Prof. Dr. Bayram YILMAZ
Transkript
Prof. Dr. Bayram YILMAZ
Endokrin Bozucular ve Biyosidal Ürünler Prof. Dr. Bayram Yılmaz Yeditepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji Anabilim Dalı YEDİTEPE ÜNİVERSİTESİ Istanbul “Endocrine Disrupters” Endokrin Bozucu: “Xenoestrogens” Organizmada bir hormonun sentez sekresyon taşınma reseptöre bağlanma ve etkisi ile eliminasyonunu etkileyen kimyasal maddedir EPA Definition: Exogenous agents that interfere with the synthesis, secretion, transport, binding, action or elimination of natural hormones in the body that are responsible for the maintenance of homeostasis, reproduction, development and/or behavior” Endocrine Disrupting Chemicals (EDCs) Endocrine Disruptors Industrial solvents & lubricants PCB Dioxins PBB Organo chlorine pesticides/ Fungicides DDT Methoxychlor Chlorpyrifos Atrazine Vinclozolin Plastics/ Plasticizers Bisphenol A Phthalates Metals Cadmium Lead Mercury Uranium Arsenic Pharma ceuticals Natural DES & Pills Phytoestrogens “Persistent Organic Pollutants” (POPs) (2001, İsveç) PCBler Dioxin (TCDD) Hekzaklorobenzen Aldrin DDT “Dirty Dozen” Dieldrin Endrin Klordan Heptaklor Mirex Toxafen Furanlar Diethylstilbestrol (DES): Sentetik bir östrojen "Recommended for routine prophylaxis in ALL pregnancies... 96 per cent live delivery with desPLEX in one series of 1200 patients - bigger and stronger babies, too. No gastric or other side effects with desPLEX - in either high or low dosage." [1957] ► Perinatal uygulamalardan sonra görülen genital sistem neoplazileri ► ABD’de 1971-74 arası DES’e maruz kalan 1-4 milyon çocuk… (New Engl J Med 1971) Dioxin Kontaminasyonu • Vietnam Savaşı sırasında 70 tondan fazla Dioxin (TCDD, Agent Orange) Güney Vietnam’a sprey şeklinde atıldı. • Bu yeryüzünde görülmüş en büyük Dioxin kontaminasyonudur. • 1962-1971 arasında kullanılan bu maddenin etkileri bugün hala Vietnam nesillerini etkilemeye devam etmektedir. • Kontaminasyona maruz kalan Amerikan askerlerinin çocuklarında da yaygın lösemi vakaları görüldüğü bildirilmiştir. POLİKLORLU BİFENİLLER (PCB) ► Kimyasal yapıları ► Üretim ve kullanım ► Kontaminasyon alanları 345-34, Koplanar PCB ► Endokrin Bozucu Etkileri 3 2 ortho 2' meta 3' 4' para 4 5 6 6' ortho 5' meta 246-4OH-3, Nonplanar PCB PCBlerin Kullanıldıkları Yerler Kimyasal ve fiziksel yapı bakımından oldukça stabil (nonflammable) maddeler olduklarından, Sanayide başlıca; kapasitatör, transformer, hidrolik pompa, matbaa mürekkebi, boya, pestisit ve izolasyon sıvılarının yapımında Yanmayı ve enerji kaybını önlemek için yüksek gerilim hatlarının izolasyonunda da kullanıldılar. POPs: Besin Zinciri ve İnsana Taşınma Yolları POPs başlıca sindirim yoluyla insan vücuduna geçer. POP kontaminasyonu olan sulardan avlanan balık ve diğer hayvanların tüketilmesiyle vücuda girerler. Deri yoluyla emilim Anne sütüyle yeni doğana geçerler. Volatilize olma özellikleri ? Özellikle yağ dokusunda birikme eğilimi gösterirler Türkiye’de Genel Kimyasal Kirlilik Akın AN ve Önsan Zİ’den (www.react.boun.edu.tr) ► Nörotoksik ► Kanserojenik ► İmmün sistem üzerine ► Kardiyovazküler (aterosklerozis) ► Reprodüktif etkiler … Endokrin Bozucu Etki Mekanizmaları ► Östrojenik ► Anti-östrojenik ► Androjenik ► Anti-androjenik ► Tiroid sentez ve sekresyonu üzerine etkiler Dioxin, PCBler ve Pestisitlerin Diyabet ile ilişkisi (?) ► Pankreasta b-hücrelerinin toksinlere olan hassasiyeti ► Vietnam’da Dioxin’e maruz kalan ABD’li askerlerde yüksek diyabet sıklığı ► Çalışma ortamında PCB ve pestisitlere maruz kalanlarda diyabet ► Bunların kan örneklerinde rastlanan yüksek dioxin ve PCB miktarı EDCs & Thyroid Function Iodine uptake inhibitors TPO inhibitors (iodine organification) Thyroid hormones