1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif 1212570_28446780.jpg logo_mu_cerne.gif Ekotoxikologie *Molekulární a buněčná toxikologie* *Toxicita látek ve vodních ekosystémech a ve vzduchu* Luděk Bláha, Klára Hilscherová, Pavel Babica a kol. RECETOX PřF MU Brno www.recetox.cz 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Bakalářky a diplomky •Endokrinní disruptory –„nové typy“ znečištění - léčiva, vonné látky, UV filtry, pesticidy –látky s vlivem na rozmnožování (reprodukční toxicita) –látky s vlivem na časný vývoj organismů (embryotoxicita) –látky ovlivňující kmenové buňky (karcinogenita) •Sinice a jejich toxiny •Směsi chemických látek •Kmenové buňky jako cíl toxických látek • •Hlavní otázky: –Hladiny a efekty - kde jsou?, v jakých koncentracích? –Jakým mechanismem působí? v buňkách in vitro –Účinky na vodní organismy? in vivo –Jaké jsou možnosti odstraňování? –Lze předpovídat (modelovat) účinky? –Možnosti sledování (estrogenita, senzory, kity pro praxi)? –Jak změnit legislativu – •Zapojení studentů –vždy řešení aktuálních vědeckých otázek ... spojených s reálnými problémy znečištění vody, vzduchu, potravin atd – 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Kidd, K.A. et al. 2007. Collapse of a fish population following exposure to a synthetic estrogen. Proceedings of the National Academy of Sciences 104(21):8897-8901 Controls +Ethinylestradiol 5 ng/L (!) 7 years 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif • • Nádrž Pilňok •Region Ostrava-Karviná Rak bahenní Pontastacus leptodactylus INTERSEX Samice s mužskými gonopody? Samec s vajíčky? Pilnok Reálný problém endokrinní disrupce v ČR 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Sedimenty •Pilňok •Referenční lokality Karviná, Steinlach (Německo) Extrakce Chemické analýzy In vitro účinky In vivo účinky pisec zespodu lok1_3Pilnok •Bláha et al. (2006) Environment International •Mazurová et al. (2008) Aquatic Toxicology •Mazurová et al. (2010) Journal of Soils and Sediments Integrované hodnocení 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Chemical contamination ? 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Organics (ng/g d.w.) Pilnok Karvina Steinlach Dřevnice Morava 16 PAHs 18420 10075 422 9427 5263 S PCBs 18.7 6.7 0.86 14.8 13.6 S DDTs 1.7 2.8 0.33 5.8 22.4 •High concentrations of PAHs in PILNOK •Other POPs (PCBs, OCPs) ~ low-average 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Metals (mg/g d.w.) Pilnok Karvina Steinlach Pb 47 109 3.5 Cu 29.1 31 2.9 Zn 45.7 86 21.5 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Effects in vitro ? 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Reporterové (GMO) testy s luciferázou savčí buňky, kvasinky, umělé in vitro systémy Nástroje pro sledování endokrinní disrupce - aktivace jaderných receptorů - Série detekčních systémů pro: Estrogenita Androgenita Dioxinová toxicita Retinoidní toxicita Genotoxicita 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif MVLN bioassay •PILNOK estrogenic •Reference sediments - no effects 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif In vivo effects? pisec zespodu 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Assesment of in vivo effects pisec zespodu •Potamopyrgus antipodarum •2,5,8 weeks: mortality, embryos, hsp70 Gammarus fossarum 12 weeks: mortality, juveniles, histopathology 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Pilňok zvyšuje počty a velikost F1 juvenilů 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Pilňok (sedimenty i extrakty) stimulují produkci embryí week 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Chemické látky vs. ED-toxicita ve vzduchu Chemické analýzy: +/- žádné trendy, žádné velké rozdíly mezi oblastmi, 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif BIOTESTY … velké rozdíly v EFEKTECH ! Které „nové“ (neměřené) látky jsou odpovědné za pozorované účinky ? 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Co to všechno znamená ? Závěry ? •V prostředí jsou nebezpečné chemické látky, které chemické analýzy nedokážou postihnout, protože ... –nesledují se –velmi nízké koncentrace – nelze je stanovit • •ALE: lze je měřit biologickými detekčními nástroji àzavést biologické testování do monitoringu: àpraktický dopad na kvalitu života (člověka a organismů v přírodě) 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif SINICE (CYANOBAKTERIE) • masový rozvoj sinic = závažný problém: • komplikace při využívání nádrží (vodárenství, rekreace, chov ryb) • nebezpečí pro ostatní živé organismy algpit09 BRNO10_99 ZELIVKA9_99 Ø negativní vliv na chemismus vody (kyslík, pH, ) Ø produkce pachů, pachutí Ø produkce CYANOTOXINŮ – látky toxické či jinak biologicky aktivní 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Microcystiny Nodularin … peptidy Cylindrospermopsin Anatoxin-a Saxitoxin LPS Cyanotoxiny … 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Toxicita microcystinů •Akutní letální toxicita …. 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Ekotoxicita sinic Reproduction (natality) Control Spinach Bloom biomass Fraction: MCs Fraction: non-MCs JAREK-predni-strana Extract 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Vliv sinic na vývoj žab Účinky nelze jednoduše spojit se známými toxiny à Nové látky? à Jak vypadají? à Jak působí 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Kontrolní 5 denní embryo zebřičky Danio rerio ISO-A-3C ISPRA-A-C-6c Směs 14 chemických látek - všechny v bezpečných koncentracích Jsou limity pro chemické látky opravdu bezpečné ? 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Kmenové buňky (Dr. Babica) 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Kmenové buňky (Dr. Babica) apoptotic blebbing necrosis early apoptosis late apoptosis Figure 4: Upper panel: Detection of apoptosis and necrosis in WB-F344 cell culture upon nocodazole treatment (500 ng/mL, 16 h). Apoptotic cells were stained with Annexin-V-FLUOS (green fluorescence), whereas dead cells with compromised membrane integrity were stained with propidium iodide (red fluorescence). Lower panel: Effect of oncogene-activation (neu, myc, src) on the initial adhesion of WB cells evaluated by RTCA xCelligence SP. 1212569_21823227.jpg logo_mu_cerne.gif Bakalářky a diplomky •Endokrinní disruptory –„nové typy“ znečištění - léčiva, vonné látky, UV filtry, pesticidy –látky s vlivem na rozmnožování (reprodukční toxicita) –látky s vlivem na časný vývoj organismů (embryotoxicita) –látky ovlivňující kmenové buňky (karcinogenita) •Sinice a jejich toxiny •Směsi chemických látek • •Hlavní otázky: –Hladiny a efekty - kde jsou?, v jakých koncentracích? –Jakým mechanismem působí? v buňkách in vitro –Účinky na vodní organismy? in vivo –Jaké jsou možnosti odstraňování? –Lze předpovídat (modelovat) účinky? –Možnosti sledování (estrogenita, senzory, kity pro praxi)? –Jak změnit legislativu – •Zapojení studentů –vždy řešení aktuálních vědeckých otázek ... spojených s reálnými problémy znečištění vody, vzduchu, potravin atd – Díky za pozornost, kdykoliv se ozvěte blaha@recetox.muni.cz