Изменения токсичности и агонистической активности Ah-рецепторов взвешенных твердых частиц во время паводков на реках Неккар и Рейн – подход баланса массы с использованием методов in vitro и химического анализа – PubMed

Изменения токсичности и агонистической активности Ah-рецепторов взвешенных твердых частиц во время паводков на реках Неккар и Рейн – метод массового баланса с использованием методов in vitro и химического анализа

Предыстория, цель и объем: В результате паводков сток и ремобилизованные отложения могут вызвать усиление экотоксикологически значимого воздействия загрязняющих водоемов. Водные и наземные организмы, а также крупный рогатый скот и населенные пункты подвергаются воздействию дислоцированных загрязняющих веществ во время и после паводков. В этом исследовании изучались последствия двух наводнений, вызванных сильными дождями на реках Неккар и Рейн (Южная Германия). Эффекты, связанные с паводковым стоком, оценивались на реке Неккар с использованием проб, взятых через частые промежутки времени. Пробы взвешенных твердых частиц (ВЧ) в реке Рейн отбирались в течение более длительного периода при нормальном течении и во время наводнения. Три клеточные линии (H4L1.1c4, GPC.2D.Luc, RTL-W1) использовали для сравнения активности агонистов Ah-рецепторов в различных биотест-системах. Было проведено многослойное фракционирование для выявления причинных соединений с упором на стойкие органические загрязнители.

Материалы и методы: Родная вода и взвеси паводков собирались на реке Неккар и на станции мониторинга (Рейнгетестация, Вормс, Германия) на реке Рейн. Образцы воды были экстрагированы XAD. SPM лиофилизировали и экстрагировали методом Сокслета с использованием ацетона и, наконец, растворяли в диметилсульфоксиде. Полученные неочищенные экстракты анализировали на цитотоксичность с помощью анализа с нейтральным красным. Активность агонистов арильных углеводородных рецепторов (AhR) измеряли в наборе биологических тест-систем (анализ DR-CALUX, GPC.2D и этоксирезоруфин-О-деэтилазы (EROD)) и различных клеточных линиях. Кроме того, неочищенные экстракты были фракционированы с использованием комбинированного метода многослойного (последовательность слоев подкисленного кремнезема) и углеродного фракционирования. Фракции многослойного фракционирования содержали стойкие органические соединения (полихлорированные дибензо-п-диоксины и дибензофураны (ПХДД/Ф), полихлорированные бифенилы (ПХБ) и некоторые полициклические ароматические углеводороды (ПАУ)); фракции углеродного фракционирования разделяли на фракции ПХДД/Ф и ПХБ. Диоксиноподобную активность многослойных и углеродных фракций определяли в анализе EROD и выражали в виде эквивалентных концентраций биологической токсичности 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксина (био-ТЭ). Расчет концентраций химической эквивалентности (хим-ТЭ) и сравнение со значениями био-ТЭ позволили определить вклад анализируемых стойких соединений в измеренные общие биологические эффекты.

Читайте также:
Интерьер квартиры в стиле прованс (47 фото)

Результаты: Растворимые соединения в пробах нативной и экстрагированной воды показали отсутствие или незначительную активность в тестах на токсичность соответственно. Фильтрационные остатки нативной воды вызывали повышенную AhR-опосредованную активность в пик половодья. Активность взвеси в реке Неккар хорошо коррелирует со скоростью потока, что указывает на зависящее от наводнения увеличение токсичности, достигающее кульминации на пике потока. Взвесь реки Рейн показала снижение активности в отношении выборки взвеси во время паводка по сравнению с пробой за длительный период. Отличные корреляции с агонистической активностью AhR были определены для анализа DR-CALUX и EROD, в то время как анализ GPC.2D не коррелировал с обоими другими биотестами. Активность соединений стойкого диоксиноподобного действия в многослойных и углеродных фракциях ПХДД/Ф и ПХБ была низкой по сравнению с соответствующими сырыми экстрактами. Структура конгенеров ПХДД/Ф показала, что источником загрязнения в основном являются продукты и производства хлорной и хлорорганической промышленности.

Обсуждение: Можно было показать, что пробы нативной и экстрагированной воды содержат мало или совсем не содержат цитотоксических или агонистических соединений AhR. Напротив, было показано, что соединения, связанные с частицами, представляют собой соответствующую воздействующую фракцию, о чем свидетельствует активность фильтрационных остатков природной воды и взвеси. Соединения, отличные от фракционированных стойких ПХБ и ПХДД/Ф, были более подходящими для объяснения опосредованной AhR активности неочищенных взвесей паводков на обеих оцениваемых реках. Биологически обнаруженная активность может быть, по крайней мере, частично связана с химически проанализированными и количественно определенными соединениями.