signaling Pickford DB. (2010) Screening chemicals for thyroid-disrupting activity: A critical comparison of mammalian and amphibian models. Crit Rev Toxicol, 40: 845-92. Östrojenik ve Antiöstrojenik Etkiler Koplanar PCBler antiöstrojenik etkilerden Nonplanar PCBler östrojenik etkilerden sorumludurlar Aryl Hydrocarbon reseptörü ve antiöstrojenik aktivite TCDD (Dioxin) E2 reseptörü ve östrojenik aktivite Östradiol Aryl Hydrocarbon (veya TCDD) Reseptörü Aryl Hydrocarbon reseptörü, sitoplazmada bulunan ve DNA’ya bağlanma özelliği olan bir proteindir. Dioxin ve benzeri kimyasal maddeler bu reseptöre bağlanarak etkilerini gösterirler. TCDD Gen ekspresyonu AHR mRNA Protein CYP 450 EDC – Tarama (Analiz) Yöntemleri İn vivo metotlar Hershberger assay Uterotropik assay Erkek rat pübertal gelişim deneyi Dişi rat pübertal gelişim deneyi Amphibian metamorphosis assay Hipotalamo-Pituitary-Tiroit eksen analizi Metamorfik matürasyon analizi Balık HPG eksen analizleri In vivo modeller Vitellogenin Morfolojik parametreler (uterus, ovaryum, testis, prostat ağırlığı vb) Histolojik incelemeler Biyomarker analizleri (c-fos, laktoferrin, vitellogenin ekspresyonu vb) Hormon analizleri Hendry et al, 2002; Exp Biol Med, 227: 709-723. Hershberger Assay Vesicula seminalis İdrar kesesi Prostat Testis Epididimis Penis Penis M. Levator ani M. Bulbocavernosus Cowper bezi Uterotropic Assay İmmatür Uterotropic Assay 20 günlük ratlar Üç günlük s.c. uygulama 4. gün dekapitasyon OVX Uterotropic Assay Kontrol (x20) Bilateral ovarektomi İki hafta iyileşme 7 gün ilaç s.c. Uygulama 24 saat sonra Dekapitasyon Östradiol (x20) Uterotropic Assay Immatür sıçanlarda uterus morfolojisi; Çözücü (a), Östrojen (b), Aroclor (10mg) (c), PCB 180 (10mg) (d), Aldrin (1mg) (e), Aldrin (10mg) (f), Mirex (10mg) (g), Endosulfan (1mg) (h). Östrojen grubunda histolojik görülen (b) değişiklik belirgin uterus boyutlarında artış, östrojen kadar olmamakla beraber sırasıyla endosulfan (h), PCB (d) ve Aroclor (c) gruplarında da uterus boyutları arttı. Bar 110 µm. TÜBİTAK Projesi (104T240) EDC – Tarama (Analiz) Yöntemleri İn vitro metotlar Östrojen proliferasyon deneyi Östrojen reseptör bağlanma deneyi Androjen reseptör bağlanma deneyi Steroidogenez deneyi (Androjen) testosteron sentezinin uyarılması veya baskılanması Steroidogenez deneyi (Östrojen) Östrojen sentezinin uyarılması veya baskılanması Aromataz aktivite testi Reporter Gene Assay MCF-7 Focus Assay MCF-7 meme kanseri hücreleri E2 reseptörleri taşırlar Başka hücre tipleri (HTB 133) 120 Foci/cm2 (Percent Maximum E2) 100 80 E2 60 40 20 0 0 -13 -12 -11 -10 -9 Log Molarity -8 -7 -6 E2 Focus Assay’de Test Ettiğimiz Pestisitler Aldrin Dieldrin Carbaryl o,p DDE Heptachlor p,p DDE Heptachlor Epoxide o,p DDD Lindane p,p DDD Methoxychlor o,p DDT Mirex p,p DDT a-BHC Malathion b-BHC Parathion d-BHC Ivermectin Endosulfan Toxaphene Toxaphene’in Antiöstrojenik etkileri Östrojenisite Testi E2 Reseptör Bağlanma Deneyi Anti-Östrojenisite Testi Tam Hücre E2 Reseptör Bağlanma Deneyi Atrazine Induces Aromatase Enzyme Atrazine is a potent endocrine disruptor that both chemically castrates and feminizes male amphibians It also disrupts normal gonadal development and feminizes the gonads of developing males.” Hayes et. al., 2006 Reporter Gen Assay Anti-Estrogenic Effect of PCB 138 in MVLN Cells Anti-Estrogenic Effect of PCB 138 in MVLN Cells 7 14 12 Arbitrary Units * 5 4 3 * 2 * 10 8 * 6 * 4 2 1 0 0 Control Control DMSO 0,2 µM 1 µM 5 µm 10 µM DMSO + 0,2 µM + 1 µM + E2 5 µM + E2 10 µM + E2 10-8 M E2 10-8 M 10-8 M 10-8 M E2 10-8 M Anti-Estrogenic Effect of PCB 138 in H4IIE Cells 9 * 8 Arbitrary Units Arbitrary Units 6 7 * 6 5 4 * 3 2 1 0 Control DMSO 0,2 µM 1 µM 5 µm 10 µM Reporter Gen