Látky poškozující hormonální systém (Endocrine disruptors)

Hormony

Funkce endokrinního systému spočívá v převodu široké škály vnějších podnětů na chemické signály - hormony

Hormon po navázání na příslušný receptor vyvolá expresi genu a tvorbu odpovídajícího proteinu, případně aktivuje membránově vázaný enzym

Typy hormonů

autokrinní – působí na buňku, která ho uvolnila

parakrinní – působí na nejbližší okolí buňky, která ho uvolnila

endokrinní – působí na vzdálené buňky

Buňka uvolňující hormon

Krevní řečiště

Cílová buňka

Cílová buňka

Hypofýza

Žlázy s vnitřní sekrecí

Příštítná žláza

Štítná žláza

Brzlík

Nadledvinky

Slinivka

Vaječníky

Varlata

Hypofýza



Štítná žláza

Brzlík

Nadledvinky

Slinivka

Vaječníky

Varlata

LH (Luteinizační hormon) indukce tvorby testosteronu v

Leydigových buňkách varlat indukce ovulace stimulace tvorby estrogenu a

progesteronu ve vaječníkách (Corpus luteum)

FSH (Folikuly stimulující hormon) stimulace androgenů u mužů

a estrogenů u žen podpora spermatogeneze ve

varlatech

ACTH (Adrenokortikotropní hormon) stimulace tvorby glukokortikoidů

v kůře nadledvin

Hypofýza



Štítná žláza

Brzlík

Nadledvinky

Slinivka

Vaječníky

Varlata

PTH (Parathohormon) regulace hladiny Ca2+ v krvi,

metabolismus vitamínu D

T4 (Thyroxin) a T3 (Trijodothyronin) vliv na rychlost metabolismu buněk vliv na syntézu proteinů regulace růstu dlouhých kostí termoregulace vývoj nervové soustavy vliv na účinnost katecholaminů (adrenalin)

Thymosiny regulace tvorby T-lymfocytů vliv na funkci imunitního

systému

Hypofýza



Štítná žláza

Brzlík

Nadledvinky

Slinivka

Vaječníky

Varlata

Kortikosteroidní hormonyKortizol tvorba stimulována ACTH z hypofýzy ustavení homeostáze po stresu indukce metabolismu proteinů a lipidů – nárůst koncentrace glukózy v krvi stimulace tvorby žaludečních šťáv vliv na pohyb vody, Na+ a K+

snížení aktivity imunitního systému – protizánětlivý účinek negativní vliv na růst kostí podíl na funkci krátkodobé paměti, negativní vliv na krátkodobou paměť zvýšení krevního tlaku

Aldosteron stimulace reabsorpce vody a Na+ v

ledvinách stimulace vylučování K+

zvyšování objemu a tím i tlaku krve

Hypofýza



Štítná žláza

Brzlík

Nadledvinky

Slinivka

Vaječníky

Varlata

KatecholaminyAdrenalin hormon, neurotransmiter řízení reakce na intenzivní stres („fight or flight“ reaction) zrychlení srdeční činnosti a zvýšení systolického objemu zúžení cév v kůži a trávícím traktu, roztažení cév ve svalech roztažení zornic urychlení katabolismu glykogenu – zvýšení koncentrace krevní glukózy potlačení funkce imunitního systému

Noradrenalin jako adrenalin psychoaktivní efekt –

stimulace center pozornosti a reakce

Hypofýza



Štítná žláza

Brzlík

Nadledvinky

Slinivka

Vaječníky

Varlata

Glukagon -buňky Langerhansových ostrůvků indukce rozkladu glykogenu na

glukózu stimulace uvolňování inzulinu

Inzulin -buňky Langerhansových ostrůvků stimuluje příjem glukózy buňkami –

podporuje tvorbu glykogenu blokuje využívání tuku jako zdroje energie

Somatostatin -buňky Langerhansových ostrůvků potlačuje uvolňování celé řady

hormonů – růstový, TSH (thyroid stimulating hormon), inzulin, glukagon apod.

