Bioconcentration of Cd and Ni in various tissues of two marine bivalves living in different habitats and exposed to heavily polluted seawater

Two marine bivalves, Mytilus galloprovincialis and Callista chione, were exposed to various concentrations of cadmium and nickel (0.5, 1.0, 2.5 and 20 ppm), for 20 days, plus 10 days’ depuration period, in a laboratory experiment. Animals from each experimental condition were dissected and the bioaccumulation and distribution of Cd and Ni were determined in their gills, mantles and remaining bodies. The concentrations of Fe and Zn were also measured. Heavy metal tolerance, bioconcentration and distribution of heavy metals in tissues were considerably different in M. galloprovincialis and C. chione: (i) both animals were tolerant to Ni pollution, even at the highest concentration used; (ii) C. chione was more tolerant to Cd; (iii) M. galloprovincialis was a better Cd and Ni accumulator, with the exception of the highest Cd concentration tested, where C. chione accumulated more Cd; (iv) Fe and Zn levels were much more affected in M. galloprovincialis; (v) in general, accumulation and distribution of Ni and Cd in the tissues were metal-, species- and time of exposure- dependent; (vi) significant amounts of heavy metals remained in the tissues after 10 days’ depuration. Our results support a hypothesis for a two competing processes mechanism for metal accumulation and detoxification

Experimental study of cadmium bioaccumulation in three Mediterranean marine bivalve species: correlation with selected biomarkers

An ecotoxicological study is presented, in which three marine bivalve species (Mytilus galloprovincialis, Callista chione, and Venus verrucosa) living in different habitats were studied for Cd bioaccumulation, under laboratory conditions. The bivalves, originating from a relatively polluted marine area of Greece (Saronicos Gulf), were exposed to 0.5 mg Cd L–1 seawater (4.4 mol Cd L–1 seawater) for 5, 10, 15, and 20 days. Control animals were kept in metal-free seawater as well. Three or four different parts of the organisms (gills, mantle, body, digestive system) were examined for the bioaccumulation of Cd, as well as the levels of three biomarkers (metallothioneins, acetylcholinesterase, lipid peroxidation). A depuration experiment was also carried out. During the experiment, the initial levels of Cd in the control animal tissues either decreased or remained constant and low. The organisms exhibited different behavior regarding Cd bioconcentration and biomarker responses as well as tissue distribution of Cd. After the depuration period, significant amounts of Cd remained in the organisms’ tissues, much higher than the respective levels in control animals

Formate overflow drives toxic folate trapping in MTHFD1 inhibited cancer cells

Cancer cells fuel their increased need for nucleotide supply by upregulating one-carbon (1C) metabolism, including the enzymes methylenetetrahydrofolate dehydrogenase-cyclohydrolase 1 and 2 (MTHFD1 and MTHFD2). TH9619 is a potent inhibitor of dehydrogenase and cyclohydrolase activities in both MTHFD1 and MTHFD2, and selectively kills cancer cells. Here, we reveal that, in cells, TH9619 targets nuclear MTHFD2 but does not inhibit mitochondrial MTHFD2. Hence, overflow of formate from mitochondria continues in the presence of TH9619. TH9619 inhibits the activity of MTHFD1 occurring downstream of mitochondrial formate release, leading to the accumulation of 10-formyl-tetrahydrofolate, which we term a 'folate trap'. This results in thymidylate depletion and death of MTHFD2-expressing cancer cells. This previously uncharacterized folate trapping mechanism is exacerbated by physiological hypoxanthine levels that block the de novo purine synthesis pathway, and additionally prevent 10-formyl-tetrahydrofolate consumption for purine synthesis. The folate trapping mechanism described here for TH9619 differs from other MTHFD1/2 inhibitors and antifolates. Thus, our findings uncover an approach to attack cancer and reveal a regulatory mechanism in 1C metabolism.In this study, Green, Marttila, Kiweler et al. characterize one-carbon metabolism rewiring in response to a dual MTHFD1 and MTHFD2 inhibitor. This work provides insight into one-carbon fluxes, and reveals a previously uncharacterized vulnerability in cancer cells created by folate trapping

