Fyziologické a molekulární odezvy vodních organizmů na účinky chemických látek

Abstract

Biochemické a fyziologické reakce organismů na xenobiotika, jako obecné ukazatele zdraví organismů, jsou zkoumány již mnoho let. Těchto ukazatelů je využíváno při vývoji syntetických léčiv a screeningu účinků znečišťujících látek na biologické systémy a při objasňování jejich působení. V poslední době je věnována velká pozornost využívání "OMICS" přístupů, a to zejména při zkoumání účinků chemických kontaminantů na molekulární úrovni. "OMICS" přístupy jsou jednou z nejrychleji se rozvíjejících oblastí v oboru toxikologie. Reakce vodních organismů jsou zkoumány na molekulární úrovni, protože se zde nejdříve promítnou změny způsobené chemickou expozicí. ZnO nanočástice jsou široce používány s dalším potenciálem v potravinářském průmyslu a zemědělství. Jejich následné uvolnění do životního prostředí však vyvolává obavy z možných účinků na vodní organismy. Ačkoli jsou vodní organismy vystavovány nanočásticím pravděpodobně v nejvyšší míře perorální cestou, většina studií je doposud zaměřena nejvíce na hodnocení expozice vodním prostředím. Molekulární mechanismy způsobující jejich toxicitu v biologickém systému jsou zkoumány ještě méně. Tato práce byla provedena za účelem zkoumání schopnosti akumulace ZnO nanočástic podávaných v krmivu ve vnitřních orgánech kapra jako modelové ryby. Odezvy organismu byly posuzovány na proteinové, biochemické a histologické úrovni. Naše výsledky neprokázaly ani zjevnou akumulaci ZnO nanočástic, ani významné změny hematologických parametrů, hladiny peroxidace lipidů a histologických změn tkání. Naše pozorování prokázaly, že 500 mg ZnO nanočástic na kg krmiva způsobilo změny v dráhách a hladině proteinů spojených s buněčnou motilitou, změny v reakci imunitního systému, v syntéze proteinů, v buněčném metabolismu a přežívání buněk ve střevě. Rovněž byla touto dávkou ovlivněna skladba sérových proteinů souvisejících s činností imunitního systému. Ryby vystavené účinkům ZnO nanočástic, jako zevního stresoru, vykazovaly popsané změny zřejmě jako kompenzační mechanismus nutný k udržení vnitřní homeostázy a energetické rovnováhy. Pokud energetické nároky na zvládnutí stresu překročí kapacitu limitu, je negativně ovlivněno zdraví organismu. Ve druhé části studie byla testována kyselina peroctová v terapeutických dávkách 1 a 3 mg L-1 u amura bílého a 10 mg L-1 u raka signálního. Testované koncentrace způsobily u léčených zvířat histologické změny žaber a změny v aktivitě antioxidačních enzymů. Pozorované změny však nezpůsobily mortalitu ošetřovaných ryb a po období zotavení se změněné hodnoty navrátily do původního stavu. Z práce vyplývá, že popsané změny jsou reverzibilní, jestliže následuje dostatečná doba zotavení, která dovoluje zvířatům obnovit jejich narušenou homeostázu. Při léčbě citlivějších druhů je však třeba vzít v úvahu druhové specifické rozdíly. K vytvoření bezpečného aplikačního manuálu pro jednotlivé vodní organismy by bylo žádoucí provést další rozšiřující studie.