Выводы: Расчет доли стойких ПХБ и ПХДД/Ф в многослойных фракциях, вызывающих высокие индукции в анализе ЭРОД, в сочетании с химическим анализом обеспечивает подходящий инструмент для оценки диоксиноподобной активности стойких соединений в пробах взвеси, отобранных во время паводков. . В зависимости от площади водосбора и годового хода паводков конечные точки могут указывать либо на увеличение, либо на снижение активности. Чтобы определить потенциальную экологическую опасность подвижных загрязняющих веществ во время паводков, основное внимание следует уделить связанным с частицами загрязняющим веществам. Кроме того, можно было показать, что ПХДД/Ф и ПХБ, которые обычно считаются наиболее значимыми загрязнителями речных систем, вносят лишь незначительную долю в общую активность, опосредованную AhR. Однако они могут иметь наибольшее значение для воздействия на человека при рассмотрении стойкости и биоаккумуляции-биомагнификации в пищевой цепи.

Читайте также:
Лента для музыкальной клавиатуры для учителей-музыкантов в подарочной упаковке.

Рекомендации и перспективы: В результате изменения климата частота и интенсивность наводнений увеличатся, по крайней мере, в некоторых регионах, таких как Центральная Европа. Таким образом, крайне важно определить потенциальную опасность (ре)мобилизованных загрязняющих веществ из водоемов, перемещенных паводками и представляющих особую опасность для водных организмов и скота, пасущегося в поймах рек. Поскольку другие менее стойкие соединения кажутся более подходящими для объяснения опосредованной AhR активности во взвешенных веществах наводнений, нетрадиционные ПАУ и более полярные соединения также необходимо учитывать для оценки риска. Для идентификации загрязняющих веществ, вызывающих биологические эффекты, следует применять анализ, направленный на воздействие, с использованием методов фракционирования в широком диапазоне с учетом соединений от полярных до неполярных, интегрируя, таким образом, биологические и химические параметры.

Похожие статьи

Вёльц Дж., Брак В., Меленкамп С., Клаус Э., Браунбек Т., Холлерт Х. Вёльц Дж. и др. Научная общая среда. 2010 15 июля; 408 (16): 3327-33. doi: 10.1016/j.scitotenv.2010.03.029. Epub 2010, 24 апреля. Sci Total Environ. 2010. PMID: 20417549

Шульце Т., Ульрих М., Майер Д., Майер М., Теритце К., Браунбек Т., Холлерт Х. Шульце Т. и др. Environ Sci Pollut Res Int. 2015 Октябрь; 22 (19): 14606-20. doi: 10.1007/s11356-014-3707-9. Epub 2014 21 октября. Environ Sci Pollut Res Int. 2015. PMID: 25331527

Hamers T, Kamstra JH, van Gils J, Kotte MC, van Hattum AG. Хамерс Т. и др. Окружающая среда Рез. 2015 ноябрь; 143 (часть А): 241-55. doi: 10.1016/j.envres.2015.10.019. Epub 2015 28 октября. Environ Res. 2015. PMID: 26519830

Отте Дж. К., Кейтер С., Фасбендер С., Хигли Э. Б., Роча П. С., Бринкманн М., Варендорф Д. С., Манц В., Ветцель М. А., Браунбек Т., Гизи Дж. П., Хеккер М., Холлерт Х. Отте Дж. К. и соавт. ПЛОС Один. 2013 октября 11 г .; 8 (10): e75596. doi: 10.1371/journal.pone.0075596. eCollection 2013. PLoS One. 2013. PMID: 24146763 Бесплатная статья PMC.

Вебер Р., Гаус С., Тисклинд М., Джонстон П., Фортер М., Холлерт Х., Хайниш Э., Холоубек И., Ллойд-Смит М., Масунага С., Моккарелли П., Сантильо Д., Сейке Н., Саймонс Р., Торрес Дж. П., Верта М., Варбелов Г., Вийген Дж., Уотсон А., Костнер П., Вельц Дж., Вициск П., Зеннегг М. Вебер Р. и соавт. Environ Sci Pollut Res Int. 2008 г., июль; 15 (5): 363–93. doi: 10.1007/s11356-008-0024-1. Epub 2008 Jul 3. Environ Sci Pollut Res Int. 2008. PMID: 18597132 Обзор.

Читайте также:
Как сделать самодельную теплицу из поликарбоната: подробная инструкция

Цитируется

Weber R, Herold C, Hollert H, Kamphues J, Blepp M, Ballschmiter K. Weber R, et al. Наука об окружающей среде, евро. 2018;30(1):42. doi: 10.1186/s12302-018-0166-9. Epub 2018 1 ноября. Environ Sci Eur. 2018. PMID: 30464877 Бесплатная статья PMC. Обзор.

