LICENCE TO KILL - elävää ekotoksikologiaa Olli-Pekka Penttinen, Dos., FT, yo-lehtori Helsingin yliopisto, ympäristötieteiden laitos, Lahti Lahden tiedepäivä, Lahti Science Day 2012 27.11.2012, Fellmannia, Lahti
Akvaattisen ekotoksikologian ja fysiologisen energetiikan välisen yhteyden osoittaminen pentakloorifenolin annosvastetarkastelun avulla IMPORTANCE OF PENTACHLOROPHENOL DOSE METRICS FOR BRIDGING AQUATIC ECOTOXICOLOGY WITH PHYSIOLOGICAL ENERGETICS
Tutkimuksen tavoitteet -AVAINSANAT: altistusaika, BCF, ekotoksikologian teoriat, fysiologinen vierasainevaste, irtikytkentä, kemikaalin vaikutusmekanismi, lajienväliset herkkyyserot, orgaaniset kemikaalit, pentakloorifenoli, spesifinen vaikutus, suojelubiologia, ulkoinen ja sisäinen kemikaalipitoisuus, yksilönkehitys, yksilötason vaste, ympäristötekijöiden vaikutus Tavoitteena oli - osoittaa, että yksilötasolla mitattu fysiologinen vierasainevaste ilmentää suoraan kemikaalin biokemiallista vaikutusmekanismia ja vasteen voimakkuus on suoraan ja ainoastaan riippuvainen eliön sisään akkumuloituneen malliaineen pitoisuudesta - osoittaa, että pentakloorifenolille herkän lohikalan (Salmo salar m. sebago) herkin elinkierron vaihe vaatii alhaisemman vaikuttavan kemikaalikuorman kuin aineenvaihdunnaltaan laiska harvasukasmato - osoittaa, että erilaiset ulkoiset tekijät ja altistumisaika vaikuttavat vasteen voimakkuuteen ainoastaan akkumulaatiokinetiikan välityksellä -
Aineisto ja menetelmät 550 vesi- ja kudospitoisuusmääritystä sekä 240 aineenvaihduntatason mittausta kahdella vesieläinlajilla (järvilohi ja harvasukasmato) eri lämpötiloissa, eri kestoisissa kokeissa eri pitoisuustasoilla + tilastolliset analyysit (ANOVA, regressiot) LSC: Vesi- ja kudosnäytteet 8 rinnakkaista/pit., 6-8 pitoisuustasoa/käsittely 2 lämpötilaa (2 ja 20 C), kaksi testilajia, aikatekijä (1-4 vrk) TAM: Metaboliatasot
Tulokset Laadunvarmistus Kuolleisuus-% 0 PCP saanto-% 95 Kertyminen eläimiin 2-10 % tot. PCP OH Fysiologia Metaboliatasoon vaikuttivat lämpötila, laji ja kemikaali (0.07, 0.16, 0.95 µw/g) 1 3 Akkumulaatio BCF-arvot vaihtelivat lajin, lämpötilan ja altistusajan suhteen (max. 14, 658, 1273) Pentakloorifenolin vaikutukset vesieliöihin Fysiologinen vaste Annosvasteinen metaboliatason nousu molemmilla lajeilla(150-300 %) 2 4
Tulokset 1. Pentakloorifenoli aiheutti vaikutusmekanismiperusteisen fysiologisen vasteen kaikissa koeolosuhteissa ja molemilla testilajeilla 2. Yksittäisessä käsittelyssä kemikaalin bioakkumuloituminen oli suoraan riippuvainen koeveden kemikaalipitoisuudesta mutta käsittelyjen välillä sama PCP-pitoisuus johti toisistaan poikkeaviin kudospitoisuustasoihin, ilmentäen sitä, että 3. Ulkoiset altistustekijät kontrolloivat PCP:n toksisuutta bioakkumulaation välityksellä aiheuttaen voimakasta vaihtelua vaikuttaviin pitoisuustasoihnin (mg/l) mutta 4. Vasteen suhteuttaminen sisäiseen pitoisuustasoon (mg/kg) vähensi toksisuustuloksissa esiintyvää vaihtelua, koska 5. Sisäinen kriittinen PCP:n kudospitoisuustaso oli koeajasta ja lämpötilasta riippumaton
Yhteenveto - Vasteen suunta ja suuruus ilmentävät oksidatiivisen fosforylaation irtikytkentää solun energiaa tuottavissa mitokondrioissa - Munan kuori suojasi kehittyvää järvilohea kemikaalialtistukselta -Altistumisajan, kudospitoisuuden ja fysiologisen vasteen voimakkuuden välillä oli täydellinen korrelaatio -Yhdistämällä koko aineisto (eri lajit + olosuhteet) pystyttiin yksinkertaisen lineaarisen regression avulla luotettavasti laskemaan universaali olosuhteista, elinkierron vaiheesta, lajista ja altistumisajasta riippumaton kriittinen PCP:n kudospitoisuustaso 0.43 mol/kg Metabolic response (%) Total = 111.8 + 203.5 internal concn (µmol/g) 395.6 0.68 <0.001 189 0.43
Kiitokset Kiitos Jussille KIITOS KAIKILLE MUILLEKIN! HYVÄÄ JOULUN ODOTUSTA!