Browsing by discipline "Ympäristö- ja elintarviketoksikologia"

2,3,7,8-Tetraklooridibentso-p-dioksiini (TCDD) kuuluu halogenoituihin aromaattisiin hiilivetyihin ja on ryhmän voimakkain myrkky. TCDD on ympäristömyrkky, joka rikastuu ravintoketjussa. Ihmiset altistuvat TCDD:lle kroonisesti ruoka-aineiden, Suomessa lähinnä kalan, välityksellä. TCDD:lla on useita akuutteja ja kroonisia toksisia vaikutuksia ihmisiin ja eläimiin. Pitkäaikaisen TCDD-altistuksen tärkeimpiä vaikutuksia ovat mm. kehityshäiriöt ja karsinogeenisuus. Akuutteja vaikutuksia ovat mm. näivetysoireyhtymä, immunosuppressio ja kuolema. TCDD:n myrkyllisyyden mekanismi tunnetaan vain osittain. Rotan käyttäytyminen ja elintoiminnot seuraavat vuorokausirytmiä. Rytmin päätahdistaja sijaitsee hypotalamuksessa ja rytmiin vaikuttavat sekä sisäiset että ulkoiset tekijät. Ulkoisista tekijöistä parhaiten tunnettuja ovat valo ja ravinnonsaanti. TCDD:n tiedetään vaikuttavan rottien syömiskäyttäytymiseen siten, että rehunkulutus vähenee, mistä seuraa näivetysoireyhtymä. Muista TCDD:n käyttäytymisvaikutuksista rotalla on vain vähän julkaistua tutkimustietoa. Tässä tutkimuksessa selvitettiin TCDD:n vaikutuksia Long-Evans (Turku A/B) -urosrottien käyttäytymiseen videovalvontaa käyttäen. Tutkimuksessa käytettiin kymmentä Long-Evans -kannan urosrottaa, joista viisi altistettiin TCDD:lle annoksella 100 µg/kg. Rotat sijoitettiin yksittäin käyttäytymistutkimukseen suunniteltuihin häkkeihin, joissa niitä videokuvattiin kaksi päivää ennen altistusta ja viisi päivää altistuksen jälkeen. Rotat olivat vapaalla ruokinnalla. Tähän tutkimukseen valittiin analysoitaviksi päivä ennen altistusta sekä toinen ja viides päivä altistuksen jälkeen. Valittuina päivinä rottia tarkkailtiin 24 tuntia. Käyttäytyminen jaettiin neljään eri kategoriaan, jotka ovat Lepää, Syö, Pesee ja Liikkuu. TCDD:lle altistettujen rottien automaattilaitteistolla mitattu rehunkulutus väheni kokeen aikana tilastollisesti merkitsevästi toisesta koepäivästä alkaen, mutta juomisessa ei todettu muutoksia. Käyttäytymisen seurannan perusteella syömiseen käytetty kokonaisaika ei eronnut TCDD- ja kontrolliryhmän välillä, mutta hajonta TCDD-ryhmän sisällä kasvoi. TCDD:lle altistettujen rottien turkin puhdistamiseen kulunut kokonaisaika ja puhdistamiskertojen lukumäärä vähenivät koepäivinä kaksi ja viisi. Ero kontrollirottiin on tilastollisesti merkitsevä. Vuorokausirytmissä ei havaittu merkittäviä muutoksia TCDD-altistuksen jälkeen. Rehunkulutuksen vähentyminen oli odotettu TCDD:n vaikutus. Yllättävää oli, ettei syömiseen käytetyssä kokonaisajassa tai syömiskerran keskimääräisessä kestossa altistuksen jälkeen havaittu johdonmukaista merkitsevää muutosta. Tämä voisi viitata rottien syömistehokkuuden vähentymiseen. Lisääntynyt hajonta TCDD-ryhmän sisällä syömiseen kulutetussa ajassa viitannee TCDD:n vaikuttavan yksilöllisesti käyttäytymiseen. Turkin puhdistamisen vähentyminen voi liittyä vähentyneeseen rehunkulutukseen. Letaali TCDD-annos muuttaa viiden vuorokauden kuluessa L-E-rottien ulkoista käyttäytymistä ja vuorokausirytmiä laboratorio-olosuhteissa melko vähän.

