Endokrin Bozucular ve Biyosidal Ürünler Prof. Dr. Bayram Yılmaz YEDİTEPE ÜNİVERSİTESİ Yeditepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji Anabilim Dalı Istanbul
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
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
Persistent Organic Pollutants (POPs) (2001, İsveç) Dirty Dozen PCBler Dioxin (TCDD) Hekzaklorobenzen Aldrin DDT Dieldrin Endrin Klordan Heptaklor Mirex Toxafen Furanlar
Diethylstilbestrol (DES): Sentetik bir östrojen "Recommended for routine prophylaxis in ALL pregnancies... 96 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 1971-74 arası DES e maruz kalan 1-4 milyon çocuk (New Engl J Med 1971)
Dioxin Kontaminasyonu Vietnam Savaşı sırasında 70 tondan fazla Dioxin (TCDD, Agent Orange) Güney Vietnam a sprey şeklinde atıldı. Bu yeryüzünde görülmüş en büyük Dioxin kontaminasyonudur. 1962-1971 arasında kullanılan bu maddenin etkileri bugün hala Vietnam nesillerini etkilemeye devam etmektedir. Kontaminasyona maruz kalan Amerikan askerlerinin çocuklarında da yaygın lösemi vakaları görüldüğü bildirilmiştir.
POLİKLORLU BİFENİLLER (PCB) Kimyasal yapıları Üretim ve kullanım Kontaminasyon alanları Endokrin Bozucu Etkileri 345-34, Koplanar PCB 3 2 ortho 2' meta 3' 4 4' para 5 6 6' ortho 5' meta 246-4OH-3, Nonplanar PCB
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.
POPs: Besin Zinciri ve İnsana Taşınma Yolları POPs başlıca sindirim yoluyla insan vücuduna geçer. POP 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
Türkiye de Genel Kimyasal Kirlilik Akın AN ve Önsan Zİ den (www.react.boun.edu.tr)
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
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
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: 845-92.
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
Aryl Hydrocarbon (veya TCDD) Reseptörü Aryl Hydrocarbon reseptörü, sitoplazmada bulunan ve DNA ya bağlanma özelliği olan bir proteindir. Dioxin ve benzeri kimyasal maddeler bu reseptöre bağlanarak etkilerini gösterirler. TCDD Gen ekspresyonu AHR mrna Protein CYP 450
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
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: 709-723.
Hershberger Assay
Vesicula seminalis İdrar kesesi Prostat Testis Penis Epididimis
Penis M. Levator ani M. Bulbocavernosus Cowper bezi
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)
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)
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
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 ) 100 80 60 40 20 E 2 0 0-13 -12-11 -10-9 -8-7 -6 Log Molarity
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
Toxaphene in Antiöstrojenik etkileri Östrojenisite Testi E2 Reseptör Bağlanma Deneyi Anti-Östrojenisite Testi Tam Hücre E2 Reseptör Bağlanma Deneyi
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
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 7 6 5 * 14 12 10 4 3 2 1 0 * * Control DMSO 0,2 µm 1 µm 5 µm 10 µm 8 6 4 2 0 Control DMSO + E2 10-8 M 0,2 µm + E2 10-8 M 1 µm + E2 10-8 M * 5 µm + E2 10-8 M * 10 µm + E2 10-8 M Anti-Estrogenic Effect of PCB 138 in H4IIE Cells 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 * * * Control DMSO 0,2 µm 1 µm 5 µm 10 µm
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
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; 93:1722-4.
Dioxin Reporter Gen Assay 140 120 (pg 2,3,7,8-TCDD BEQ/g fat) 100 80 60 40 20 0 AHR (Dioxin) reseptör yolağı 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Subjects EU 2011 gıda yönetmeliğine göre dioksin ve dioksin-benzeri maddeler için süt ve yağ gibi besinlerde maksimum değerler sınırlanmıştır (2.5 ve 5.5 pg/g yağ). Reporter gen assay Referans metot (EU 2012, #252).
Genotoksisite Tarama Testleri Ames test Mutagenicity test - Chinese Hamster Ovary (CHO) cell line Rodent micronucleus test Comet Assay DNA methylation techniques Sodium bisulfite sequencing
Comet Assay ile Genotoksisite Analizleri
Meme Epitel Hücrelerinde Genotoksisite Analizleri
Bisphenol A, Nonylphenol ve Phythalate Esterleri
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 www.epa.gov
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
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.
Endokrin Bozucuların İnsanlardaki Etkileri
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.
Perinatal ve erken evre maruziyet ve doz Kimyasal kirleticilere maruz kalınan dönem Doz ve süre Kongenital ve gelişim bozuklukları
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
EDCs & Multidisciplinary Approach