Hypofýza



Štítná žláza

Brzlík

Nadledvinky

Slinivka

Vaječníky

Varlata

Estrogeny

E1 - estron vylučován zejména v průběhu

menopauzy

E2 - estradiol hlavní ženský pohlavní hormon

mimo období těhotenství

E3 - estriol vylučován v období těhotenství

E1

E2

E3

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/d/dd/Estriol_v2.png

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/7/7d/Estradiol2.png

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/7/77/Estrone2.png

Estrogeny estrogeny vznikají z metabolizací androstenedionu buď přímo nebo přes meziprodukt testosteron

nachází se jak v mužském tak ženském těle u žen řídí menstruační cyklus a rozvoj sekundárních pohlavních znaků (růstový hormon prsů) u mužů ovlivňují dozrávání spermatu a libido

podpora růstu vaječníkových folikulů a zvýšení motility vejcovodů cyklické změny endometria (vnitřní membrána dělohy), krčku a pochvy zvýšení průtoku krve dělohou

snížení produkce FSH (negativní zpětná vazba) proteoanabolický účinek

řídnutí sekretu mazových žláz – inhibice tvorby komedonů snižování hladiny cholesterolu

Progesteron fyziologické funkce progesteronu ovlivněny hladinou estrogenů estrogeny zvyšují počet receptorů pro progesteron progesteron je antagonistou receptorů pro aldosteron inhibiční účinek progesteronu na uvolňování LH v hypofýze

progestační změny v endometriu (sekreční fáze) umožňující zachycení a vývoj embrya a cyklické změny děložního krčku snižuje citlivost buněk myometria na oxytocin – snížení kontraktivity hladkého děložního svalstva potlačení funkce imunitního systému potlačení laktace během těhotenství

způsobuje zvýšení tělesné teploty, stimuluje alveolární dýchání

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6d/Progesteron.svg

Testosteron

Hypofýza



Štítná žláza

Brzlík

Nadledvinky

Slinivka

Vaječníky

Varlata

zpětnovazebné působení na sekreci LH vývin a udržování mužských sekundárních pohlavních znaků možný vliv na projevy agrese spolu s FSH udržuje spermatogenezi anabolické účinky podporuje růst kostí, zabraňuje osteoporóze

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fe/Testosterone.svg

Řízení sekrece hormonů

sekrece daného hormonu ovlivněna jiným hormonem


sekrece daného hormonu řízena nervovou soustavou

stress nebo fyzická námaha vede k aktivaci sympatetického oddílu autonomního nervového systému

neurony sympatiku vyvolají sekreci adrenalinu a noradrenalinu ve dřeni nadledvin

s odezníváním stresového stimulu, klesá aktivita sympatiku a tím i sekrece hormonů


sekrece hormonu řízena látkou nehormonální povahy

zvýšená koncentrace glukózy stimuluje slinivku břišní k sekreci insulinu

insulin urychlí vstřebání glukózy do svalové tkáně

snížení koncentrace glukózy v krvi vede ke snížení sekrece insulinu

Chemická struktura hormonů

Biogenní aminy (deriváty tyrosinu)

hormony štítné žlázy

thyroxin

trijodothyronin

katecholaminy

adrenalin

noradrenalin

Tyrosin

Deriváty tyrosinu

Adrenalin

NoradrenalinTetrajodthyronin

Trijothyronin

Cholesterol


Steroidní hormony (deriváty cholesterolu)

hormony dřeně nadledvin

mineralokortikoidy

glukokortikoidy

gonadotropní hormony androgeny estrogeny progestiny

Steroidní hormony

Aldosteron

Kortisol Progesteron

Estradiol

Lintelmann J., Katayama A., Kurihara N., Shore L., Wenzel A., Pure Appl. Chem., Vol. 75, No. 5, pp. 631–681, 2003.


