Endokrin Bozucular. (Endocrine Disrupter Chemicals, EDC) Prof. Dr. Bayram Yılmaz. Yeditepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji Anabilim Dalı Istanbul

Transkript

1 Endokrin Bozucular (Endocrine Disrupter Chemicals, EDC) Prof. Dr. Bayram Yılmaz YEDİTEPE ÜNİVERSİTESİ Yeditepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji Anabilim Dalı Istanbul

2 Endokrin Bozucu: Endocrine Disrupters Xenoestrogens Organizmada bir hormonun sentez sekresyon taşınma reseptöre bağlanma ve etkisi ile eliminasyonunu etkileyen kimyasal maddedir EPA Definition: Exogenous agents that interfere with the synthesis, secretion, transport, binding, action or elimination of natural hormones in the body that are responsible for the maintenance of homeostasis, reproduction, development and/or behavior

3 Endocrine Disrupting Chemicals (EDCs) 17b Estradiol Thyroid hormone Genistein Phytoestrogens PCB BPA Bisphenol A DDT DDT Dioxin PCB Dioxins Phthalate Phthalates DES DES

4 Endocrine Disrupting Chemicals (EDCs) Endocrine Disruptors Industrial solvents & lubricants Organo chlorine pesticides/ Fungicides Plastics/ Plasticizers Metals Pharma ceuticals Natural PCB Dioxins PBB DDT Methoxychlor Chlorpyrifos Atrazine Vinclozolin Bisphenol A Phthalates Cadmium Lead Mercury Uranium Arsenic DES & Pills Phytoestrogens

5 Persistent Organic Pollutants (POPs) (2001, İsveç) Dirty Dozen PCBler Dioxin (TCDD) Hekzaklorobenzen Aldrin DDT Dieldrin Endrin Klordan Heptaklor Mirex Toxafen Furanlar

6

7 Diethylstilbestrol (DES): Sentetik bir östrojen "Recommended for routine prophylaxis in ALL pregnancies per cent live delivery with desplex in one series of 1200 patients - bigger and stronger babies, too. No gastric or other side effects with desplex - in either high or low dosage." [1957] Perinatal uygulamalardan sonra görülen genital sistem neoplazileri ABD de arası DES e maruz kalan 1-4 milyon çocuk (New Engl J Med 1971)

8 Dioxin Kontaminasyonu Vietnam Savaşı sırasında 70 tondan fazla Dioxin (Agent Orange) Güney Vietnam a sprey şeklinde atıldı. Bu yeryüzünde görülmüş en büyük Dioxin kontaminasyonudur arasında kullanılan bu maddenin etkileri bugün hala Vietnam nesillerini etkilemeye devam etmektedir. Kontaminasyona maruz kalan Amerikan askerlerinin çocuklarında da yaygın lösemi vakaları görüldüğü bildirilmiştir.

9 Nörotoksik Kanserojenik İmmün sistem üzerine Kardiyovazküler (aterosklerozis) Reprodüktif etkiler Endokrin Bozucu Etki Mekanizmaları Östrojenik Anti-östrojenik Androjenik Anti-androjenik Tiroid sentez ve sekresyonu üzerine etkiler

10 Dioxin, PCBler ve Pestisitlerin Diyabet ile ilişkisi (?) Pankreasta b-hücrelerinin toksinlere olan hassasiyeti Vietnam da Dioxin e maruz kalan ABD li askerlerde yüksek diyabet sıklığı Çalışma ortamında PCB ve pestisitlere maruz kalanlarda diyabet Bunların kan örneklerinde rastlanan yüksek dioxin ve PCB miktarı

11 EDCs & Thyroid Function Iodine uptake inhibitors TPO inhibitors (iodine organification) Thyroid hormones signaling Pickford DB. (2010) Screening chemicals for thyroid-disrupting activity: A critical comparison of mammalian and amphibian models. Crit Rev Toxicol, 40:

12 POLİKLORLU BİFENİLLER (PCB) Kimyasal yapıları Üretim ve kullanım Kontaminasyon alanları Endokrin Bozucu Etkileri , Koplanar PCB 3 2 ortho 2' meta 3' 4 4' para 5 6 6' ortho 5' meta 246-4OH-3, Nonplanar PCB

13 PCBlerin Kullanıldıkları Yerler Kimyasal ve fiziksel yapı bakımından oldukça stabil (nonflammable) maddeler olduklarından, Sanayide başlıca; kapasitatör, transformer, hidrolik pompa, matbaa mürekkebi, boya, pestisit ve izolasyon sıvılarının yapımında Yanmayı ve enerji kaybını önlemek için yüksek gerilim hatlarının izolasyonunda da kullanıldılar.

