| Overordnet hvordan bruger man så biomarkers til at bevise kausalitet (forholdet mellem årsag og virkning).
- hvorfor er de bedre til det?
Nævn de to typer af kurver. | Metoden afhænger af sammenligning af dose-relateret biomarker respons og dose-relateret populations fald. Både i laboratoriet og i felten.
- i stedet for at teste alle kemikalier, så teste mekanismerne der berøres via biomarkers - billigere og nemmere.
Kaldes mekanistisk biomarker.
Dose-respons kurver fra lab:
- populations antallet ift dosen der er givet.
- størrelsen af en eller flere biomarker responses ift samme doserings spænd.
Dette kan sammenlignes med samme data fra felten. |
| Hvilke steps er der i translationen af toxisk effekt fra kemikalie til population ? | Molekyle interagerer med site of action - lokaliseret cellulær respons - fysiologisk, biokemisk eller adfærds ændringer - populationen.
Ofte bruger man både biomarkers og microarray-analyse (øjebliksbillede af, hvilke gener i en celle der er aktive på et givent tidspunkt). Følger stepsene og kan derved forudsige kæden af effekter, som stoffet medfører. |
| Forklar hvordan effekten fra site of aktion kommer videre til ændring af lokaliserede celler.
Hvad afhænger responsen af? | For det meste sker den primære toxiske interaktion ved biokemisk level - dog er det nogle gange bedre beskrevet ved fysiologiske ændringer (fx ændring af membran).
Ofte ses effekterne ved cellulære level ikke hvis kemikaliet kun binder til en lille del af aktive site, derfor er det godt at vide:
- hvor høj koncentrationen skal være ved aktive site før der sker effekter ved næste level.
- efter der vises effekter, forholdet imellem koncentrationen og graden af ændringer.
(Dose-respons kurver).
Afhænger af affinitet, samt om det er agonist (samme respons), partial agonist (mindre eller ingen respons) eller antagonist (deaktivere respons). |
| Forklar eksemplet med OP og Acetylcholinesterase i nervesystemet | Aktive oxon former af disse insekticider gør de binder kraftigt - hæmmer.
- Hvis de forsat udsættes for organofosfat vil AChE forblive hæmmet indtil det når et punkt, hvor raten af hydrolyse af acetylcholine begynder at falde.
Øget koncentration og binding til receptor. Derved sendes der flere transmissioner af aktions potentialer.
Forbliver hæmningen af enzymet, blokeres depolariseringen og synapsen (tab af transmission).
Organisme level:
- kan være meget forskelligt.
Fugle: 40-50% hæmning medføre milde fysiologiske og adfærsmæssige ændringer.
70% død, fx blokering af det respiratoriske system.
Fisk ved 20% og rotter endnu tidligere.
Populations level:
- ofte hurtigt metaboliseret, men nogle medfører forsinket påvirkning af nerver (efter stoffer er ude).
Har øget dødeligheden af vilde vertebrates populationer (fx fugle). Vides ikke med fødselsrater (måske ændring af adfærd kan påvirke dette). |
| Forklar eksemplet med p,p-DDT på spændings-afhængige natrium kanaler i axon membraner. | - Nogle insekticider binder til disse kanaler i nerve axoner (kanalerne respondere på ændringer membran potentialer).
Når p,p-DDT binder sænkes lukningen af kanalerne, hvorved for meget Na+ siver ind.
Derved forlænget aktions potentiale.
Organisme level:
- påvirke både centrale og perifere nervesystem. Uro, spontane bevægelser, bange. Rystelser. Kramper - død.
Ændringer ses hurtigt når man er forgiftet med DDT.
Populations level:
- Mange vertebrater døde i felten, samt udviste sublethal levels (ændre fysiologi og adfærd). Dette kan også øge dødsraten eller sænke fødselsraten. Enten påvirke voksne eller videregives til ungerne. |
| Forklar eksemplet med p,p-DDE og transporten af calcium ind i æggeskals kirtler i fugle | p,p-DDE stabil metabolit af p,p-DDT. Skal meget lidt til.
- Begrænser transpoten af Ca++ in i æggeskallens kirtel og derved hæmmer forkalkningen.
Man tænker det binder til calciu, ATPase eller prostaglandin metabolismen.
Organisme level:
- En lille grad af ændring i tykkelsen har lille effekt på stabiliteten af æggeskallen, men 17-18% producerer en markeret effekt og kan lede til ægget ødelægges og ungen dør.
