Rámcové směrnice pro vody • WFD – pro vnitrozemské vody/MSFD – pro moře • Řídící orgány EU – sjednocený přístup k monitoringu • Dobrý ekologický a chemický stav všech vodních tělěs důležitý monitoring aktuálního stavu “it is desirable to introduce other techniques for improving the quality of the assessment and to benefit from resource saving developments, as they become available”. Wernersson et al. , 2014 V pokynech CIS stojí: Základní cíle „effect-based“ metod pro monitoring • screeningové metody • systémy včasného varování • zohledňovat efekty celých směsí • poskytovat doplňující informace při hodnocení kvality vod Typy effect-based metod pro monitoring • In vitro a In vivo biotesty •Biomarkery •Ekologické indikátory chemického znečištění In vitro • transfekované buněčné linie s reportétovým genem • efekty celých směsí oproti pozitivní kontrole výjádřeny v chemických ekvivalentech • levná metoda pro screenning velkého počtu látek vhodná pro screeningové účely monitorovacích programů Název linie Mechanismus působení AR CALUX Androgenní aktivita (AR) DR CALUX Vazba na aryl uhlovodíkový receptor (AH) ER CALUX Estrogení aktivita (ER) GR CALUX Glucokortikoidní aktivita (GR) TRb CALUX Tyroidní aktivita (TR) YES Estrogenní aktivita (ER) Ames Genotoxicita/mutagenita ABC Antibiotická aktivita In vivo • vždy na živých organismech, v laboratorních podmínkách • odpověď celého organismu hodnoceny vysoce relevantní endpointy • nutné testovat na více trofických úrovních (mortalita, růst, mobilita,..) Typy effect-based metod pro monitoring • In vitro a In vivo biotesty • Biomarkery •Ekologické indikátory chemického znečištění Biomarkery • pouze na živých jedincích v terénu • dělí se na biomarkery: specifickéXobecné nebo expoziceXefektu •Sledují fyziologické, biochemické, histologické či morfologické změny (např: produkce spec. enzymu) • vhodný a efektivní přístup pro monitoring Některé biomarkery již zavedeny při monitoringu a hodnocení rizik Biomarker Popis Odpověď na typy látek EROD Biotransformační enzym indukovaný planárními uhlovodíky PCBs, PAHs a látky dioxinového typu AChE Acetylcholinesteráza Enzym, který se účastní přenosu nervového vzruchu Organofosfáty, karbamáty a podobné molekuly VTG Vitellogenin Prekurzor vaječného žloutku, normálně syntetizován u samic ryb Estrogenní endokrinně disruptivní látky MT Metallotionein Vazba kovů zapojená v ochraně proti oxidativnímu stresu Těžké kovy a induktory oxidativního stresu DNA dukty Změny DNA struktury, které mohou narušit funkci DNA Genotoxické látky typů PAHs a jiné organické polutanty Imposex Změna mužský pohlavních znaků na ženské TBT Mikrojadérka Poškození genetického materiálu organismu Látky způsobující permanentní a dědičné DNA zlomy Typy effect-based metod pro monitoring • In vitro a In vivo biotesty • Biomarkery •Ekologické indikátory chemického znečištění SPEAR (SPEcies At Risk) • biologické indexy (modely) •hodnotí dopady na úrovni populace či společenstva • sledují změny ve funkčnosti společenstev, které mohou být způsobeny polutanty PICT (polution-induced comunity tolerance) Další metody… EDA (Effect-directed analysis) • analyzuje pouze aktivní frakci z tisíce látek ve vzorku • extrakce, vyčištění, frakcionace, biotest a chemická analýza zahrnující zjištění struktury a její potvrzení • výstupem konkrétní látky OMICS • předpokládáné technologie budoucnosti pro monitoring • využití genomiky, proteomiky, metagenomiky a metabolomoniky při studiu efektů látek •Mohou přinést info o: molekulárních biomarkrech, mechanismech působení, odhad původní lokality organismu Případové studie Laxsjön – průzkum kontaminace sedimentu s využitím in vitro biotestů a chemických analýz Švédské jezero Laxsjön Porovnání in vitro biotestů s chemickými analýzami Studium kontaminace sedimentů In vitro biotesty ukazují kumulativní efekty všech přítomných látek Je třeba využívat obou metod Vývoj multibiomarkerového přístupu k identifikaci původu abnormalit u ryb ve Francouzské řece přijímající městské a průmyslové odpadní vody • zjištěny otoky břicha u ryb a jiné abnormality • cíl studije – analyzovat původce abnormalit • VTG, EROD, CYP3A, GST, AChE • studie doplněna o EDA – zjištění konkrétních látek Využití multibiomarkerového přístupu