14 WTC, , New York, NY

15 PCBlerin Üretimi 1930 lu yıllarda üretimine başlanan bu maddeler, 1977 de ABD de ve diğer birçok ülkede yasaklandı. Bugün sadece Rusya ve Kuzey Kore de üretim olduğu sanılmaktadır Ancak, birçok ülkede PCB içeren sanayi teçhizatı ve ürünler hala kullanılmaktadır. Bu sebeple, PCBler çok ciddi çevresel kirletici ajanlar olmuşlardır ki, bugün artık yeryüzünde insanlar dahil her canlıda bulunmaktadırlar (Carpenter, 1998).

16 POPs: Besin Zinciri ve İnsana Taşınma Yolları PCBler başlıca sindirim yoluyla insan vücuduna geçer. PCB kontaminasyonu olan sulardan avlanan balık ve diğer hayvanların tüketilmesiyle vücuda girerler. Deri yoluyla emilim Anne sütüyle yeni doğana geçerler. Volatilize olma özellikleri? Özellikle yağ dokusunda birikme eğilimi gösterirler

17 Türkiye de PCB Kontaminasyon Alanları Dilovası - İzmit Körfezi İzmir de Aliağa Petkim tesislerinin kirlettiği alan Pestisit kaynaklı kontaminasyon alanları Termik ve hidrolik santraller İllegal atılan variller (organoklorin ve ağır metaller) Rusya, Romanya ve Bulgaristan ın kirlenmeye katkıları

18 Ülkemizde Kontaminasyon Alanları

19 Türkiye de Genel Kimyasal Kirlilik Akın AN ve Önsan Zİ den (

20

21 Östrojenik ve Antiöstrojenik Etkiler Koplanar PCBler antiöstrojenik etkilerden Aryl Hydrocarbon reseptörü ve antiöstrojenik aktivite Nonplanar PCBler östrojenik etkilerden sorumludurlar E2 reseptörü ve östrojenik aktivite TCDD (Dioxin) Östradiol

22 Aryl Hydrocarbon (veya TCDD) Reseptörü Aryl Hydrocarbon reseptörü, sitoplazmada bulunan ve DNA ya bağlanma özelliği olan bir proteindir. Dioxin ve benzeri PCBler bu reseptöre bağlanarak etkilerini gösterirler. TCDD Gen ekspresyonu AHR mrna Protein CYP 450

23 MCF-7 Focus Assay MCF-7 meme kanseri hücreleri E2 reseptörleri taşırlar Başka hücre tipleri (HTB 133) 120 Foci/cm 2 (Percent Maximum E 2 ) E Log Molarity

24 E2 Focus Assay de Test Ettiğimiz Pestisitler Aldrin Carbaryl Heptachlor Heptachlor Epoxide Lindane Methoxychlor Mirex a-bhc b-bhc d-bhc Endosulfan Dieldrin o,p DDE p,p DDE o,p DDD p,p DDD o,p DDT p,p DDT Malathion Parathion Ivermectin Toxaphene

25 Toxaphene in Antiöstrojenik etkileri Östrojenisite Testi E2 Reseptör Bağlanma Deneyi Anti-Östrojenisite Testi Tam Hücre E2 Reseptör Bağlanma Deneyi

26 Atrazine Induces Aromatase Enzyme Atrazine is a potent endocrine disruptor that both chemically castrates and feminizes male amphibians It also disrupts normal gonadal development and feminizes the gonads of developing males. Hayes et. al., 2006

27 EDC Tarama (Analiz) Yöntemleri İn vivo metotlar Hershberger assay Uterotropik assay Erkek rat pübertal gelişim deneyi Dişi rat pübertal gelişim deneyi Amphibian metamorphosis assay Hipotalamo-Pituitary-Tiroit eksen analizi Metamorfik matürasyon analizi Balık HPG eksen analizleri

28 In vivo modeller Vitellogenin Morfolojik parametreler (uterus, ovaryum, testis, prostat ağırlığı vb) Histolojik incelemeler Biyomarker analizleri (c-fos, laktoferrin, vitellogenin ekspresyonu vb) Hormon analizleri Hendry et al, 2002; Exp Biol Med, 227:

29 Hershberger Assay

30 Vesicula seminalis İdrar kesesi Prostat Testis Penis Epididimis

31 Penis M. Levator ani M. Bulbocavernosus Cowper bezi

32 Uterotropic Assay İmmatür Uterotropic Assay 20 günlük ratlar Üç günlük s.c. uygulama 4. gün dekapitasyon OVX Uterotropic Assay Kontrol (x20) Bilateral ovarektomi İki hafta iyileşme 7 gün ilaç s.c. Uygulama 24 saat sonra Dekapitasyon Östradiol (x20)