Assay Üsküdar in MVLN Cells Arbitrary Units 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Control 1 µl 5 µl 10 µl 20 µl 50 µl Üsküdar in H4IIE Cells Arbitrary Units 2,5 * 2 1,5 1 * * 5 µl 10 µl * 0,5 0 Control 1 µl 20 µl 50 µl Reporter Gen Assay Arbitrary Units Dilderesi in MVLN Cells 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 * * 5 µl 10 µl * * 20 µl 50 µl * Control 1 µl Dilderesi in H4IIE Cells 1,4 Arbitrary Units 1,2 * * 1 0,8 0,6 0,4 0,2 * 0 Control 1 µl 5 µl 10 µl 20 µl 50 µl Yesildaglar N, Yildirim G, Attar R, Karateke A, Ficicioglu C, Yilmaz B. Fertility Sterility, 2010; 93:1722-4. Dioxin Reporter Gen Assay 140 (pg 2,3,7,8-TCDD BEQ/g fat) 120 100 80 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 AHR (Dioxin) reseptör yolağı EU 2011 gıda yönetmeliğine göre dioksin ve dioksin-benzeri Subjects maddeler için süt ve yağ gibi besinlerde maksimum değerler sınırlanmıştır (2.5 ve 5.5 pg/g yağ). Reporter gen assay – Referans metot (EU 2012, #252). Genotoksisite Tarama Testleri Ames test Mutagenicity test - Chinese Hamster Ovary (CHO) cell line Rodent micronucleus test Comet Assay DNA methylation techniques Sodium bisulfite sequencing Comet Assay ile Genotoksisite Analizleri Meme Epitel Hücrelerinde Genotoksisite Analizleri Bisphenol A, Nonylphenol ve Phythalate Esterleri Plastiklerde bulunan kimyasal maddeler Bisphenol A: Sertleştirici olarak plastiklerin yapımında kullanılırlar (Polikarbonat, epoxy resin gibi) Sıcak ortamda sıvılara difüze olur Östrojenik ve anti-androjenik etkiler Phythalate esterleri: Yumuşatıcı (elastikleştirici) olarak plastiklerin yapımında kullanılırlar Nonylphenol: Yumuşatıcı (elastikleştirici) olarak plastiklerin yapımında kullanılırlar www.epa.gov Bisphenol A • • Short half-life, but widespread use in the production of plastics and epoxy resins • drink containers (milk, water, infant bottles) • tinned food, bottle tops • Medical devices, dental sealants, electrical equipment, CDs, water supply pipes Leaches from plastic mainly under heat condition Kristiansen C. Endocrine News, 2007 Bisphenol A Diamenti-Kandarakis E. Endocrine Reviews, 2009 • Produced at a rate of 800 million kg annually in US alone • 92% of Americans have BPA in their urine, mainly children and adolescents • Highly concentrated in placenta, the amniotic fluid and breast milk • Exposure mainly from ingestion, but also through the skin or inhaled household dust • ? Safe daily intake: 50µg/kg body weight/day • AB ile paralel olarak, biberon gibi bebek beslenmesinde kullanılan polikarbonat malzemelerin üretiminde BPA kullanımı Türkiye’de yasaklandı. Endokrin Bozucuların İnsanlardaki Etkileri Endokrin Bozucuların İnsanlardaki Etkileri Erkeklerde Hipothalamus GnRH Sperm sayısında azalma ve testis kanseri Kriptorşidizm + Erkek bebek doğum oranında azalma Kadınlarda EDC Meme ve rahim kanseri Ön Hipofiz LH and FSH + İnfertilite problemleri Püberte problemleri Gonad “Obesogens” : Lipid metabolism and Adipogenesis “Endocrine Disrupter” çalışmalarının 20. yılına girilmiş olmasına rağmen, hangi kimyasal maddelerin ne tür endokrin bozukluğa neden olduğu konusunda henüz tam uzlaşma sağlanamamıştır. Perinatal ve erken evre maruziyet ve doz Kimyasal kirleticilere maruz kalınan dönem Doz ve süre Kongenital ve gelişim bozuklukları Önlemler & Öneriler … “Sağlıklı” sanayileşmeyi teşvik etmek Kullanımı yasaklanmış maddeleri denetlemek EDC için yeni su arıtma teknolojileri geliştirmek Gebelik öncesi ve sırasında çevresel östrojenlerden sakınmak Kendini ve çocuklarını kimyasal kirleticilerden uzak tutmak Plastik kaplarda sıcak yiyecek ve içecek tüketiminden sakınmak “Yerli” gıda maddesi üretimini ve tüketimini teşvik etmek EDCs & Multidisciplinary Approach