Porovnání citlivosti biochemických markerů u suchozemských plžů a žížal

Bc. Dana Trávníčková

Master's thesis

Comparison of sensitivity of biochemical markers of terrestrial grastropods and earthworms

Anotácia:

Diplomová práce se zabývá biochemickými markery stanovovanými u suchozemských plžů a žížal. Tito půdní bezobratlí jsou v neustálém kontaktu s velkým množstvím toxikantů, které se vyskytují v životním prostředí. Expozice těmto látkám však může mít negativní dopad na organismus. Změny v těle vyvolané působením xenobiotik jsou hodnoceny pomocí biomarkerů. Jedním z často používaných biomarkerů jsou cholinesterasy. Jedná se o enzymy využívané jako specifické biomarkery expozice organofosfátovým pesticidům. Jedním z běžně používaných organofosfátů je chlorpyrifos. Tato látka může mít negativní vliv na necílové organismy, mezi které patří také půdní bezobratlí. Experimentální část diplomové práce je tedy zaměřena na stanovení aktivit cholinesteras v různých tkáních plžů Helix aspersa (hlava, hemolymfa, hepatopankreas, albuminová žláza) a žížal Eisenia fetida (hlava, tělo). Především se jednalo o optimalizaci metodiky pro měření cholinesteras pomocí Ellmanovy metody a také stanovení fyziologických hladin a kinetických parametrů (Michaelisova konstanta, katalytická účinnost) acetylcholinesterasy (AChE), butyrylcholinesterasy (BChE) a propionylcholinesterasy (PChE) u plžů Helix aspersa i žížal Eisenia fetida. Pro zhodnocení vlivu organofosfátu chlorpyrifosu na aktivitu cholinesteras byla použita in vitro expozice komerčně vyráběnému pesticidu Nurelle D, jehož účinnou látkou je chlorpyrifos. Výsledky poukazují na vysokou variabilitu aktivit AChE, BChE i PChE mezi plži Helix aspersa a žížalami Eisenia fetida. U plžů byla celkově nejvyšší aktivita všech cholinesteras naměřena v hemolymfě, zatímco v ostatních tkáních byla podstatně nižší. Nejnižších aktivit cholinesteras dosahovala albuminová žláza a hepatopankreas plžů. Enzymová aktivita u žížal vykazovala velmi podobných hodnot jednotlivých cholinesteras v hlavě i v těle. Katalytická účinnost byla nejvyšší pro AChE a nejnižší pro BChE u obou organismů. Přítomnost organofosfátu chlorpyrifosu pak ve vzorcích způsobila inhibici AChE, BChE i PChE téměř ve všech tkáních u plžů i žížal. Nicméně citlivější odpověď vykazovali plži Helix aspersa.

Abstract:

The thesis is focused on the biochemical markers determined in terrestrial gastropods and earthworms. These soil invertebrates are in constant contact with a large amount of toxic substances, which appear in the environment. The exposure to these substances may have a negative effect on the organism. The changes in the body caused by the action of xenobiotics are evaluated using biomarkers. Cholinesterase is a family of enzymes frequently used as biomarkers. These enzymes are used as specific biomarkers of exposure to the organophosphate pesticides. One of the commonly used organophosphate is chlorpyrifos. This substance may have a negative effect on non-target organisms, one of which are soil invertebrates. The experimental part of this diploma thesis is focused on the determination of cholinesterase activity in different tissues of the snail Helix aspersa (head, hemolymph, hepatopancreas, and albumin gland) and the earthworm Eisenia fetida (head, body). It was focused especially on the optimization of the methodology used for measuring cholinesterase using Ellman method and also on the determination of physiological levels and kinetic parameters (Michaelis constant, catalytic efficiency) of acetylcholinesterase (AChE), butyrylcholinesterase (BChE,) and propionylcholinesterase (PChE) in snails Helix aspersa and earthworms Eisenia fetida. In vitro exposure to the commercially-produced pesticide Nurelle D was used to evaluate the effect of organophosphate chlorpyrifos on cholinesterase activity. The results indicate a high variability of AChE, BChE and PChE activity between the snails Helix aspersa and the earthworms Eisenia fetida. The highest activity in gastropod was generally measured in their hemolymph, while it was significantly lower in the other tissues. The lowest cholinesterase activity was measured in the albumin gland and hepatopancreas. The enzyme activity in earthworms had very similar values in the head and the body. The catalytic efficiency was the highest for AChE and the lowest for BChE in both organisms. The presence of organophosphate chlorpyrifos in all samples caused inhibition of AChE, BChE and PChE in almost all tissues in both organisms. Nevertheless, the more sensitive response was shown in the snails Helix aspersa.

Kľúčové slová

Helix aspersa, Eisenia fetida, biomarker, enzym, Michaelisova konstanta, enzymová kinetika, acetylcholinesterasa, butyrylcholinesterasa, propionylcholinesterasa, enzyme, Michaelis constant, enzyme kinetics, acetylcholinesterase, butyrylcholinesterase, propionylcholinesterase

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 18. 5. 2015

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 1. 6. 2015
• Vedúci: Mgr. Jana Vašíčková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / odbor:
Biochemistry / Biochemistry