Laboratóriumi toxicitási tesztek. A PNEC statisztikus megközelítése. Hogyan becsüljük a hatásokat?

Átírás

1 A PNEC statisztikus megközelítése Érintett részhalmaz = (i 0,5)/n, Ahol i = a faj sorszáma, nagyság szerint, n = összes fajszám RQ = PEC/PNEC < 0,001 0,001-0,1 0, Veszély elhanyagolható kicsi enyhe nagy Laboratóriumi toxicitási tesztek Hogyan becsüljük a hatásokat? 10 igen nagy 1

2 Tesztszervezet választásának kritériumai Sztenderd toxicitási tesztek Különbözı országokban/régiókban eltérıek USA - EPA (Environmental Protection Agency EU - OECD (Organization for Economic Co-operation and Development) 1. Könnyen beszerezhetı vehetı, terepen győjthetı stb. 2. Laboratóriumban könnyen, nagy mennyiségben tenyészthetı 3. Genetikai háttere és tenyésztési elıélete ismert 4. Aránylag érzékeny különbözı toxikus anyagokra 5. Reprezentatív egy nagyobb taxonómiai csoportra 6. Több faj esetén (mikrokozmosz, terep), a fajok közötti interakciók ismertek Ismert tesztállatok (Európa) Gerinctelenek: Eisenia fetida (trágyagiliszta) Daphnia magna (vízibolha) Daphnia pulex (vízibolha) Folsomia candida (ugróvillás) Apis mellifera (háziméh) Chironomus sp. (árvaszúnyog lárva) Drosophila melanogaster (ecetlégy) stb. Gerincesek: Oncorhynchus mykiss (szivárványos pisztráng) Danio rerio (zebra dánió) Coturnix coturnix japonica (japánfürj) Rattus sp. (patkány) Mus sp. (egér) stb. Folsomia candida laboratóriumi teszt 2

3 A Folsomia teszt értékelése Elıny: egyszerő, olcsó gyors populáció-struktúra, dinamika vizsgálatok egyszerőek Hátrány: eredmények korlátozottan extrapolálhatók más csoportokra A toxicitást befolyásoló tényezık Aklimatizáció Abiotikus tényezık ph Vízkeménység Hımérséklet Szerves ligandumok Fiziológiai állapot Kor Nem Tesztelési módszerek Az in silico módszerek 1. In vitro Ne felejtsük: 2. In vivo vegyületet kell tesztelnünk 3. In silico Mennyi lehetséges kombinációja? 3

4 A QSAR módszer Ha az adatbázisban nem találunk egy vegyületre adatot, akkor a szerkezet hasonlósága alapján becsülhetjük a toxicitását, hasonló szerkezető ismert hatású vegyület adataiból (QSAR = Quantitative Structure - Activity Relationship). Kezdetben (1962) a vegyület Konformációja Reaktivitása Lipofilitása alapján Molekula modellezés hatás molekula fizikai/kémiai tulajdonság Hatás: EC50, LC50 stb. Tulajdonság: domén szerkezet, lipofilitás stb. Többszörös regresszió analízis Path analízis QSAR modellek Lineáris regresszió (csoportokra) pl. loglc50=-0,85logpow-1.39 (hal) loglc50=-0,95logpow-1.32 (Daphnia) loglc50=-1,00logpow-1.23 (alga) Számítógépes programok (pl. Ecosar, Topkat) stb. Példa Természetes, növényi eredető (pl. pálmaolaj) mosópor és szappan alapanyagok új generációja 4

5 Több toxikus anyag együttes hatása Kombinált hatások Additivitás Az A és a B vegyület hatása egyforma mértékő. Együttes hatásuk kétszerese az A vagy a B vegyület hatásának = 4 Bongers, M. et al. (2004): Environmental Toxicology and Chemistry 23: Kettı meg kettı néha öt, (nem csalás, nem ámítás ) Szinergizmus Az A és a B vegyület együttes alkalmazásának hatása nagyobb, mint a kettıé együttesen várható lenne Antagonizmus Az A és a B vegyület együttes alkalmazásának hatása kisebb, mint a kettıé együttesen = = 5 5

6 Potenciáció Cu, Ni, Pb, Zn hatása Amphiascus teniuremis evezılábú rákra Az A vegyület önmagában nem lenne toxikus, de a B vegyülettel együtt annak hatását erısíti LC = ,1 Cd Cu Ni Pb Zn Keverék Egységnyi toxicitás (Toxic units) Hogyan becsüljük meg a szennyezı anyagkeverékek toxicitását? A toxikus anyag koncentrációja amit a letalitás vagy a hatás egységében (LD50, LC50 vagy EC50) fejezünk ki. Pl. LC50 = 150 µm = 1 TU Egységnyi toxicitás A vegyület LD50 = 100 µm. 1 TU = 100 µm 33µM =? B vegyület LD50 = 50 µm. 1 TU = 50 µm 0,5 TU =? Példa A vegyület 75µM és B vegyület 75 µm a keverékben. Hány TU-t tartalmaz a keverék? ha: A vegyület 1 TU = 100 µm B vegyület 1 TU = 50 µm 6

7 Populáció szintő vizsgálatok A populáció-nagyságot befolyásoló tényezık Natalitá Natalitás (+) Immigráció (+) Populá Populácónagysá nagyság Emigráció (-) Mortalitá Mortalitás (-) Mortalitás növekedése Natalitás csökkenése Mindkettı a belsı növekedési ráta (r) csökkenéséhez vezet Toxikus anyagok hatásai a populációk növekedésére Az emigráció és az immigráció is változhat Dieldrin hatása Eurytemora affinis-re, laboratóriumban 7

8 Nehézfémszennyezési kísérlet (Nagyhörcsök) Szennyezıanyagok hatásai közösségekre Folyamatokra gyakorolt közvetlen hatások (általában kevésbé kifejezettek, a fajok redundanciája miatt) Fitotoxicitás Elemek (810 kg/ha terhelés) Al, As, Ba, Cd, Cr, Cu, Hg, Mo, Ni, Pb, Se, Sr, Zn Szennyezés mértéke kg/ha ~ppm * 10* búza napraforgó sóska árpa olajretek Cd Cr Se Zn * Csak a Se esetében Közösségszerkezeti vizsgálatok 8

9 TME 21,3 % (Terrestrial Model Ecosystem) 55,0 % Principal response curves fıválasz görbék Nikolakis A. (2007): SETAC Europe. Mit teszteljünk? S z e n n y e z ı k Frische T. 2003, Assessing the bioavailability of contaminants in soils: a review on recent concepts p

10 Environmental Impact Assessement for Veterinary Medical Products Újtípusú szennyezıanyagok ökotoxikológiája DOTTS (Dung Organism Toxicity Test Standardisation) (2002) Állatorvosi gyógyszerek Römbke et al. (2007): SETAC Europe Annual Meeting mosószer Scathophaga stercoraria naptej festék Aphodius constans Nanotechnológiával elıállított termékek Nanopeszticidek 10

11 Sunahara G. (2007):Tri-National Workshop on Standards for Nanotechnology. Ottawa. 11