Брак В., Эшер Б.И., Мюллер Э., Шмитт-Янсен М., Шульце Т., Слободник Дж., Холлерт Х. Брак В. и др. Наука об окружающей среде, евро. 2018;30(1):33. doi: 10.1186/s12302-018-0161-1. Epub 2018, 4 сентября. Environ Sci Eur. 2018. PMID: 30221105 Бесплатная статья PMC.

Crawford SE, Cofalla CBN, Aumeier B, Brinkmann M, Classen E, Esser V, Ganal C, Kaip E, Häussling R, Lehmkuhl F, Letmathe P, Müller AK, Rabinovitch I, Reicherter K, Schwarzbauer J, Schmitt M, Stauch G , Wessling M., Yüce S., Hecker M., Kidd KA, Altenburger R., Brack W., Schüttrumpf H., Hollert H. Crawford SE, et al. Наука об окружающей среде, евро. 2017;29(1):23. doi: 10.1186/s12302-017-0121-1. Epub 2017, 10 июля. Environ Sci Eur. 2017. PMID: 28752018 Бесплатная статья PMC.

Теллманн П., Куч Б., Вурм К., Келер Х.Р., Трибскорн Р. Теллманн П. и соавт. Наука об окружающей среде, евро. 2017;29(1):10. doi: 10.1186/s12302-017-0108-y. Epub 2017 6 марта. Environ Sci Eur. 2017. PMID: 28316899 Бесплатная статья PMC.

Коглин С., Камманн У., Эйхбаум К., Райнингхаус М., Эйснер Б., Уайзман С., Хекер М., Бухингер С., Райффершайд Г., Холлерт Х., Бринкманн М. Коглин С. и др. Наука об окружающей среде, евро. 2016;28(1):28. doi: 10.1186/s12302-016-0096-3. Epub 2016, 5 декабря. Environ Sci Eur. 2016. PMID: 28003950 Бесплатная статья PMC.

In Vivo против In Vitro: что все это значит?

Возможно, вы встречали термины «in vitro» и «in vivo», когда читали о научных исследованиях. Или, возможно, вы знакомы с ними, когда слышали о таких процедурах, как экстракорпоральное оплодотворение.

Но что на самом деле означают эти термины? Продолжайте читать, пока мы разбираем различия между этими терминами, приводим несколько примеров из реальной жизни и обсуждаем их плюсы и минусы.

Ниже мы рассмотрим некоторые определения более подробно и обсудим, что означает каждый термин в различных контекстах.

Читайте также:
План освещения и руководство по дизайну и реконструкции кухни — Toulmin Kitchen & Bath | Кухни и ванные комнаты с индивидуальным дизайном в Таскалузе и Нортпорте

в естественных условиях

In vivo в переводе с латыни означает «внутри живых». Это относится к работе, которая выполняется в целом живом организме.

В пробирке

In vitro в переводе с латыни означает «внутри стекла». Когда что-то выполняется in vitro, это происходит вне живого организма.

На месте

In situ означает «на своем первоначальном месте». Он находится где-то между in vivo и in vitro. Что-то, что выполняется на месте, означает, что оно наблюдается в его естественном контексте, но вне живого организма.

Теперь, когда мы определили эти термины, давайте рассмотрим некоторые их примеры из реальной жизни.

Исследования

В научных исследованиях используются методы in vitro, in vivo или in situ. В некоторых случаях исследователи могут использовать несколько методов для проверки своей гипотезы.

В пробирке

Методы in vitro, используемые в лаборатории, часто могут включать такие вещи, как изучение бактериальных, животных или человеческих клеток в культуре. Хотя это может обеспечить контролируемую среду для эксперимента, это происходит вне живого организма, и результаты должны быть тщательно рассмотрены.

в естественных условиях

Когда исследование проводится in vivo, оно может включать в себя такие вещи, как проведение экспериментов на животных моделях или клинические испытания в случае людей. В этом случае работа происходит внутри живого организма.

На месте

Методы in situ можно использовать для наблюдения за вещами в их естественном контексте, но вне живого организма. Хорошим примером этого является метод, называемый гибридизацией in situ (ISH).

ISH можно использовать для поиска определенной нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) в чем-то вроде образца ткани. Специализированные зонды используются для связывания с определенной последовательностью нуклеиновой кислоты, которую ищет исследователь.

Эти зонды помечены такими вещами, как радиоактивность или флуоресценция. Это позволяет исследователю увидеть, где находится нуклеиновая кислота в образце ткани.

ISH позволяет исследователю наблюдать, где находится нуклеиновая кислота в ее естественном окружении, но вне живого организма.