Glykoproteiny

hormony hypofýzy

LH (Luteinizační hormon)

FSH (Folikuly stimulující hormon)

TSH (Štítnou žlázu stimulující hormon)

Polypeptidy a krátké proteiny

hypothalamus hormony řídící hypofýzu

ledviny

EPO (Erithropoietin)

reprodukční orgány

inhibin

hypofýza

ACTH (Adenokortikotropní hormon)

GH (Růstový hormon)

slinivka

inzulin

glukagon

Mechanismus účinku hormonů

V tucích rozpustné steroidní hormony a hormony štítné žlázy

receptory těchto hormonů se nacházejí buď v cytosolu buněk, nebo v jejich jádře

hormon se naváže na receptor v cytosolu a H-R (hormon-receptor) komplex přestoupí do jádra, případně hormon prostoupí do jádra, kde se vytvoří H-R komplex

H-R komplex se naváže na DNA v promotorovém úseku příslušného genu - následuje aktivace genu, spustí se přepis (transkripce) genu do m-RNA

následuje translace - vznik nového proteinu v ribosomech

mechanismus může fungovat i jako inhibiční

Mechanismus účinku hormonů

Peptidy a ve vodě rozpustné aminy

hormon se naváže na membránově vázaný receptor spojený s G-proteinem

aktivace G-proteinu, aktivovaný G-protein aktivuje enzym AC (adenylátcyklása)

AC katalyzuje přeměnu ATP na cAMP (cyklický adenosin-monofosfát)

cAMP aktivuje příslušné proteinkinázy (enzymy katalyzující zavedení fosfátové skupiny do molekuly proteiny) které zajišťují výsledný efekt - aktivace enzymu (rychlá odezva), exprese genu (pomalá odezva)

mechanismus může fungovat jako inhibiční

Hormonální systém - ptáci

pohlaví určeno dvojicí chromozómů sameček - ZZ (homogametický)

samička - ZW (heterogametický)

homogametické pohlaví je výchozí - vznik bez účinku specifického pohlavního hormonu

pro vznik heterogametického pohlaví je vázán na aktivitu specifického hormonu (estradiol)

látky s estrogenní (případně antiandrogenní) aktivitou mají tedy větší vliv na embryonální vývoj ptáků než savců (látky s androgenní aktivitou mají naopak větší účinek na savce)

vysoká míra absorpce lipofilních látek ve vaječném bílku - feminizační účinek DDT na dravce

Hormonální systém - obojživelníci a plazi

u mnoha plazů jedinci postrádají pohlavní chromozómy a pohlavní diferenciace je řízena faktory prostředí - např. teplotou (TSD - temperature sex differenciation)

významný faktorem TSD je steroidogenní aromatáza - enzym s teplotně proměnlivou aktivitou katalyzující přeměnu androgenů na estrogeny

popsán vliv exo- estrogenů na pohlavní diferenciaci plazů želva nádherná (Trachemys scripta elegans)

při teplotě vyvolávající vznik samečků dávkován 17- estradiol

počet samiček odpovídal dávce exo-estrogenu

u obojživelníků mohou někdy některé estrogeny fungovat jako androgeny a naopak

Hormonální systém -ryby

homogametické i heterogametické formy samečků i samic monoploidní, diploidní i triploidní formy jednotlivých pohlaví

gonochorismus (sameček nebo samička) i hermafroditismus (sameček i samička)

u některých gonochoristických ryb během dospívání dočasný hermafroditismus

Úhoř říční (Anguilla anguilla) - monté - intersexuální fáze

Danio pruhované (Danio rerio) - nejprve 10 až 12 den po vylíhnutí samičí pohlavní žlázy, u části populace pak změna 23 - 25 den začíná změna na samčí žlázy, definitivně dokončena 40 den


velké rozdíly v citlivosti k látkám s hormonální aktivitou – feminizace způsobená účinkem exo-estrogenů pozorována u:

Plotice obecná (Rutilus rutilus) Medaka japonská (Oryzias latipes) Živorodka duhová (Poecilia reticulata)

Rutilus rutilus

Oryzias latipes

Poecilia reticulata


Vitellogenin (VG)

Fosfolipoprotein produkovaný v játrech vejcorodých obratlovců Produkce řízena celou řadou hormonů – dominantní je 17- estradiol VG putuje krví z jater do vaječníků, kde je rozložen na žloutkové proteiny

lipovitelliny a fosfovitiny – zásoba energie pro embryo Žloutkové proteiny způsobují masivní nárůst oocytů měsíc před ovulací –

během této periody stoupne koncentrace VG v krvi samic až milionkrát (desítky mg/L v krvi), nízké koncentrace se vyskytují také v tělech samců