33 Uterotropic Assay Immatür sıçanlarda uterus morfolojisi; Çözücü (a), Östrojen (b), Aroclor (10mg) (c), PCB 180 (10mg) (d), Aldrin (1mg) (e), Aldrin (10mg) (f), Mirex (10mg) (g), Endosulfan (1mg) (h). Östrojen grubunda (b) görülen belirgin histolojik değişiklik uterus boyutlarında artış, östrojen kadar olmamakla beraber sırasıyla endosulfan (h), PCB (d) ve Aroclor (c) gruplarında da uterus boyutları arttı. Bar 110 µm. TÜBİTAK Projesi (104T240)

34 EDC Tarama (Analiz) Yöntemleri İn vitro metotlar Östrojen proliferasyon deneyi Östrojen reseptör bağlanma deneyi Androjen reseptör bağlanma deneyi Steroidogenez deneyi (Androjen) testosteron sentezinin uyarılması veya baskılanması Steroidogenez deneyi (Östrojen) Östrojen sentezinin uyarılması veya baskılanması Aromataz aktivite testi Reporter Gene Assay

35 Arbitrary Units Arbitrary Units Arbitrary Units Reporter Gen Assay Anti-Estrogenic Effect of PCB 138 in MVLN Cells Anti-Estrogenic Effect of PCB 138 in MVLN Cells * * * Control DMSO 0,2 µm 1 µm 5 µm 10 µm Control DMSO + E M 0,2 µm + E M 1 µm + E M * 5 µm + E M * 10 µm + E M Anti-Estrogenic Effect of PCB 138 in H4IIE Cells * * * Control DMSO 0,2 µm 1 µm 5 µm 10 µm

36 Arbitrary Units Arbitrary Units Reporter Gen Assay Üsküdar in MVLN Cells 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Control 1 µl 5 µl 10 µl 20 µl 50 µl Üsküdar in H4IIE Cells 2,5 2 * 1,5 1 0,5 * * * 0 Control 1 µl 5 µl 10 µl 20 µl 50 µl

37 Arbitrary Units Arbitrary Units Reporter Gen Assay Dilderesi in MVLN Cells 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 * * * * * Control 1 µl 5 µl 10 µl 20 µl 50 µl Dilderesi in H4IIE Cells 1,4 1,2 1 0,8 * * 0,6 0,4 0,2 0 Control 1 µl 5 µl 10 µl 20 µl 50 µl * Yesildaglar N, Yildirim G, Attar R, Karateke A, Ficicioglu C, Yilmaz B. Fertility Sterility, 2010; 93:

38 Genotoksisite Tarama Testleri Ames test Mutagenicity test - Chinese Hamster Ovary (CHO) cell line Rodent micronucleus test Comet Assay DNA methylation techniques Sodium bisulfite sequencing

39 Comet Assay ile Genotoksisite Analizleri

40 Araştırma Planı Veri Analizleri Anne süt örneklerinin alınması & anket formu doldurulması Süt örneği ~100 ml/woman Süt sıvı ve yağ içeriğinde PCB ve OCP Ölçümleri Süt sıvı ve hücrelerin ayrıştırılması Epitel azaltılmış hücreler Balık örneklerinde PCB ve Pestisit Ölçümleri Pyrosekanslama Bisülfit Uygulaması PCR Meme epitel hücrelerinde Comet Assay Epitel zenginleştirilmiş hücreler DNA İzolasyonu

41 Bisphenol A, Nonylphenol ve Phythalate Esterleri

42 Plastiklerde bulunan kimyasal maddeler Bisphenol A: Sertleştirici olarak plastiklerin yapımında kullanılırlar (Polikarbonat, epoxy resin gibi) Sıcak ortamda sıvılara difüze olur Östrojenik ve anti-androjenik etkiler Phythalate esterleri: Yumuşatıcı (elastikleştirici) olarak plastiklerin yapımında kullanılırlar Nonylphenol: Yumuşatıcı (elastikleştirici) olarak plastiklerin yapımında kullanılırlar

43 Bisphenol A Short half-life, but widespread use in the production of plastics and epoxy resins drink containers (milk, water, infant bottles) tinned food, bottle tops Medical devices, dental sealants, electrical equipment, CDs, water supply pipes Leaches from plastic mainly under heat condition Kristiansen C. Endocrine News, 2007

44 Bisphenol A Diamenti-Kandarakis E. Endocrine Reviews, 2009 Produced at a rate of 800 million kg annually in US alone 92% of Americans have BPA in their urine, mainly children and adolescents Highly concentrated in placenta, the amniotic fluid and breast milk Exposure mainly from ingestion, but also through the skin or inhaled household dust? Safe daily intake: 50µg/kg body weight/day AB ile paralel olarak, biberon gibi bebek beslenmesinde kullanılan polikarbonat malzemelerin üretiminde BPA kullanımı Türkiye de yasaklandı.