TCDD on voimakkain dioksiiniryhmän kemikaaleista. Dioksiinit ovat kaikkialla maapallolla esiintyviä ympäristösaasteita, jotka jo pieninäkin annoksina aiheuttavat monia biokemiallisia ja myrkyllisiä vaikutuksia selkärankaisissa. Dioksiinit ovat hyvin rasvaliukoisia, pysyviä ja elimistössä hitaasti hajoavia, minkä vuoksi ne kulkeutuvat elimistössä rasvakudokseen ja kertyvät ravintoketjussa. 1960-1970-luvuilla käytetyissä klooratuissa kemikaaleissa dioksiineja oli paljon epäpuhtauksina. Nykyään tärkeimmät dioksiinilähteet ovat jätteenpoltto ja muut polttoprosessit, metalliteollisuus ja aiemmin dioksiineilla saastuneet alueet. Suomessa dioksiinilla saastuneita alueita ovat erityisesti vanhojen sahanpohjien maaperä sekä Kymijoen pohjasedimentit. Tärkein altistuslähde ihmisellä on ruoka, Suomessa erityisesti Itämeren kala ja maitotuotteet. Koe-eläimillä TCDD on karsinogeeninen, teratogeeninen sekä immunotoksinen ja aiheuttaa akuutisti näivetyssyndrooman, maksavaurioita sekä entsyymi-induktion. Vuosikymmenien tutkimuksista huolimatta TCDD:n varsinainen vaikutusmekanismi on selvittämättä. Useimpien vaikutusten katsotaan välittyvän solulimassa olevan AH-reseptorin kautta. Se säätelee geenien ilmentymistä. Useimpien myrkyllisten vaikutusten mekanismeja ei kuitenkaan juuri tunneta. PPA-reseptorit säätelevät elimistön lipidi- ja glukoosimetaboliaa sekä solujen erilaistumista. Näiden reseptorien ligandeja ovat lukuisat rasvahapot sekä niiden johdannaiset, kuten monet eikosanoidit ja prostaglandiinit. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää TCDD:n vaikutusta annoksella 50 μg/kg maksassa ekspressoituvien PPARα- ja PPARδ-reseptorien ekspressioon kahdessa dioksiiniherkkyydeltään erilaisessa rottakannassa in vivo. Samalla tarkasteltiin TCDD:llä voimakkaasti indusoituvan CYP1A1-entsyymin ekspressiota maksassa. Rottakannat valittiin siten, että niiden välillä oli hyvin suuri ero dioksiiniherkkyydessä. Käytetty TCDD-annos 50 μg/kg oli toiselle rottakannoista letaali ja toiselle subletaali annos. Dioksiinille herkässä rottakannassa vaikutuksia tarkasteltiin lisäksi subletaalilla TCDD-annoksella 5 μg/kg. Tutkittavista maksanäytteistä eristettiin RNA, joka muutettiin käänteiskopioijaentsyymin avulla komplementaariseksi cDNA:ksi käyttäen oligo dT -aluketta. Tämän jälkeen näytteiden sisältämä PPARα-, PPARδ- ja CYP1A1-reseptorien mRNA:n määrä tutkittiin valmistetusta cDNA:sta kvantitatiivisella PCR-menetelmällä käyttäen spesifisiä alukkeita. Mitattu mRNA:n määrä suhteutettiin β-aktiini-proteiinin mRNA:n määrään, jotta RNA:n määrän mittaamisessa ja näytteiden pipetoinnissa syntyneet erot eivät olisi vaikuttaneet saatuihin tuloksiin. TCDD:n havaittiin lisäävän huomattavasti CYP1A1-entsyymin ekspressiota maksassa sekä dioksiinia sietävän kannan että dioksiiniherkän kannan rotilla. Tämä annos on huomattavasti alhaisempi kuin dioksiinia sietävien rottien TCDD:n LD50, mutta selvästi korkeampi kuin dioksiiniherkkien rottien LD50. Tässä tutkimuksessa ei havaittu eroa tutkittavien rottakantojen välillä CYP1A1-entsyymin mRNA:n määrän lisääntymisessä. Dioksiineja sietäviltä rotilta löydetty AH-reseptorin muuttunut alleeli suojaa rottia hyvin kuolleisuudelta. Toisaalta eräissä TCDD:n vaikutuksissa, kuten CYP1A1-entsyymin aktiivisuuden lisääntymisessä ja kateenkorvan surkastumisessa, ei havaita eroa dioksiiniherkkyydeltään erilaisten rottakantojen välillä. Tässä tutkimuksessa kontrollirottien ja TCDD-altistettujen rottien välinen ero CYP1A1-entsyymin mRNA-määrien välillä maksassa oli yli 200 kertainen. CYP1A1-proteiinia koodaavan Cyp1a1-geenin toiminta on AH-reseptorin säätelemää. TCDD on AH-reseptoriin voimakkaimmin sitoutuva tunnettu yhdiste. TCDD-annosten 5 ja 50 μg/kg välillä ei havaittu vaikutusta CYP1A1-entsyymin ekspressiossa dioksiiniherkän-kannan rotilla, mikä on sopusoinnussa aiempien tulosten kanssa, jotka ovat osoittaneet jo annoksen 5 μg/kg aiheuttavan maksimaalisen entsyymi-induktion. Tässä tutkimuksessa PPARα- ja PPARδ-reseptorin ekspressio maksassa ei muuttunut TCDD-altistuksen jälkeen kummallakaan tutkittavista rottakannoista. Aikaisemmissa tutkimuksissa ei ole tarkasteltu TCDD:n vaikutusta PPA-reseptorien ekspressioon in vivo kuten tässä työssä tehtiin. Aikaisemmissa tutkimuksissa saatujen havaintojen perusteella olisi mielenkiintoista tutkia PPA-reseptorien ekspressiota in vivo rasvakudoksessa vastaavalla tavalla kuin tässä tutkimuksessa tutkittiin ekspressiota maksassa. Lisätutkimukset todennäköisesti osoittavatkin, onko TCDD:llä vaikutusta PPA-reseptorien ekspressioon rasvakudoksessa.