Vitellogeneze (zvýšená tvorba vitellogeninu) u rybích samečků je citlivý biomarker znečištění vod látkami s estrogenní aktivitou

Mechanismus účinku EDs (endocrine disruptors – látky poškozující hormonální systém)

Agonisté hormonů

látka se naváže na hormonální receptor a aktivuje ho podobně jako hormon

afinita látky k receptoru popisuje její schopnost vázat se na receptor, vnitřní aktivita látky pak míru její schopnosti vyvolat stejný sled biochemických dějů, jako by vyvolal komplex hormon-receptor

syntetické estrogeny – DES (diethylstibestrol), ethinilestradiol působí jako agonisté hormonu 17 - estradiolu

Antagonisté hormonů

látka po navázání na hormonální receptor nezpůsobí stejný sled biochemických dějů jako komplex hormon-receptor (blokáda receptoru)

kompetitivní vs. nekompetitivní inhibice Tamoxifen – blokátor estrogenních receptorů, lék proti rakovině prsu


Látky ovlivňující sekreci hormonů PCB interaguje s neurotransmitery řídícími sekreci GnRH v

hypothalamu - výsledkem snížená produkce pohlavních hormonů a zmenšení gonád

DES a DDT způsobuje při expozici novorozenců u savců sníženou produkci GnRH a LH

Látky ovlivňující metabolismus a transport hormonů

mono-oxygenázy (CYP 450) se účastní jak syntézy hormonů (steroidogenóza) tak i jejich metabolické přeměny (hydroxylace), dále též aktivace neaktivních EDs – indukce mono-oxygenáz může zvyšovat i snižovat hladiny hormonů

látky ovlivňující transportní proteiny - SHBG (sex-hormone-binding globulin) pomáhá transportu T i E2, poškození SHBG vede k zvýšení volného podílu hormonů v krevní plazmě a jejich rychlejšímu rozkladu


Látky ovlivňující koncentraci hormonálních receptorů

TCDD (2,3,7,8-tetrachlordibenzodioxin) interaguje s Ah-receptorem (aryl-hydrocarbon) – aktivace tohoto receptoru mimo jiné urychluje rozklad receptorů pro estrogen (antiestrogenní účinek)

mezi další funkce Ah-receptoru patří indukce enzymů katalyzujících rozklad estrogenů a blokáda exprese genů řízených estrogeny

Aryl hydrocarbon receptor (AhR)

AhR je tzv. transkripční faktor – komplex ligand-AhR aktivuje přepis příslušného genu do m-RNA a vyvolává tak tvorbu příslušného proteinu

po navázání aromatického uhlovodíku na AhR prostupuje komplex AhR-ligand do jádra buňky

heterodimerizace s Arnt (aryl hydrocarbon nuclear translocator)

vazba na XRE (Xenobiotic response elements) transkripce příslušného genu

XRE Gen (CYP1A1)

TNGC GTG

mRNA

Jádro buňky

Cytoplasma

AhR

Translace proteinu

Ligand

Arnt

Faktory ovlivňující účinek EDs

Věk při expozici Expozice EDs v období prenatálního a raného postnatálního vývoje má

zásadní vliv na zdravotní stav jedince v dospělosti

Doba latence Účinky EDs se mohou projevit několik let až několik desítek let po expozici

Aditivní a synergický účinek směsí Organismus je obvykle vystaven většímu počtu látek schopných poškozovat

hormonální systém, účinky těchto látek se mohou sčítat a dokonce násobit

Diamanti-Kandarakis E.,Bourguignon J.P, Giudice L.C, Hauser R., Prins G.S., Soto A.M., Zoeller R.T., Gore A.C., Endocrine Reviews 30(4):293–342, (2009)


Netypický průběh křivky dávka účinek Velmi nízká koncentrace EDs může mít v případě přesného načasování

korespondujícího např. s kritickým obdobím vývoje plodu výrazně jiný účinek (jak kvantitativně tak i kvalitativně) než mnohem vyšší koncentrace v jiném období

Křivky dávka účinek mohou mít tvar „U“ či „∩“

Transgenerační epigenetický efekt toxický účinek se přenáší z rodičů na potomky, příčinou nejsou změny v

