Toksiske effekter av metaller og selen i storvokstørret fra Mjøsa og Losna

Transkript

1 1 Toksiske effekter av metaller og selen i storvokstørret fra Mjøsa og Losna Eugen Gravningen Sørmo, Forsker, Dr scient Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet (NTNU) Institutt for biologi, Realfagsbygget, N-7491 Trondheim Telefon: / eugen.sormo@bio.ntnu.no

2 2 Introduksjon Kvikksølv (Hg) en global miljøgift - Lang oppholdstid i atmosfæren - Kan omdannes til metylkvikksølv (MeHg) - Høye nivåer i predatorisk ferskvannsfisk Toksiske virkningsmekanismer - Høy affinitet til svovel, spesielt cystein, en svovelholdig aminosyre - Cystein er viktig byggestein i proteiner - Kvikksølv (Hg) har enda høyere affinitet til selen (Se) - Forstyrrer biokjemiske og biologiske Se-avhengig funksjoner

3 3 Interaksjon mellom Hg og Se - Selen beskytter mot organisk og uorganisk Hg og andre tungmetaller - Se og Hg bindes sterkt til hverandre i stabile komplekser, 1:1 forhold - Se detoksifiserer Hg (og motsatt, Hg detoksifiserer toksiske doser med Se) - Hg kan binde opp så mye Se at det blir funksjonell Se-mangel - Hg kan også blokkere funksjonelle Se seter Se:Hg molar ratio Se:Hg molar ratio > 1 er foreslått som grenseverdi for når Se beskytter mot Hg (alternativt grenseverdi når Hg har toksisk effekt på Se-avhengig funksjoner)

4 4 Selen (Se) - Essensielt sporstoff (fra jordsmonnet) - Inngår som byggestein i selenoaminosyren, selenocystein (SeCys) - SeCys produseres i kroppen fra organisk og uorganisk Se, og - inkorporeres i en håndfull proteiner, selenoproteiner eller selenoenzymer - SeCys er strukturelt lik cystein, unntatt at svovel er byttet med Se - Gluthatione peroksidase (GPx) antioksidant enzym - Deiodinase regulerer thyroid hormonbalansen Antioksidant funksjon og thyroid hormon systemet er derfor sensitive for Hg induserte effekter på Se avhengige funksjoner

5 5 Oksidanter - Reaktive Oksygen Spesies (ROS) dannes naturlig ved oksidativ respirasjon og ulike enzymatiske prosesser - miljøgifter kan også indusere oksidativt stress direkte -eller indirekte ved å hemme antioksidant systemer - Oksidanter skader DNA, proteiner og celle membraner oksidativt stress - Superoksid (0 2- ) - Hydrogen peroksid (H 2 O 2 ) - Hydroksyl radikal (. OH) NB! Oksidative responser og produksjon av ROS variere naturlige, og miljøgifter har hemme oksidative prosesser

6 6 Antioksidanter Enzymer - glutation peroxidase (GPx), catalase (CAT), superoksid dismutase (SOD) Ikke enzymer - metallothionein (MT), gluthatione (GSH), vitamin E og C m.fl MT og GSH er cystein-rike proteiner med mange thiol grupper som lar seg oksidere eller binder reaktive metaller.

7 7 Selen som antioksidant Det GPx er den viktigste intracellulære antioksidanten Selenoprotein P er forelått som en viktig ekstracellulær antioksidant

8 8 Problemstillinger -Akkumulering av Hg og Se i storvokst ørret - Se:Hg molar ratio -Toksiske effekter (biomarkører) relatert til Se:Hg molar ratio MT GPx Thyroid hormoner Lipid peroksidering (TBARS) Total Oxygen Scavenging Capacity (TOSC)

9 9

10 10 Resultater

11 11 Betydelig bioakkumulering av Hg i ørretene

12 12 Betydelig bioakkumulering av Hg i ørretene Mer uorganisk Hg i lever hos mjøsørretene?

13 13 Betydelig lavere Se:Hg molar ratio i Mjøsørretene Lavere enn grenseverdier

14 14 Dette gjelder spesielt i muskelprøvene, hvor 50 % av mjøsørretene har Se:Hg molar ratio < 1

15 15 Langt mer oksidert GSH (GSSG) i losnaørretene enn i mjøsørretene Se reduserer GSH:GSSG ratio kraftig i leverprøvene i Losnaørretene Toksisk effekt av høy akkumulering uorganisk Se?

16 16 Bioakkumulering av Se holder ikke tritt med Hg i mjøsørretene

17 17 Sammenheng mellom Se:Hg molar ratio og Se-avhengig GPx aktivitet i mjøsørretene Indikasjon på Hg-indusert funksjonell Se mangel i ørretene

18 18 Konklusjon bioakkumulering Lav Se:Hg molar ratio i mjøsørretene, spesielt i storvokste individer Positiv korrelasjon mellom ratio og GPx indikerer funksjonell Se mangel Langt høyere Se:Hg ratio i losnaørretene Potensielt toksiske Se nivåene i lever hos storvokste individer

19 19 TBARS : måling av malondialdehyde (MDA) i lever, biprodukt av lipid peroksidering GPx synes å være en betydelig antioksidant i losnaørretene

20 20 TBARS : måling av malondialdehyde (MDA) i lever, biprodukt av lipid peroksidering Katalase viktigere i mjøsørretene, hemmet av høye konsentrasjoner med POPs

21 21 TOSC : Total Oxygen Scavenging Capacity (H 2 O 2 )

22 22 Metallothionein (MT)

23 23

24 24

25 25

26 26 Resultater (MT) Hypoteser Se moderer Hg toksisitet (Se binder opp Hg) Hg indusere funksjonell Se mangel (Hg binder opp Se)

27 27 Hg-indusert Se mangel årsaken?? Sannsynelig!!!

28 28 Y variable (metallothionein)

29 29 Y variable (metallothionein)

30 30 Thyroid hormoner

31 31

32 32

33 33

34 34 Takk til Norges forskingsråd Klima og forurensningsdirektoratet NTNU Tomasz C. Ciesielski, Grethe Stavik Eggen, Ida Beate Overjordet, Per Harald Olsen, Paulien Mulder, Ole Kristian Berg, Bjørn Munro Jenssen NINA Morten Kråbøl Lokale fiskere i Mjøsa og Losna

35 35

36 36 P <