Hormonháztartást megzavaró anyagok (EDC) Barna S. M.Sc. diplomamunka BMGE Gyarmati D. M.Sc. diplomamunka BMGE C.G. Daughton:J. Am. Soc. Mass. Spectrom, 12 (2001) 1067 http://www.epa.gov/nerlesd1/chemistry/pharma/index.htm C.G. Daughton, T.A. Ternes, Environmental Health Perspectives 107 (1999) 907. R. Carlson, Silent Spring (1962) Houghton Mifflin Company. T. Colborn et al., Our stolen future, Pinquin books, (1996).

Definició A hormonháztartás megzavaró anyagoknak (endocrine disrupting chemical, EDC) azokat az anyagokat nevezzük, amelyek megzavarják a szabályzásban és a növekedésben szerepet játszó természetes hormonok termelését, kibocsátását, transzportját, kötödését, reakcióját, vagy kiürülését.

Hormonok termelő szervek az emberben C.G. Daughton, http://epa.gov/endocrine

Főbb hormontermelő mirigyek és irányításuk

Hormontengelyek Idegi és kémiai parancsok rendszere.

A hormonok hatása sejtszíntől teljes szintig érvényesül A hatás lehet többgenerációs, teljes populációra kiható is.

EDC anyagok Hormon készítmények (fogamzásgátló és posztmenneopuzás tabletták, pajzsmirigy és egyéb gyógyszerek) Iparban és fogyasztásban használt anyagok (pl. detergensek, ftalátok, élelmiszeripari adalékok, PCB) Gyógyszerek, növényvédő szerek (pl. verapamil, naproxén, lindán, DDT, atrazin) Ipari és fogyasztási melléktermékek (PAH, dioxin) Természetes hormonok (pl. fitoösztrogének) Természetes hormonhatású anyagok (3-omega-zsírsavak) A csoportok közt átfedés Egy részük ismert (DDT, atrazin, alkilfenol-etoxilátok), de még 87000 potenciális jelölt.

Ösztrogén hatású EDC-k

Tiroid (pajzsmirigy) hatású EDC-k

EDC-k káros hatásai Nemi funkciók megzavarása, megszüntetése (hemafroditizmus) Eltolódott fiú-lány születési arány Rák és torzult szülés indukció több generáción keresztül Immunrendszer károsodás Rezisztencia kialakulása Fajok eltűnése Nem várt hatások kialakulása nem célzott fajokon

Hermafroditizmus nőstény tengeri csigán TBT hatására

EDC rámkinukáló hatása a RNS-re

EDC anyagok megjelenése környezetben Ipari, háztartási szennyezések Mérsékelt lebomlás a természetben Elégtelen szennyvíztisztítás Elégtelen ivóvíztisztítás Anyagok párolgása Feldúsulás (biomagnifikáció, bioakummláció, perzisztencia)

EDC-k útja C.G. Daughton, http://epa.gov/endocrine

EDC felismerésének nehézségei Egyesek csak bizonyos fajokra hatnak Gyakran csak bizonyos életkorokban veszélyesek (embrió, újszülött, pubertás és terhesség) Több generáción keresztül jelentkezik a hatás Számos közülük perzisztens, biomagnifikációra és bioakkumlációra hajlamos

Biomagnifikáció folyamata

DDT koncentrációk (µg/g zsír) Balti tengeri állatokban

Anyatej PCB és DDT tartalmának csökkené-se az anyagok betiltása után Svédországban

EDC-k megjelenése a természetben

Napi károsanyag felvétel élelmiszerrel Svédországban

BADGE veszélye Polimerizációs melléktermék Erős ösztrogén hatás 1996, incidental finding: up to about 50 ppm Bisphenol A diglycidyl ether (BADGE) in oily food Epoxy compounds considered as carcinogens unless demonstrated otherwise Specific Migration Limit (SML) of “non-detectable at detection limit of 20 ppb” Alarm! 50 ppm of potential carcinogen?! 1000MW alatt az anyagok átdiffundálnak a műanyag filmen

DDT perzisztenciája

A hatás gyakran nem lineáris függvénye a dózisnak hormonok és EDC-k esetén

Javasolt EDC teszt első lépcsője preparált szerveken EDC tesztek Több fajon, több életciklusban, több generáción keresztül végzett akut és krónikus toxikológiai vizsgálatok szükségesek Javasolt EDC teszt első lépcsője preparált szerveken Ösztrogén receptor kötő/riporter gén esszé Androgén receptor kötő/riporter gén esszé Szteroid szintézis esszé here homogenátumon

Javasolt EDC teszt első lépcsője élő állatokon 3 napos rágcsálón uterotrof esszé (endocrine teszt a méhben), ami kimutatja a méhen belül fellépő rendellenességeket 20 napos rágcsáló, serdülőkori nőstény és hím esszé (ösztrogén vagy androgén és tiroid aktivitás mérése), ami kimutatja a kényes serdülőkorban az abnormális és csökkent funkciókat 7 napos rágcsáló, Hershberger esszé, ami kimutatja az androgén aktivitást Béka átváltozási esszé, ami kimutatja a tiroid rendszer zavarait Hal nemi szerv elváltozási esszé, ami kimutatja a nemi hormonok zavarát.