45 positive uterotrophic assay response Immature rat uterotrophic assay - BPA Birth Injections Decapitation 10 days 0 20th 21st 22nd 23th Selection * 24 th # 5 Vehicle control Estrodiol BPA 1mg/kg 0 Vehicle control Estrodiol BPA 1mg/kg BPA 10mg/kg * P <

46 Percent of control Percent of control Persent of control Western Blot Results Β-actin- Kiss Control Kisspeptin Expression * * * Oestrodiol BPA 1mg/kgBPA 10mg/kg Control Oestrodiol BPA 1mg/kg BPA 10mg/kg terk-1 44 kdaterk-2 42 kdaperk-1 44 kdaperk-2 42 kda RT-PCR for Kiss-1, GPR54 Phosphorylated ERK-1/2 * * # * Β-actin- GPR GPR54 expression * * * 150 Control 100 Oestrodiol BPA 1mg/kg 50 BPA 10mg/kg 0 Control Oestrodiol BPA 1mg/kg BPA 10mg/kg Control Oestrodiol BPA 1mg/kgBPA 10mg/kg Control Oestrodiol BPA 1mg/kg BPA 10mg/kg Figure: Western blots for GPR54 kisspeptin and phosphorylated ERK *compared with control. # compared with oestradiol *, #P < 0,05

47 Bitkisel Östrojenler (Phytoestrogens) İsoflavonoidler, flavonoidler, stilbenler ve lignanlar

48 Bitkisel Östrojenler Birçok bitkide bulunan ve östrojen benzeri etkiler gösteren maddelere bitkisel östrojenler denir Yapısal olarak 17b-östradiol e büyük benzerlik gösterirler 20 den fazla çeşit bitkisel östrojen belirlenmiştir En az 300 farklı tür bitkinin bunları içerdiği bilinmektedir Soya, baharatlar, buğday, pirinç, fasulye, havuç, patates, sarımsak, maydanoz, hurma, nar, kiraz, elma, kahve, şarap vb bitkisel östrojen içerdiği gösterilmiştir. Bunlar doğal östrojenlerden daha zayıf etkilidirler, kolayca yıkımlanırlar, biyoakümülatif değildirler.

49 Endokrin Bozucuların İnsanlardaki Etkileri

50 Endokrin Bozucuların İnsanlardaki Etkileri Erkeklerde Sperm sayısında azalma ve testis kanseri Kriptorşidizm Erkek bebek doğum oranında azalma Kadınlarda Meme ve rahim kanseri İnfertilite problemleri Püberte problemleri EDC Hipothalamus GnRH + Ön Hipofiz LH and FSH + Gonad Obesogens : Lipid metabolism and Adipogenesis Endocrine Disrupter çalışmalarının 20. yılına girilmiş olmasına rağmen, hangi kimyasal maddelerin ne tür endokrin bozukluğa neden olduğu konusunda henüz tam uzlaşma sağlanamamıştır.

51 Perinatal ve erken evre maruziyet ve doz Kimyasal kirleticilere maruz kalınan dönem Doz ve süre Kongenital ve gelişim bozuklukları

52 Önlemler & Öneriler Sağlıklı sanayileşmeyi teşvik etmek Kullanımı yasaklanmış maddeleri denetlemek EDC için yeni su arıtma teknolojileri geliştirmek Gebelik öncesi ve sırasında çevresel östrojenlerden sakınmak Kendini ve çocuklarını kimyasal kirleticilerden uzak tutmak Plastik kaplarda sıcak yiyecek ve içecek tüketiminden sakınmak Yerli gıda maddesi üretimini ve tüketimini teşvik etmek

53 EDCs & Multidisciplinary Approach

54 Kathleen Arcaro Eva Browne David O. Carpenter Süleyman Sandal John Ssempebwa Niyazi Tuğ YEDİTEPE ÜNİVERSİTESİ Ertuğrul Kılıç Sinem Eyüboğlu Ünal Uslu Taha Keleştemur Yeliz Demirci Celal F. Gökçay Yücel Taşdemir Selim Kutlu Özgür Bulmuş Ayşe Seyran

55 PoliAromatik Hidrokarbonlar (PAHs) ve Endokrin Bozucu Etkileri

56 PoliAromatik Hidrokarbonlar (PAHs) Özellikle petrol ürünlerinin yapısında bulunurlar Solunum yoluyla kontaminasyon önemlidir Kendileri inert olmalarına rağmen, organizmaya girdikten sonra CYP 450 enzimleri tarafından aktif metabolitlere parçalanırlar. Benzo[a]pyrene (BAP), sigarada bulunan ve en çok araştırılan PAH lardan biridir. BAP ın zayıf östrojenik etkili olabileceği bildirilmiştir. Benzo[a]pyrene

57 Waste Crankase Oil ve Antiöstrojenik Etkileri