Heavy metals and proteins interactions in marine benthic bivalves

The pollution of the marine environment from human activities increased during the past decades, with serious consequences to ecosystems and humans. Heavy metals are major pollutants, some of which (e.g. Ni, Fe, Cu) in small concentrations assist in the organisms’ metabolism, while others do not (e.g. Cd, Cr, Hg, Pb, etc.). Organisms have developed defense mechanisms to minimize the effects of toxic metals to them. A multiparametric study is very important in order to understand the toxicity mechanisms of heavy metals in each organism as well as the defense mechanisms organisms have developed in order to evaluate the ''health'' of ecosystems. This Thesis aims to study the effect of heavy metals in benthic organisms and particularly the development of their defense mechanisms. During its implementation, experiments were performed with different organisms (Mytilus galloprovincialis, Callista chione, Venus verrucosa) which were collected from their natural environment, cultivated in aquariums under controlled conditions and then exposed to high concentrations of heavy metals (Pb, Cd, Ni). Their bioaccumulation was determined in the gills, mantle, digestive system and body. Isolation and identification of proteins induced by heavy metals in these tissues followed. Perhaps, the most important defense mechanism of the exposed organisms was the expression of large amounts of metallothioneins. In addition, it was found that under these conditions of stress, cells overexpressed or inactivated enzymes that normally help in cells’ function. The levels of lipid peroxidation, acetylcholinesterase, glutathione S transferase, glutathione reductase and catalase were studied. It was found that metallothionein, enzyme and lipid peroxidation levels depend on the type of metal, the exposure concentration, the duration of exposure and the tissue under study.Η ρύπανση του θαλάσσιου περιβάλλοντος από ανθρωπογενείς δραστηριότητες ολοένα εντείνεται, με σημαντικές συνέπειες για το οικοσύστημα αλλά και τον ίδιο τον άνθρωπο. Ένας από τους σημαντικούς ρυπογόνους παράγοντες είναι τα βαρέα μέταλλα, ορισμένα εκ των οποίων (π.χ. Ni, Fe, Cu) σε μικρές συγκεντρώσεις βοηθούν στο γενικότερο μεταβολισμό των οργανισμών, ενώ άλλα όχι (π.χ. Cd, Cr, Hg, Pb, κλπ). Οι οργανισμοί έχουν αναπτύξει αμυντικούς μηχανισμούς για την ελαχιστοποίηση της επίδρασης των τοξικών μετάλλων σε αυτούς. Η πολύπλευρη μελέτη για την κατανόηση των μηχανισμών της τοξικής δράσης των μετάλλων σε κάθε οργανισμό και των μηχανισμών άμυνάς τους είναι πολύ σημαντική για την εκτίμηση της ‘’υγείας’’ των οικοσυστημάτων. Η παρούσα Διδακτορική Διατριβή στοχεύει στη μελέτη της επίδρασης των βαρέων μετάλλων σε βενθικούς οργανισμούς και ιδιαίτερα στην ανάπτυξη των αμυντικών μηχανισμών τους. Κατά την υλοποίησή της πραγματοποιήθηκαν πειράματα με διαφορετικούς οργανισμούς (Mytilus galloprovincialis, Callista chione, Venus verrucosa) οι οποίοι συλλέχθηκαν από το φυσικό τους περιβάλλον, καλλιεργήθηκαν σε ενυδρεία υπό ελεγχόμενες συνθήκες και αφού εκτέθηκαν σε υψηλές συγκεντρώσεις βαρέων μετάλλων (Pb, Cd, Ni), προσδιορίστηκε ο βαθμός και ο ρυθμός βιοσυσσώρευσής τους στα βράγχια, το μανδύα, το πεπτικό σύστημα και το σώμα τους. Κατόπιν έγινε απομόνωση και προσδιορισμός των πρωτεϊνών που επάγονται από τα βαρέα μέταλλα στους ιστούς αυτούς. Ο σημαντικότερος ίσως μηχανισμός άμυνας των οργανισμών που εκτέθηκαν στις παραπάνω συνθήκες είναι η έκφραση μεγάλων ποσοτήτων μεταλλοθειονινών. Παράλληλα με την υπερέκφραση μεταλλοθειονινών, βρέθηκε ότι υπό αυτές τις συνθήκες στρες, τα κύτταρα υπερέκφραζαν ή αδρανοποιούσαν κάποια ένζυμα τα οποία υπό φυσιολογικές συνθήκες βοηθούν στην ομαλή λειτουργία του κυττάρου. Μελέτηθηκαν τα επίπεδα της λιπιδικής υπεροξείδωσης καθώς και τα ένζυμα: ακετυλοχολινεστεράση, S μεταφοράση της γλουταθειόνης, αναγωγάση της γλουταθειόνης και καταλάση. Βρέθηκε ότι οι μεταλλοθειονίνες, τα ένζυμα αλλά και η λιπιδική υπεροξείδωση εξαρτώνται από το είδος του μετάλλου, την συγκέντρωση έκθεσης, τον χρόνο έκθεσης αλλά και τον υπό μελέτη ιστό

ΕΠΙΚΥΡΩΣΗ-ΕΠΑΛΗΘΕΥΣΗ ΑΝΑΛΥΤΙΚΩΝ ΜΕΘΟΔΩΝ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΥ ΝΙΤΡΙΚΩΝ ΙΟΝΤΩΝ ΣΕ ΥΠΟΓΕΙΑ ΝΕΡΑ ΚΑΙ ΕΔΑΦΗ

