorescence N N) ŕ Oi CO O M ** DDDDDDDDD ■ • I I I I I • ■ Fluorescence -if ' ' tii:' ' üv; ?sd D D D D D D D D -I------1------1------1— Moderní přístupy studia biochemických a buněčných mechanismů - využití metod: > Biochemie > Imunologie > Molekulární biologie > Mikrobiologie > Analytické chemie !!! Možnost zajímavých bakalářských, diplomových a doktorských projektů i pro absolventy bakalářského či magisterského studia jiných biologických či chemických oborů i IL RECETOX Kamenice 126/3, Brno - Bohunice, 5.patro Tel: 549 493 256, 776 741 900 Fax: 549 492 840 E-mail: hilscherova@recetox.muni.cz www.recetox.muni.cz www.recetox.muni.cz/studium Přijdte se k nám podívat!