DNA, ale ovlivnění procesů genové exprese

Diamanti-Kandarakis E.,Bourguignon J.P, Giudice L.C, Hauser R., Prins G.S., Soto A.M., Zoeller R.T., Gore A.C., Endocrine Reviews 30(4):293–342, (2009)

Caliman F.A., Gavrilescu M., Clean 37 (4 – 5), 277 – 303 (2009)


Zdroje a účinky EDs

Steroidní hormony v exkretech lidí a hospodářských zvířat

steroidy vylučovány jako hydrofilních konjugáty - glukuronidy, sulfáty

v životním prostředí rychlá hydrolýza - uvolnění hormonů či aktivních metabolitů

mikrobiální degradace závisí na přísunu živin - E1, E2 a E3 obvykle úplně degradovány do čtyř týdnů

vysoké koncentrace testosteronu (>1 ng/L) zjištěny v potocích v jejichž okolí se hnojilo kuřecím trusem a poblíž závodu na zpracování kalů z ČOV (USA, 1993, Shore et al. )

kal z čistíren může obsahovat 15 ng/L 17- estradiolu a 27 ng/L estronu (Německo, 1999, Ternes et al.)

chlévská mrva od krav a prasat obsahovala v sušině 167 - 1229 g.kg-1 17- estradiolu a 254 - 592 g.kg-1

estronu (Německo, 1998, Wenzel et al.)

Lintelmann J., Katayama A., Kurihara N., Shore L., Wenzel A., Pure Appl. Chem., Vol. 75, No. 5, pp. 631–681, 2003.


Fytoestrogeny látky s estrogenní aktivitou přirozeně se vyskytující v rostlinách flavonoidy a lignany - sekundární metabolity rostlin (> 12 000 látek)

fenolické flavonoidy - antioxidanty

konjugované aromatické sloučeniny - obrana proti UV záření

isoflavony - agonisté steroidních hormonů, obrana proti býložravcům

lignany - základní stavební jednotka ligninu, dřevnatění buněčných stěn

Flavony Isoflavony Neoflavony


Fytoestrogeny lignany seco-isolariciresinol (SECO) and matairesinol (MAT) - mikroflóra v těle savců - přeměna na savčí lignany

enterodiol (END) and enterolakton (ENL)

ENL – slabý agonista estrogenních receptorů (prokázáno in-vitro na buňkách prsního karcinomu, neprokázáno in-vitro) – estrogenní efekt

ENL – inhibice estrogenem řízené tvorby m-RNA v děloze myší (in-vivo) – antiestrogenní efekt

estrogenní či antiestrogenní efekt závisí na koncentraci a přítomnosti estrogenů (nízká koncentrace lignanů + nepřítomnost estrogenů – stimulace estrogenních receptorů a naopak)

studie na zvířatech – možný pozitivní účinek ENL a END při prevenci karcinomu prsu, prostaty a tlustého střeva - zvýšení hladiny SHGB (proteinu schopný vázat pohlavní hormony)

vliv na metabolismus tuků – možná prevence srdečních chorob

Lignany a jejich metabolity

Adlercreutz H., Critical Reviews in Clinical Laboratory Sciences, 44(5–6):483–525 (2007)

SECO MATPIN LAR

SYREND ENL


Fytoestrogeny severní Austrálie - okolo roku 1950 -

neplodnost ovcí - příčinou monokultura jetele podzemního (Trifolium subterraneum) - vysoký obsah izoflavonů (genistein, biochanin A and formononetin) - obsah až 5% v sušině

afinita izoflavonů k estrogennímu receptoru odpovídá 10-3 až 10-4 afinity 17-estradiolu

genistein biochanin A formononetin


Zearalenon (ZEN) mikotoxin Fusarium graminearum a

Fusarium sporotrichiodes napadá kukuřici, pšenici, ječmen, oves,

čirok a seno vysoká produkce toxinu při vysoké

vlhkosti a nízké teplotě hyperestrogenní účinek - prasata nejvíce náchylná (účinky typicky při 1ppm v potravě,

ojediněle i při 0,1 ppm), vliv na ovulaci a délku cyklu, samci vykazují symptomy „feminizace“ – hypertrofie struků, atrofie varlat

u novorozených myších samic ZEN vyvolává trvalé poškození vaječníků

afinita ZEN k danému receptoru je asi 0,1 afinity 17 - estradiolu

afinita stoupá v pořadí prase, potkan kuře

derivát Zeralon - růstový promotor hovězího dobytka (USA)