Populations level:
- effekt på fødselsraten. |
| Forklar eksemplet med 17A-Ethinylestradiol (EE2) og østrogene receptorer i fisk. | Syntetisk østrogen. Findes i spildevand.
Endokrin forvirring i han fisk. I de fleste fisk medfører østrogen i leveren dannelse af vitellogenin (protein der danner æggeblomme).
- Hannerne dannede vitellogenin og dårlig udvikling af testikler.
Organisme level:
- intersex (æg i testiklerne) og derved infertile. Dårligere sæd og kvalitet. De kan ikke reproducere.
Populations level:
- livslang eksponering kan medføre komplet popualtions tab. (Infertile konkurrer med sunde hanner og derved sænker successen af fertilisering). |
| Forklar hvordan det går fra cellulær ændring til effekter i hele organismen | Lokaliserede effekter kan blive overført til andre steder i kroppen.
Fx ændringer af en nerve skaber ændringer i nervesystemet og funktioner af organer og væv (fysiologisk og adfærd).
Hvis det transporteres med blodet, fx hvor precourserer af clotting proteiner overtager de funktionelle.
Jo højere du kommer i niveauerne af organismen jo mindre specifikt er det (flere forbindelser kan medføre samme effekter). |
| Forklar hvordan det går fra effekter på hele organismen til effekter på populationen.
Hvordan måles det? | Mere kompleks og sker i felten. Ikke nok at vide hvor meget der er, men i stedet hvor tilgængelige de er.
Her bruger man kemikalie analyser, samt biomarker. Mesocosmer er også nyttige.
Stoffer reducerer populations vækst ved at sænke fødselsraten eller øge dødsraten.
Små effekter gør ofte ikke det store (fx dieldrin øgelse af dødsrate erstattede bare sulten fra andre).
Svært at sige hvad der medfører hvad - andre faktorer såsom temperatur, tørke, mix af kemikalier kan påvirke en population. |
| Hvordan bruger man biomarkers i felten | - Man kan udsætter kemikalierne og så måle på frit levende organismer.
- Hvis man vil undersøge et sted, hvor der allerede er forurenet kan man ikke styre eksponeringen. Her kan man enten tage arter fra stedet eller nogen tilsvarende, som holdes under rene forhold - kontrol gruppe. Herfra kan nogen udsættes i området.
Her kan man sammenligne forsøg i felten og i lab.
Herefter kan der laves en dose-respons kurve.
Ofte sammenligner man forurenede steder og rene - dog svært at vide om det er 100 rent.
I floder kan man bruger gradient af stofferne og lave dose-respons kurve ud fra. |
| Forklar problemerne ved kontrol grupper | Svært at sige, hvornår noget er normal status.
Ofte bruger man indikator arter i lab til at sammenligne med. I miljøet kan forholdene svinge meget:
- daglige variationer, sæson præget (fx sexual cyklus).
- temperatur, pH
- køn, alder
Dette kan være svært i felten.. Der skal man bruge en specifik dose-relateret biomarker til et bestemt kemikalie i de forskellige områder man tester. |
| Hvorfor vælger man biomarker til felt-studier? | Andre målinger kan sige noget om hvilke kemikalier der er, samt finde hot spots.
Biomarker kan måle toxiske effekter og relaterer dem til effekter på populations niveau.
- Her skal man vælge hvilken art og alder man vil bruge (fx DDE er det fugleæg, EE2 er det han fisk).
- Vælge tidspunkt (nogle er mere vigtige under avl, andre ved migration eller sult).
- biomarkeren skal kvantifiserer forskellige niveauer af toxiske processer over tid.
Kræver nye billigere og lettere teknikker |
| Hvordan hænger biomarker og miljømæssig risiko vurdering sammen | Antallet af kemikalier der skal testes er mange og dyrt.
Antallet af mekanismer (effekter) der skal testes er mindre.
- man kender til neutotoxiske forbindelser og endokrine forstyrrer, men det svære er at kende mere deltaljeret ændringer som er skadende for økosystemet.
Man vil gerne have mere QSAR test, der tester realistiske niveauer som kan have effekt på populationen.
(QSAR - Kvantitative struktur-aktivitets-relationsmodeller, hvilket er regressions- eller klassifikationsmodeller) Siger noget om stoffets struktur og evner ved aktive site. |
