Principy absorpce a místa akumulace Pb v tasemnici Hymenolepis diminuta

Ing. Barbora Horáková

Doctoral thesis

Absorbtion principles and accumulation places of Pb in tapeworm Hymenolepis diminuta

Abstract:

Cílem této disertační práce bylo stanovit, kolik olova je akumulováno do tkání tasemnice krysí (Hymenolepis diminuta ), exponované skrze jejího hostitele (potkana) dusičnanu olovnatému a olovu vázanému v biomase babelky řezanovité (Pistia stratiotes). Dále také zjistit, kolik olova je do tkání H. diminuta akumulováno v podmínkách in vitro v médiu obohaceném o dusičnan olovnatý za přídavku/absence žluči a zda je olovo přijímáno tasemnicí aktivně. Bylo také zjištěno, kde na strobile tasemnice je olovo nejvíce akumulováno.Tasemnice byly zkoumány in vitro v kultivačním médiu a in vivo v jejich přirozeném hostiteli. V experimentech byli použiti uměle infikovaní laboratorní potkani kmene Wistar. Potkani byli po dobu šesti týdnů perorálně exponováni olovu. Během expozice jim byly pravidelně odebírány vzorky výkalů a moči, aby mohla být sledována toxikologie olova v tomto hostitelsko/parazitickém systému. Po uplynutí této doby byly odebrány vzorky krve, tkání potkana (jater, ledvin, sleziny, varlat, svalu, kosti, tenkého střeva) a tkání tasemnice a u všech získaných vzorků byly změřeny koncentrace olova.Do tkání tasemnic bylo olovo z dusičnanu olovnatého akumulováno stejně snadno jako olovo vázané v P. stratiotes. Do tkání tasemnic bylo akumulováno více olova než do tkání hostitele. Ve větší míře bylo akumulováno olovo ve formě dusičnanu olovnatého v porovnání s olovem z P. stratiotes. Do tkání neparazitovaných potkanů bylo akumulováno více olova než do tkání parazitovaných, přestože „ochranná“ funkce parazita vůči tkáním jeho hostitele nebyla v tomto směru prokázána. V krvi potkanů nebylo olovo týden od expozice detekováno. Obě formy olova byly vylučovány více výkaly než močí. Vylučování bylo nejvyšší 24 hodin od expozice, poté klesalo a týden od expozice již ve velké části vzorků nebylo detekovatelné. Potkani, kteří dostávali olovo ve formě dusičnanu olovnatého, vylučovali močí více Pb než potkani, kteří dostávali olovo vázané v P. stratiotes. Ve výkalech naopak vylučovali více olova potkani, kteří dostávali olovo vázané v P. stratiotes. Parazitace většinou neměla na množství vyloučeného olova přímý vliv.Bylo zjištěno, že tasemnice Η. diminuta je schopna akumulovat olovo z kultivačního média stejně jako ze střeva definitivního hostitele. Dále bylo dokázáno, že proces akumulace olova do tkáně H. diminuta je efektivnější, když je v kultivačním médiu přítomna žluč. Olovo může být do tkání tasemnic akumulováno i pasivně, když tasemnice nežije. U živých tasemnic je ale proces akumulace olova řízen aktivně a tasemnice H. diminuta je schopna tento prvek také aktivně ze svých tkání detoxifikovat.Bylo zjištěno, že k akumulaci olova dochází především v předních částech strobil tasemnic. Tyto části strobil tasemnic obsahují výrazně vyšší koncentrace olova než části zadní. Tyto výsledky byly získány při měření koncentrací pomocí ICP-OES. Detailnější mapování bylo provedeno pomocí LA-ICP-MS na histologických řezech tkání tasemnic H. diminuta. I u těchto výsledků bylo nejvíce olova lokalizováno v přední části strobily a byl pozorován zřetelný pokles směrem k zadní části strobily. Tyto výsledky také ukázaly, že olovo je akumulováno pouze v tegumentu tasemnic a že nevstupuje do interních struktur strobil tasemnic.

Abstract:

The main aim of this dissertation thesis was to determine the value of lead accumulated into the tissue of a rat tapeworm (Hymenolepis diminuta) exposed to lead nitrate and to lead bound into plant Pistia stratiotes via its definitive host (rat). Also to determine the value of lead accumulated into tissue of H. diminuta in vitro in growth medium enriched with lead nitrate during the presence/absence of bile and if the lead is adsorbed actively by a tapeworm. In addition, the localization of lead accumulation in tapeworm strobila was determined.Tapeworms were tested in vitro in growth medium and in vivo inside their natural host. Artificially infected male Wistar rats were used in the experiments. Rats were exposed two different forms of lead for six weeks through the oral exposure. During the exposure period, samples of feces and urine were collected regularly to monitor the lead toxicology in this host/parasitic system. After the exposure period, rats blood and tissue (liver, kidney, spleen, testes, muscles, bones and intestine) samples were collected together with tapeworm tissues and lead concentrations were measured within those. Tapeworm tissues accumulated lead from lead nitrate and from P. stratiotes easily. There were accumulated higher Pb concentrations in tapeworm tissues than rat tissues. Lead from lead nitrate accumulated in higher levels than lead from P. stratiotes. Although the "protective" function of the parasite on host's tissues was not proven, there were higher lead levels in tissues of non-parasitized rats compared to those who were parasitized. Lead was not detected one week after the exposure in rat´s blood samples. Both forms of lead were excreted via feces in higher levels than via urine. 24 hours after the exposure, the excretion of lead was in the highest levels, than in declined and it was under the limit of detection in a large amount of samples one week after the exposure. Rats that received lead in the form of lead nitrate excreted more Pb urine than rats receiving lead bound in P. stratiotes. On the contrary, rats who received lead bound in P. stratiotes excreted more lead values via faeces than those given lead in lead nitrate. The presence of parasite did not have a direct effect on the amount of excreted lead eliminated. It has been ascertained that H. diminuta can accumulate lead from the growth medium with the same effectivity as from the intestine of its definitive host. It has also been proven that the lead accumulation process is more effective when bile is added into the growth medium. Lead can be accumulated passively when the tapeworms are not alive. However, tapeworm teguments actively control the process of lead accumulation and detoxification, when the tapeworms are alive.It has been found that lead is accumulated in higher concentrations in anterior parts. These parts of tapeworm strobila contains significantly higher concentrations of lead than posterior parts. These results were obtained by measuring ICP-OES concentrations. A more detailed mapping was performed using LA-ICP-MS on histological cuts of H. diminuta. Even with these results, most lead was located in anterior part of the strobila and there was a clear decrease towards the posterior part. These results also show that lead is accumulated only in tapeworm tegument and it does not enter tapeworm strobila internal structures.

Keywords

hymenolepis diminuta, olovo, akumulace

Keywords

hymenolepis diminuta, lead, accumulation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 11. 2018

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Ivana Jankovská, Ph.D.
• Reader: Ivana Knížková, externi, Jan Urban, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Doctoral programme / field:
Animal Science / General Animal Science