β-Sitosterol rostlinný sterol - rostlinné oleje, luštěniny, dřevo součást léku podporujících odbourávání tuků odpadní vody z papíren

vitellogeneze u samečků pstruha duhového (Oncorhynchus mykiss), ve vyšších koncentracích (100 g/L) zřetelný pokles hladiny testosteronu

závojnatka (Carassius auratus) exponovaná koncentracím 75 – 1200 g/L - zřetelný pokles steroidních hormonů u samečků i samiček (pokles cholesterolu)

živorodka komáří (gambusia affinis) – samičky vykazující stavbu těla a sekundární pohlavní znaky samečků – androgenní efekt mikrobiálního metabolitu sitosterolu


Syntetické steroidy - farmaka steroidní inhibitory ovulace hormonální léčba potíží při menopauze léčba rakoviny prsu

analogy přirozených hormonů – zpomalení metabolizace estrogeny - ethynylestradiol, mestranol progesterony – norgestrel, norethisteron

ethynylestradiol

mestranol

estradiolnorgestrel norethisteron


DES (Diethylstilbestrol) nesteroidní látka s estrogenní aktivitou lék podávaný ve 40.letech 20 st. V USA jako prevence proti potratům (5-10

milionů žen) 1953 – studie prokazující neúčinnost DES 1971 – zákaz podávání těhotným ženám

v 60. letech - podáván dívkám k urychlení nástupu puberty a zástavě růstu v 60. letech - léčba rakoviny prsu žen po menopauze nelegální užití jako postkoitální kontraceptivum využití v zemědělství na podporu růstu hovězího dobytka

1970 – publikováno 6 případů vzácného vaginálního adenokarcinomu u žen ve věku 14 – 21 let – DES dcery opožděná exprese genů zodpovědných za diferenciaci reprodukčních orgánů + abnormální exprese genů

zodpovědných za růst tumorů

Dobře prokázané Pravděpodobné Možné

Cervikovaginální adenokarcinom (DES dcery)

Mimoděložní těhotenství

(DES dcery)

Cervikální dysplasie (DES dcery)

Změny vaginálního epitelu (DES dcery)

Neplodnost

(DES dcery)

Autoimunní onemocnění

(DES dcery)

Abnormální vývoj pohlavních orgánů (DES dcery)

Abnormální vývoj pohlavních orgánů (DES synové)

Neplodnost

(DES synové)

Předčasný porod (DES dcery) Rakovina varlat

(DES synové)

Rakovina prsu (DES matky)

Toxické účinky diethylstilbestrolu

Giusti R.M., Iwamoto K., Hatch E.E., Annals of Internal Medicine, 122 (10), 778 – 788 (1995)


Bisfenol A meziprodukt při výrobě epoxidových pryskyřic, polykarbonátu,

barev, zpomalovačů hoření, antioxidant v gumě a PVC, ....

dentální výplně, obaly, vnitřní část nápojových plechovek - migrace do potravy

estrogenní aktivita in-vitro je 10-3 až 10-4 E2

u potkanů denní dávka 2 g.kg-1 ovlivňuje vývoj druhotných pohlavních znaků a 20 g.kg-1 podstatně redukuje spermatogenezi

třígenerační studie - střevle americká (Pimephales promelas) - pozorovatelný vliv na přežití a reprodukční úspěšnost při koncentraci bisfenolu A ve vodě 640 g.L-1 (F0-F2), počet vylíhnutých vajíček redukován při koncentraci 160 g.L-1 , indukce vitellogeneze LOAEL 160 g.L-1 a NOAEL 16 g.L-1


DDT Insekticid – vysoce perzistentní (t1/2 = 3 – 20 let) a bioakumulativní

o,p'- DDT – estrogenní aktivita 510-3 estradiolu

ztenčení skořápek ptačích vajec vliv p,p'- DDE na syntézu prostaglandinů zajišťujících transport Ca do vaječné žlázy

p,p' -DDT

o,p' -DDT

p,p'-DDE

Aligátoři v jezeře Apopka Zmenšený falus, abnormální vývoj pohlavních žláz a

snížená hladina testosteronu u samečků a polyovulární folikuly u samiček

p,p'- DDE – silný antagonista androgenních receptorů DDT – induktor cyt. P450 – vliv na metabolismus

steroidních hormonů

L. J. Guillette, Jr., A. R. Woodward, D. A. Crain, D. B. Pickford, A. A. Rooney, H. F. Percival. Gen. Comp. Endocrinol. 116, 356–372 (1999).