опыление

Вы наверняка слышали об экстракорпоральном оплодотворении (ЭКО). Но что именно это означает?

Читайте также:
7 типов текстур стен и способы их создания

ЭКО – это метод лечения бесплодия. При ЭКО из яичника удаляют одну или несколько яйцеклеток. Затем яйцеклетка оплодотворяется в лаборатории и имплантируется обратно в матку.

Поскольку оплодотворение происходит в лабораторных условиях, а не в организме (in vivo), эта процедура называется экстракорпоральным оплодотворением.

Чувствительность к антибиотикам

Антибиотики — это лекарства, которые работают для лечения бактериальных инфекций. Они делают это, нарушая способность бактерий расти или процветать.

Существует много типов или классов антибиотиков, и некоторые бактерии более чувствительны к одним классам, чем к другим. Кроме того, бактерии могут эволюционировать, чтобы стать устойчивыми к антибиотикам.

Несмотря на то, что бактериальные инфекции возникают на нашем теле или внутри него, тестирование на чувствительность к антибиотикам часто проводится в лабораторных условиях (in vitro).

Теперь, когда мы рассмотрели определения и рассмотрели некоторые примеры, вам может быть интересно, есть ли плюсы или минусы в использовании одного над другим.

Есть несколько факторов, которые следует учитывать при сравнении работы in vitro и in vivo. Сюда могут входить:

Контекст

Напомню, что то, что происходит in vivo, относится к живому организму, а то, что происходит in vitro, — нет.

Наши тела и системы, которые их составляют, очень сложны. Из-за этого исследования, проведенные in vitro, могут не точно воспроизводить условия, происходящие внутри организма. Поэтому результаты следует интерпретировать осторожно.

Примером этого является оплодотворение in vitro по сравнению с оплодотворением in vivo.

В естественных условиях очень немногие сперматозоиды действительно потенциально могут оплодотворить яйцеклетку. Фактически отбор специфических популяций сперматозоидов опосредуется в фаллопиевых трубах. Во время ЭКО отбор сперматозоидов можно лишь частично имитировать.

Однако динамика селекции в фаллопиевых трубах, а также качество популяций сперматозоидов, отобранных in vivo, являются областью повышенного изучения. Исследователи надеются, что полученные результаты будут способствовать лучшему отбору сперматозоидов для ЭКО.

Корреляция

В некоторых случаях то, что вы наблюдаете в пробирке, может не соответствовать тому, что на самом деле происходит в естественных условиях. Возьмем в качестве примера тест на чувствительность к антибиотикам.

Читайте также:
Силикатные минералы | Науки о Земле | Видениеобучение

Как мы обсуждали ранее, тест на чувствительность к антибиотикам можно проводить с использованием нескольких методов in vitro. Но как эти методы соотносятся с тем, что на самом деле происходит в естественных условиях?

Один документ посвящен этому вопросу. Исследователи обнаружили некоторые несоответствия между результатами испытаний in vitro и фактическими клиническими результатами.

На самом деле, 64 процента людей, инфицированных бактериями, которые, как сообщается, были устойчивы к антибиотику цефотаксиму, положительно отреагировали на лечение антибиотиком.

изменения

В некоторых случаях организм может адаптироваться к среде in vitro. Это, в свою очередь, может повлиять на результаты или наблюдения. Примером этого является то, как вирус гриппа изменяется в ответ на лабораторные субстраты для роста.

Грипп, или грипп, представляет собой респираторную инфекцию, вызываемую вирусом гриппа. В исследовательских лабораториях вирус часто выращивают в куриных яйцах.

Было замечено, что клинические изоляты вируса могут образовывать длинные и нитевидные по своей природе частицы. Продолжающийся рост яиц может иногда, но не всегда, изменять форму вируса с нитевидной на сферическую.

Но форма вируса — не единственное, на что может повлиять адаптация к яйцам. Адаптивные к яйцам изменения, происходящие в вакцинных штаммах, могут повлиять на эффективность вакцины.

In vitro и in vivo — это два термина, с которыми вы можете иногда сталкиваться, особенно когда читаете о научных исследованиях.

In vivo относится к тому, когда исследования или работа проводятся с целым живым организмом или внутри него. Примеры могут включать исследования на животных моделях или клинические испытания на людях.

In vitro используется для описания работы, выполняемой вне живого организма. Это может включать изучение клеток в культуре или методы проверки чувствительности бактерий к антибиотикам.

Эти два термина по существу противоположны друг другу. Но можете ли вы вспомнить, что есть что? Один из способов сделать это — отметить, что in vivo звучит как слова, относящиеся к жизни, такие как live, viable или vivacious.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: