Zavedení a optimalizace metod pro vybrané biomarkery půdních bezobratlých

Bc. Eva Šuteková

Master's thesis

Abstract:

Oxidativní působení toxických látek je jedním ze základních mechanismů toxicity. V buňce dojde k narušení redoxní rovnováhy, a to buď zvýšenou produkcí reaktivních kyslíkových radikálů a/nebo inhibicí antioxidačních složek. Důsledkem tohoto tzv. oxidativního stresu je poškození důležitých makromolekul (DNA, proteiny, lipidy) a následné narušení fyziologie buňky i celého organismu. Některé látky patřící mezi významné polutanty životního prostředí (látky chinonové struktury obecně, polykondenzované aromatické uhlovodíky a jejich deriváty, atd.) mohou indukovat oxidativní stres v buňkách různých skupin půdních organismů. V této práci byly zavedeny metody pro stanovení sady biomarkerů (GST, GPX, GR, GSH, lipidní peroxidace) využívaných jako parametry oxidativního stresu a detoxikačních procesů. Postupy byly optimalizovány pro stanovení v reálných vzorcích tkání dvou druhů roupic Enchytraeus albidus a E. crypticus. Uvedených parametrů bylo použito i při charakterizaci vývojového profilu detoxikačního a antioxidačního aparátu roupic Enchytraeus crypticus. Design experimentu (test akutní toxicity v akvatickém prostředí) byl využit pro analýzu vlivu modelových látek (karbendazim, DMNQ) a vybraných environmentálních polutantů ze skupiny polykondenzovaných aromatických uhlovodíků a jejich dusíkatých heterocyklických derivátů (antracen, fenatren, akridin, 1,10-fenantrolin) na tyto biochemické markery s vyloučením problému biodostupnosti. Druhou hlavní oblastí výzkumu bylo stanovení vlivů podmínek chovu pokusných organismů, a to především s cílem snížit variabilitu jejich odpovědi a zvýšit odezvu na expozici. Pro tyto účely byly, kromě v laboratořích RECETOX již zavedených chovů Enchytraeus albidus ve směsi zahradního substrátu a polní půdy CVM5 a E. crypticus v artificiální půdě, zavedeny chovy nové. Takto byli získáni dobře vyvinutí přibližně stejně staří dospělí jedinci roupic, a to s minimální variabilitou. Substrát pro chov E. albidus byl zachován, chov druhého organismu byl zaveden na agarových plotnách. Výsledky práce byly prezentovány v podobě posteru na 7. Mezinárodním sympóziu o roupicích v Brně (7th International Symposium on Enchytraeidae, May 24.-28.06, Masaryk University, Brno, Czech Republic).

Abstract:

Oxidative impact of toxic substances is one of a main toxicity mechanisms. In cells, there occurs redox imbalance due to enhanced production of reactive oxygen species (ROS) and/or antioxidants inhibition. Effects of this so-called oxidative stress are damage of substantial macromolecules (DNA, proteins, lipids) and subsequent disturbance of cells either whole organisms fyziology. Some compounds from group of environmental pollutants (quinones generally, polycyclic aromatic hydrocarbons and their derivares, etc.) can induce oxidative stress in cells of various groups of soil organisms. In the present study, methods for determination a set of biomarkers (GST, GPX, GR, GSH, lipid peroxidation) used as parametres of oxidative stress and detoxification processes were established. Procedures were optimalized for real samples determination in two species Enchytraeus albidus and E. crypticus. These parametres were also used to characterization of developmental profile of detoxification and antioxidation aparatus in enchytraeid Enchytraeus crypticus. Experimental design (acute toxicity test in aquatic medium) was used to assess impact of model substances (carbendazim, DMNQ) and some compounds of environmental pollutants from group of polyaromatic hydrocarbons and their N-heterocyclic derivates (anthracene, phenanthrene, acridine, 1,10-phenanthroline) on these biochemical markers avoiding problem of bioavailability. The second main area of research was assessment of influence of enchytraeids breeding conditions with aim to decrease variability of endpoints and increase enchytraeids response to exposition. For these purposes, except in RECETOX laboratories used cultures of Enchytraeus albidus (kept in soil mixture) and Enchytraeus crypticus (kept in artificial soil), there were prepared new cultures. Substrate for Enchytraeus albidus remain the same one, breed of the another organisms was remowed to agar plates. Results of this study were presented on 7th International Symposium on Enchytraeidae as poster (7th International Symposium on Enchytraeidae, May 24.-28.06, Masaryk University, Brno, Czech Republic).

Keywords

oxidativní stres, detoxikace, půdní bezobratlí, Enchytraeus albidus, Enchytraeus crypticus, akutní toxicita, akvatický test, PAHs, aza-PAHs, glutathion, glutathion-S-transferáza, glutathion reduktáza, glutathion peroxidáza, lipidní peroxidace, biomarkery, oxidative stress, detoxification, soil invertebrates, acute toxicity, aquatic test, glutathion-S-transferase, glutathion reductase, glutathion peroxidase, lipid peroxidation, biomarkers

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 5. 2006

Thesis defence

• Date of defence: 2. 6. 2006
• Supervisor: doc. RNDr. Jakub Hofman, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / General Biology