Krokodýli v jezeře Apopka


DDT vitelogeneze u želv

želva nádherná (Trachemys scripta elegans)

DDT technické kvality - antiestrogen, p,p`- DDE - estrogen u axolotla tigrovaného (Ambystoma tigrinum)

o,p′-DDT, o,p′-DDE a o,p′-DDD - mláďata předčasně zbarvena jako dospělci u žáby rákosničky páskované (Hyperolius argus)

zvýšená mortalita potěru pstruhů - 0.5 až 3.4 ppm DDT za týden po dobu 98–308 dní

ryba Paralabrax clathratus - DDT zvýšilo úroveň sekrece GTH z hypofýzy, celková úroveň GTH, E2 a T v krvi snížena, potlačena vazba E2 na ER


Další halogenované pesticidy Methoxychlor

nižší perzistence i toxicita než DDT metabolická přeměna na látky s estrogenní aktivitou aktivace ER asi 10-6 estradiolu

Hexachlorcyklohexan (HCH) β-HCH - vliv na reprodukční orgány ryb, medaka japonská (Oryzias

latipes) - intersexualita, hermafroditismus vlivem estrogenního účinku

-HCH - inhibice GTH a snížená koncentrace E2 a T u ryby závojnatky (Carassius auratus)

Vinclozolin antiandrogenní metabolity - potkan


Polychlorované bifenyly PCB – 209 kongenerů

hydraulické kapaliny, dielektrikum do transformátorů, lubrikanty, plasticizéry

Laboratorní pokusy – reprodukční toxicita –norek americký (Mustela vison) – nepotvrzeno ve volné přírodě

Terénní sledování – reprodukční toxicita u netopýrů (Eptisecus fuscus, Myotis lucifugus) – nepotvrzeno u odchycených netopýrů

Terénní studie – tuleň kroužkovaný (Pusa hispida) – vztah mezi koncentrací PCB v podkožním tuku a okluzemi v děloze (1976), pozdější studie vztah mezi PCB, stavem dělohy a průběhem březosti neprokázaly

Terénní studie vztahu mezi PCB v potravě (ryby) a redukcí reprodukčního úspěchu tuleňů – nelze odlišit od dalších kontaminantů

Mustela vison Eptisecus fuscus Pusa hispida

Xenopus laevis Rana temporaria Gadus morhua


Polychlorované bifenyly expozice pulců žab před metamorfózou PCB (drápatka vodní - Xenopus laevis a skokan hnědý Rana temporaria) – po metamorfóze zvýšená úmrtnost, větší počet

malformací a snížehá hladina hormonů štítné žlázy (antithyroidní účinek), u jiného pokusu vliv PCB na snížení hladiny retinoidů

u některých ryb (kapr) – vliv injekce PCB na pokles T u samečků a E2 u samiček – zvýšená koncentrace metabolitů enzymů – indukce CYP450

u pstruha duhového potrava s obsahem PCB snížila tvorbu vitellogenu

poškození samčích pohlavních žláz u tresky obecné (Gadus morhua) závisí na načasování – těžší poškození u plně vyvinutých samečků s vysokou mírou spermatogeneze


Polychlorované dibenzodioxiny (PCDD) a dibenzofurany (PCDF)

produkty hoření organických látek s obsahem Cl a vysokoteplotního zpracování kovů

75 možných kongenerů PCDD a 135 kongenerů PCDF

2,3,7,8 – tetrachlordibenzodioxin TCDD

TCDD

účinek TCDD na plod savců ovlivněn načasování

samice potkana exponována TCDD 15 den březosti - nízké dávky (pod 1 g.kg-1) způsobují poškození sexuální diferenciace samečků (přetrvávání samičích znaků), sníženou koncentraci T, nízkou váhu varlat a sníženou produkci spermií

