Biochemické markery působení cyanotoxinů u živočichů

Bc. Ivana Pochylá

Master's thesis

Abstract:

ABSTRAKT Od poátk prmyslové revoluce je životní prostedí vystavováno stále vzrstajícímu vlivu cizorodých látek. ada z nich je do prostedí uvolována jako dsledek antropogenní innosti. V souasné dob je velkým problémem nadmrné vnášení živin (eutrofizace) do vodního prostedí a jeho vliv na organismy na tomto ekosystému závislé. Na zvýšenou nabídku živin pak reagují také sinice (cyanobakterie) intenzivním rstem a tvorbou nové biomasy. Pemnožení planktonních sinic, nazývané vodní kvt, má mnoho dalších dsledk na vodní ekosystém. Mimo zhoršení kvality vody a znemožnní jejího dalšího využití pro rekreaní a vodárenské úely, projevuje se masový rozvoj sinic rovnž na dalších organismech na vod závislých. Nebezpeí pedstavují pedevším jejich toxické metabolity-cyanotoxiny. Jedním z mechanism psobení tchto toxin na obratlovce a živoichy vbec, je oxidativní stres. Úlohou této práce bylo zamit se na následky psobení biomasy sinic na dva druhy obratlovc ptáky a ryby, s cílem poznat jeho mechanismy psobení pomocí specifických biochemických odpovdí organismu. Byly vybráni dva zástupci ryb - kapr obecný (Cyprinus Carpio) a tolstolobik bílý (Hypophthalmichthys molitrix) a zástupce pták - kepelka japonská (Coturnix coturnix japonica). Tito obratlovci byli exponováni biomase sinic s pevládajícím rodem Microsystis aeruginosa a pomocí biochemických odpovdí organismu byl hodnocen vliv cyanobakterií na indukci detoxikace a oxidativního stresu v játrech a hepatopankreatu. Tmito experimenty byla prokázána významná modulace hladin a aktivit vybraných komponent detoxikaního systému (glutathion-S-transferázy (GST) a ethoxyresorufin-O-dealkylázy (EROD)) u obratlovc po expozici sinicím. Tato vedla ke zvýšení úrovn oxidativního stresu, což se projevilo stimulací hladiny glutathionu (GSH) a zmnami aktivit antioxidativních enzym glutathion peroxidázy (GPx) a glutathion reduktázy (GR). Byla také potvrzena vhodnost využití tchto biomarker jako citlivých indikátor pro hodnocení subletálních úink cyanobakterií na obratlovce.

Abstract:

ABSTRACT Since the beginning of industrial revolution, the environment is exposed to growing influence of xenobiotics. Lots of these are released into the environment as a result of anthropogenic activities. A big problem in this time is an excessive input of nutrients (euthrophication) into the aquatic environment and its influence on organisms depending on this ecosystem. Also cyanobacteria react on this excessive supply of nutrients with their intensive growth and production of new biomass. The abundance of plankton cyanobacteria, so called water bloom, can have a lot of effects on aquatic ecosystem. Beside the deterioration of water quality and restraint of its further utilization for recreational and water supply purposes, the mass expansion of cyanobacteria can also have negative effects on other water dependent organisms. The danger is represented above all by their toxic metabolites cyanotoxins. One of the mechanism of effects of cyanotoxins on vertebrates and animals in general, is oxidative stress. This work was focused on the effects of cyanobacterial biomass on two kinds of vertebrates birds and fish, with the purpose to evaluate the response of specific biochemical parameters involved in detoxification and oxidative stress. There were chosen two representatives of fish Common carp (Cyprinus Carpio) and Silver carp (Hypophthalmichthys molitrix) and one representative of birds Japanese quail (Coturnix coturnix japonica). These vertebrates were exposed to cyanobacterial biomass with the dominant species Microcystis aeruginosa and the studied biochemical responses included the modulation of detoxication and oxidative stress parameters in liver and hepatopancreas. These experiments demonstrated significant changes in levels and activities of selected components of detoxification system including glutathione-S-transferase (GST) and ethoxyresorufin-O-deethylase (EROD) in vertebrates after cyanobacterial exposure. This exposure leads to the elevation of oxidative stress level, which was shown by increased levels of glutathione (GSH) and modulated activities of antioxidant enzymes glutathione peroxidase (GPx) and glutathione reductase (GR). The results also confirmed the suitability of using these biomarkers as a sensitive indicators for detection of sublethal effects of cyanobacteria on vertebrates.

Keywords

Klíová slova, eutrofizace, cyanobakterie, Cyprinus Carpio, Hypophthalmichthys molitrix, Coturnix coturnix japonica, oxidativní stres, biomarker, glutathion, glutathion peroxidáza, glutathion reduktáza, glutathion-S-transferáza, lipidní peroxidace, ethoxyresorufin-O-dealkyláza Keywords, euthrophication, cyanobacteria, oxidative stress, biomarkers, glutathione, lipid peroxidation, glutathioen-S-transferase, glutathione peroxidase, glutathione reductase, ethoxyresorufin-O-deethylase

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 5. 2006

Thesis defence

• Date of defence: 2. 6. 2006
• Supervisor: doc. Mgr. Klára Hilscherová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / General Biology