Ökotox
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Cartes-fiches
Bei Juveniltieren und Männchen:
Induktion des Dottervorläufer-Proteins Vitellogenin als Biomarker für estrogene Wirkungen von Chemikalien
Vitellogin
Vitellogin, der Vorläufer des Dotterproteins, welcher in der Leber produziert und ins Plasma abgegeben wird, wo es schliesslich über VTG-Rezeptoren gebunden und in die Oozyten inkorporiert wird. Auch Eischalenproteine werden induziert.
Vitellogenin: _Dottervorläufer-Protein
Marker für die östrogene Wirkung von Umweltschadstoffen
Estrogene Chemikalien wirken wie Estradiol über den Estrogenrezeptor und führen zur Genexpression
Bei der Bindung an den Hormon-Rezeptor laufen auf molekularer Ebene folgende Prozesse ab. Nach Bindung der Chemikalien an den ER und Aktivierung des Estrogen-Rezeptor-Ligand-Komplexes bindet dieser im Zellkern an das Estrogen Response Element (ERE) der DNA in der Promotorregion bestimmer Gene, was zu deren Expression führt.
Wichtigstes Beispiel: Vitellogenen-Gen.: An die Estrogen- und Androgen-Rezeptoren binden strukturell sehr verschiedene Moleküle, diese Rezeptoren sind keineswegs spezifisch nur für die Geschlechtshormone. Als weitere Wirkungen estrogener Chemikalien treten auch Veränderungen in der Anzahl von Estrogen-Rezeptoren oder Einflüsse auf entsprechende Hirnregionen (Hypothalamus, Hypophyse) auf.
Da die Synthese des Dottervorläufer-Proteins Vitellogenin in Leberzellen unter der Kontrolle des weiblichen Geschlechtshormons 17ß-Estradiol steht, wird die Vitellogenin-Induktion als Biomarker für estrogene Wirkung verwendet. Die VTG-Induktion in Männchen korreliert mit der Ausbildung von Intersex-Gonaden oder Reproduktionseffekte on Fischen
EE2
Wirkungsstärke: EE2 ist 20-30x aktiver als das natürliche Estradiol (E2)
Fische unterhalb der ARA zeigen estrogene Wirkungen: VTG und GSI
Induktion von Vitellogenin und Reduktion der relativen Hodengrösse, bei männlichen Regenbogenforellen in einem englischen Fliessgewässer.
Die Fische wurden für 3 Wochen an verschiedenen Stellen oberhalb und unterhalb einer Abwasser-Einleitestelle in Käfigen exponiert. Dieser Fluss ist stark durch Alkylphenole belastet
a: Vitellogeninkonz. nach und vor der Exposition
b) Gonadensomatischer Index.
•Exposition adulter Männchen führt zur VTG-Induktion
•Nonylphenol: Abbauprodukt von Reinigungsmittel
•Bisphenol A: Monomer in Polycarbonat
VTG-Induktion und GSI-Erniedrigung durch estrogene Chemikalien
Nonylphenol haben estrogene Aktivitäten
Die estrogene Aktivität von Nonylphenol ist in diesen Systemen gerinder als jene von Estradiol.
Eine Vitellogenin-Induktion tritt bei Regenogenforellen bereits bei 1 mikrog/L Nonylphenol auf. männliche Fische zeigten nicht nur eine Synthese von Vitellogenin, sondern auch eine Hemmung des Hodenwachstums und eine Veränderung von Bildungszellen von Spermien.
Störung der Geschlechtsentwicklung
Festlegung des Geschlechts in der Embryonalentwicklung durch Hormone (bei gewissen Reptilien durch die Temperatur)
Wenn die hormonelle Balance in der sensiblen Phase durch Umweltchemikalien gestört wird, erfolgt die Geschlechtsentwicklung nicht richtig
Irreversible Folgen sind Zwitter, Geschlechtsumwandlung
Wie kann man Endocrine Disrupters identifizieren?
•Bindung an den Estrogen- und Androgen-Rezeptor
•Recombinante Zellsysteme (Hefe, Zellen)
•Fische: Vitellogenin Induktion (Leber, Blut), Leberzellen
•Fische: Fertilität und Reproduktion
•Fischlarven: Exposition während Geschlechtsdetermination
Folgen der Exposition mit hormonaktiven Stoffen: Rückgang bei Fischpopulationen
•Abhängig von der Chemikalie:
–Feminisierung von Männchen
–Maskulinisierung von Weibchen
•Veränderung des Geschlechterverhältnisses
•Reduzierte Fertilität: Reduktion von Spermienzahl und Spermienqualität
•Verlust von Fischpopulationen bei Seenexperiment
–Seeforellen im Lake Ontario
–Experimentelle Belastung mit 1-5 ng/L EE2 führt nach 2 Jahren zum Kollaps der Fischpopulation in einem kanadischen See (Kidd et al. 2007 PNAS)