TCDF


TCDD u ptáků pozorovány velké mezidruhové rozdíly

20-50 ng.kg-1 ve slepičím vejci - stejná míra malformací a úmrtnosti plodu jako 1 000- 10 000 ng.kg-1 ve vejci bažanta obecného (Phasianus colchicus) nebo salašníka modrého (Sialia sialis)

výskyt syndromu korelován s úrovní kontaminace látek vážících se na receptor AhR

zvýšená úmrtnost a deformace embryí, retardace růstu, edémy osrdečníku a pobřišnice, feminizace embryí a abnormální rodičovské chování - 100 ng/kg TCDD

GLEMEDS (Great Lakes Embryo Mortality, Edema and Deformities Syndrome)

kormorán ušatý (Phalacrocorax auritus), volavka velká (Ardea herodias), rybák velkozubý (Sterna caspia)


TCDD

in-ovo intoxikace vajec volavky velké, kormorána ušatého, orla bělohlavého i kura domácího - asymetrie mozku

kormorán velký (Phalacrocorax carbo) žijící na kontaminovaných místech v Holandsku - snížená koncentrace thyroidních hormonů v krvi, laboratorní pokusy s in-ovo aplikací TCDD - zvýšená nebo nezměněná koncentrace thyroidních hormonů

ryby velmi citlivé na účinek dioxinů

významná úmrtnost a malformace potěru lososovitých ryb při konc. TCDD ve vajíčkách 50 - 5 000 ng.kg-1 (rodiče 75 - 750 ng.kg-1)

samičky dania pruhovaného (Danio rerio) - jednorázová p.o. aplikace 5-20 ng TCDD - poškozený vývoj oocytů, menší produkce vajíček, vliv na vývoj míchy

Sialia sialis Phalacrocorax auritus Ardea herodias

Sterna caspia

Phalacrocorax carbo

Danio rerio


Biochemický mechanismus účinku PCDD, PCDF

toxicita PCDD a PCDF často úměrná jejich schopnosti vázat se a aktivovat AhR - s tímto receptorem nejčastěji spojen antiestrogenní efekt a zvýšení četnosti strukturálních malformací

indukce enzymů oxidativního metabolismu (MFO) - vliv na metabolismus steroidů - reprodukční a vývojová toxicita

vliv na expresi některých genů (enzymy první a druhé fáze biotransformace), vliv na transkripci genů (estrogenní receptory - ER)

antiestrogenní efekt TCDD u myší - vazba komplexu TCDD-AhR na promotorový úsek ER genu

in-vitro test na kapřích hepatocytech - TCDD zvyšuje tvorbu vitellogenu a CYP1A (také nárůst aktivity testosteron hydroxylázy)


Tributylcín (TBT)

nátěry lodních trupů – proti biologickým filmům

fungicid, baktericid a insekticid – ošetření papíru, kůže, textilu

nátěry lodních trupů – proti biologickým filmům

fungicid, baktericid a insekticid – ošetření papíru, kůže, textilu

bioakumulace v mořských organismech – ryby, měkkýši, mikroorganismy

krátký poločas ve vodním prostředí (dny, týdny)

imposex mořských plžů (ústřice)

samičky - zvýšený T - uložení penisu a chámovodu přes vaječníky - sterilita


Tributylcín (TBT)

imposex mořských plžů (ústřice)

v závislosti na druhu a dávce TBT může být oogeneze úplně nahrazena spermatogenezí

nachovec obecný (Nucella lapillus) - kompletní potlačení oogeneze při koncentraci 0,003 -0,005 ng.kg-1

inhibice CYP1A indukované aromatázy - blokáda přeměny T na E2, dále inhibice vzniku sulfátových konjugátů T - prodloužení cirkulace v krvi

paví očka (Poecilia reticulata) - koncentrace TBT 0,01 až 0,02 ng.kg-1 po dobu 21 dní - pokles spermatogeneze o 45 až 75%

Látky poškozující hormonální systém (Endocrine disruptors)

Documents

Transcript of Látky poškozující hormonální systém (Endocrine disruptors)