Javasolt EDC teszt második lépcsője két generációs emlős szaporodási teszt madár szaporodási teszt hal életciklus teszt két generációs mysid (rák, gerinctelen) életciklus hüllő fejlődési és szaporodási teszt EPA által kidolgozott rendszer

Béka átváltozási teszt pajzsmirigy funkcióra

EDC-k analitikai meghatározása

Gélszűrés és az immunreakció kombinált mód-szere a vitellogenin aktivitás megállapításához

Detergensek eloszlása a természetben

Megkövetelt vizsgálatok at alkilfenolokat mérik

A kidolgozott analízis Vízminta pH = 2 (HCl:víz, 1:1) + ST Extrakció (hexán) SPE (szilika) Származékképzés (AA/TEA) Extrakció (hexán, MTBE) + IST Mérés (GC, GC/MS)

Standardok teljes ionáram kromatogramja és fragmensei (GC/MS, 1µg/ml) Származékképzés nélkül Származékképzéssel (Ac)

Ivóvíz alkilfenol tartalma GC/MS SIR:135

Duna víz alkilfenol tartalma GC/MS SIR 135

Tisztított szennyvíz alkilfenol tartalma GC/MS SIR:135

Nyersszennyvíz alkyilfenol tartalma származékképzés nélkül GC/MS SIR:135

Különböző vizekben meghatározott alkilfenol szennyezések Minta Származék-képzés nélkül Származék-képzéssel Ivóvíz n.d. 290 ng/l Duna víz 100-120 ng/l 320 ng/l Tisztított szennyvíz 170 ng/l 1000 ng/l Nyers szennyvíz 6700 ng/l 16 500 ng/l

Gyógyszerek a természetben Veszélyek Állandó utánpótlás (pszeudó perzisztencia) Rezisztencia kialakulása Érzékenyeknél allergia Nem vizsgált, hosszú távú, több generációs hatás Nem vizsgált fajokra gyakorolt hatás nem ismert Nem várt szinergetikus (egymást erősítő kombinációk) hatások

Megfigyelt gyógyszerhatások a természetben Antidepresszánsok → lecsökkent szaporodás Fogamzásgátlók → hermafroditizmus Antibiotikumok → baktérium perzisztencia Verapamil → nem várt túlérzékenység Antibiotikumok → allergiás tünetek

Gyógyszertermelési adatok Több 100 000 tonna gyógyszert anyagot gyártanak évente (38 000 t Németország) 60 g/ fő 6000-7000 t/év anyag potenciálisan környezet szennyező Németországban 412 t antibiotikum fogyasztás évente→ 305 t eléri a szennyvíztisztítót (92 t korházból) Szinergizmus : antineoplastikusok - antibiotikumok toxaphene- endosufan verapamil -fogamzásgátló

Angliai gyógyszerfogyasztás 2000-ben

Magyarországon eladott gyógyszerhatóanyagok (1998)

Gyógyszerek háztartási szerek kijutása a természetbe

Gyógyszerek kijutása a természetbe

Gyógyszerek metabolizmusa Metabolizmus során a gyógyszerek polárosabbak lesznek. Ezek a folyamatok főleg a májban zajlanak (pl. P-450) Metabolizmus I fázis: oxidáció redukció hidrolízis. Ekkor a molekuls szerkezete változik. Metabolizmus II fázis: addició (pl. glukoronid, szulfát, addukt)

Metabolizmus II termékek

Hirtelen eső lerontja a szennyvíztisztító hatásfokát Télen általában kisebb a tisztítás hatásfoka, mert kisebb a fotóvíz hígító hatása és öntisztulása is mérsékelt.

A szennyvíztisztítók csak részben semmisítik meg az EDC-ket Glukuronid metabolitik visszaalakulhatnak anyavegyületté a szennyvíztisztitókban

Természetben talált gyógyszer maradványok Ma már környezeti hatástanulmányt kell végezni, ha egy gyógyszer várható koncentrációja > 1µg/l a természetes vizekben.

Állatgyógyszerek szennyvízben, talajban, és trágyában Zöld: hatásos koncentráció Kék: talált koncentráció

Fogamzásgátló anyag hatása a zebrahalakra

Antibiotikumok hatása a természetben Forrása: emberi gyógyszerszedés, állati gyógyszerek és hozamnövelők Kijutása: szennyvíz, trágyázás (az antibiotikumoknak csak egy része bomlik a szervezetben a maradék változatlanul távozik, konjugátumaik visszaalakulhatnak anyavegyületté) Hatása: rezisztens törzsek kialakulása, biológiai szennyvíztisztítók flórájának pusztítása, magas perzisztencia Előfordulás:g/l koncentráció tartományban a vizekben d, de talajban, szennyvíziszapban lehet mafasabb található Meghatározásuk: immunreakciók, LC/MS/MS (LOD: kb.10 ng/l)

Antibiotikum rezisztens fajok a szennyvízben

Antibiotikumok perzisztenciája

Pézsma illatanyagok a szennyvízben

Gyógyszerek meghatározása szennyvizekben fejlett műszerezettséget igényel

Gyógyszerek a felszíni vizekben LC/MS/MS analízisek

Gyártott kozmetikumok mennyisége Németországban (1993)

Naproxén meghatározás folyamatábrája Naproxén gyakran használt nem-szteroid gyulladásgátló gyógyszer

Naproxénnal spikolt szennyvíz GC analízise

Naproxén tömegspektruma

Talált naproxén koncentrációk Minták Koncentráció (ng/l) Befolyó, tisztítatlan szennyvíz 250 Elfolyó, tisztított szennyvíz 87,5 Dunavíz 2,4