Η παρούσα εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Χημείας Περιβάλλοντος του Tμήματος Χημείας του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών. Μέσα από την παρούσα εργασία και τη διαδικασία επικύρωσης/επαλήθευσης της νέας εναλλακτικής μεθόδου προσδιορισμού νιτρικών θα αποδειχτεί ότι α) μπορεί να εφαρμοστεί με επιτυχία με το διαθέσιμο εξοπλισμό του Εργαστηρίου Χημείας Περιβάλλοντος και β) ότι η εφαρμογή της όχι μόνο σε δείγματα υπόγειων νερών αλλά και σε εκχυλίσματα εδαφών δίνει τα επιθυμητά και αξιόπιστα αποτελέσματα ως προς την αναλυτική επίδοση (καλή επαναληψιμότητα και ορθότητα). Στόχοι της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι: 1. η επαλήθευση/επικύρωση της μεθόδου προσδιορισμού των νιτρικών ιόντων σε υπόγεια νερά ώστε να καταλήξουμε στα στοιχεία αναλυτικής επίδοσης μεθόδων (ορθότητα και επαναληψιμότητα) με υλικά αναφοράς αλλά και πραγματικά δείγματα. 2. η επαλήθευση/επικύρωση της μεθόδου προσδιορισμού των νιτρικών ιόντων σε εκχυλίσματα εδαφών ώστε να καταλήξουμε στα στοιχεία αναλυτικής επίδοσης μεθόδων (ορθότητα και επαναληψιμότητα) με υλικά αναφοράς αλλά και πραγματικά δείγματα. 3. Η σύγκριση των τιμών που προκύπτουν από δείγματα υπόγειων νερών και εκχυλίσματα εδαφών που θα αναλυθούν τόσο με την εναλλακτική μέθοδο όσο και με την μέθοδο αναγωγής με στήλη καδμίου ώστε να αποδειχτεί η καταλληλότητα της πρώτης μεθόδου, καθώς τα αποτελέσματα των δύο μεθόδων αναμένεται να είναι παρόμοια μεταξύ τους, αλλά ο χρόνος ανάλυσης και η αξιοπιστία της εναλλακτικής μεθόδου είναι καλύτερα. Με τα παραπάνω θα διασφαλιστεί ότι οι μέθοδοι που αναπτύχθηκαν παράγουν αξιόπιστα και επαναλήψιμα αποτελέσματα, ώστε να μπορεί να γίνει απρόσκοπτη χρήση τους για τον έλεγχο υπόγειων νερών και εδαφών, σύμφωνα πάντα με τις διατάξεις της Ευρωπαϊκής Ένωσης.This thesis took place at the Laboratory of Environmental Chemistry of the Department of Chemistry of the National and Kapodistrian University of Athens. Through this work and the validation / verification process of the new alternative nitrate determination method it will be demonstrated that (a) it can be successfully applied with the available equipment of the Environmental Chemistry Laboratory and (b) that its application not only to samples of groundwater but also in soil extracts gives the desired and reliable results in terms of analytical performance (good repeatability and trueness). The objectives of this Master thesis are: 1. verification / validation of the method for the determination of nitrate in groundwater samples to determine the analytical performance data (trueness and repeatability) with reference materials and real samples. 2. verification / validation of the method for the determination of nitrate ion in soil extracts so as to determine the analytical performance data (trueness and repeatability) with reference materials and real samples. 3. Comparison of the nitrate values determined from groundwater sample as well as from soil extracts to be analyzed by both the alternative method and the cadmium column reduction method to prove the suitability of the first method as the results of the two methods are expected to be similar to each other, but the analysis time and the reliability of the alternative method are better. This will ensure that the methods developed will produce reliable and repeatable results so that they can be used seamlessly to control nitrate levels in groundwater and soils, in accordance with EU regulations

Αξιολόγηση και ανασχεδιασμός επιχειρησιακών διαδικασιών με τη μέθοδο της περιβάλλουσας ανάλυσης δεδομένων

Μη διαθέσιμη περίληψηNot available summarizatio

Coordination of pollution-related MSFD measures in the Mediterranean - where we stand now and insights for the future

Various pollutants keep threatening the environmental status of the Mediterranean Sea, while the Marine Strategy Framework Directive requires that Good Environmental Status needs to be achieved in European Seas by 2020. Previous reviews already established that the ambition levels of national Programmes of Measures (PoMs) are low. This study focuses on the analyses of the levels of coherence and coordination of the proposed PoMs in the Mediterranean, concentrating on nutrient, contaminant, and marine litter pollution, as well as the introduction of non-indigenous species. Coherence and pollinator analyses of the proposed measures of Mediterranean EU Member States (MS) were performed. The results demonstrate that while the current coordination between MS is almost non-existent, several measures are already addressing the same pressures in similar ways and could be easily coordinated on transnational level. Increased coordination and coherence of PoMs in the Mediterranean are vital for achieving good environmental status in future years