Ekotoxikologické hodnocení vybraných protinádorových léčiv

Bc. Pavel Odráška, Ph.D.

Master's thesis

Abstract:

Se vzrůstajícím počtem studií dokazujících přítomnost farmak v životním prostředí se také v ekotoxikologii stále častěji setkáváme se zájmem o tuto skupinu látek. Přítomnost farmak byla doložena u vzorků povrchových, podzemních i vodovodních vod, přičemž koncentrace, v kterých se tyto sloučeniny vyskytují ve volném prostředí, mohou dosahovat hodnot od několika ng/l až po několik g/l. O jejich potenciální nebezpečnosti pro necílové organismy jsou však prozatím k dispozici jen velmi omezené informace. Doplnění těchto informací je pak nutným předpokladem pro posouzení rizika, které je spojeno s nízkou avšak dlouhodobou expozicí biologických druhů v prostředí. Tato práce se zabývá skupinou cytostatik, která má mezi těmito látkami důležité postavení. Její význam vyplývá z vlastností a mechanismů působení, které je zaměřeno na ovlivnění některých základních životně důležitých struktur obsažených obecně v buňkám všech organismů. Z negativních projevů jejich působení jsou často uváděny karcinogenita, mutagenita a embryotoxicita. Pro bližší zkoumání byla z této skupiny vybrána pětice látek: 5-fluorouracil, cisplatina, cyklofosfamid, doxorubicin a etoposid. Za účelem ekotoxikologického hodnocení těchto cytostatik byla využita sada ekotoxikologických biotestů, v jejímž rámci testy s planktonním korýšem Daphnia magna, řasou Pseudokirchneriella subcapitata a bakterií Pseudomonas putida byly zaměřeny na sledování cytotoxicity těchto sloučenin, zatímco SOS Chromotest a test s modifikovaným kmenem Saccharomyces cerevisiae (GreenScreen Assay) byl zařazen pro hodnocení jejich genotoxických účinků. Z výsledků provedených měření vyplynulo, že toxický potenciál se u jednotlivých sloučenin výrazně liší. Nejnižší efektivní koncentrace byla zjištěna u 5-fluorouracilu, který v bakteriálním testu toxicity poskytl statisticky významný efekt ( < 0,05) již v koncentraci 3 g/l (23 nmol/l). (Geno)toxické odpovědi ostatních sloučenin pak byly pozorovány v rozmezí koncentrací 0,1 - 10 mg/l (0,8 - 80 mol/l). Výjimku představuje pouze cyklofosfamid, jehož (geno)toxicita se projevila až u koncentrací nad 250 mg/l (960 mol/l). Ačkoli byla u některých hodnocených cytostatik prokázána výrazná toxicita, je pravděpodobnost podobného projevení v životním prostředí malá. Efektivní koncentrace zjištěné pomocí použitých testů, založených na sledování úhrnných a nespecifických odpovědí jako jsou imobilizace nebo inhibice buněčné proliferace, stále mnohokrát převyšují hodnoty předpokládaných hladin v životním prostředí.

Abstract:

Pharmaceutical products for humans and animals, as well as their related metabolites enter the aquatic environment if they are not biodegraded or eliminated during sewage treatment. Recently, they have been detected in surface water, ground water and drinking water. It was shown there can be found concentration of ng/lg/l in the environment. Despite this fact little is known about the effects and the hazard of long-term exposure to low concentrations of pharmaceuticals for non-target aquatic organisms. Seen from the aspect of potential impact on the environment, cytostatic agents are an important group of these substances depends on terms their mode of action is targeted on basic cellular structures of all organisms. Carcinogenicity, mutagenicity and embryotoxic properties are often well demonstrated. This study was designed to assess the ecotoxicity of 5-fluorouracil, cisplatin, cyclophosphamide, doxorubicin and etoposide. To evaluate their cytotoxic effects on aquatic biota a set of biotests were performed using the cladoceran Daphnia magna, the chlorophyte Pseudokirchneriella subcapitata and the bacteria Pseudomonas putida, while the SOS Chromotest and the GreenScreen Assay were utilized to detect the genotoxic potential of the investigated compounds. The ecotoxicity of the examinated substances differs very much. The lowest effective concentration has been observed in the case of 5-fluorouracil. In the bacterial bioassay there was found an statistical significant effect ( < 0,05) at concentration 3 g/l (23 nmol/l). Most of the other substances were cytotoxic and genotoxic in the range of 0,1 - 10 mg/l (0,8 - 80 mol/l), only cyclophosphamide exerts his effects at concentrations above 250 mg/l (960 mol/l). Dispite of the substantial ecotoxicity, due to low consumptions of antineoplastics and consequently low predicted environmental concentration, the probability of manifestation such as nonspecific and integral effects like imobilization and inhibition of population growth seems not to be very high.

Keywords

cytostatika, toxicita, genotoxicita, biotesty, pharmaceuticals, antineoplastics, toxicity, genotoxicity, bioassays

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 6. 2006

Thesis defence

• Date of defence: 2. 6. 2006
• Supervisor: prof. RNDr. Luděk Bláha, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Ecotoxicology