Phthalate side side-chain structures and hydrolysis metabolism associated with steroidogenic effects in MLTC-1 Leydig cells

Although it is well acknowledged that the anti-androgenic phthalate diesters can be readily hydrolysed into their monoester counterparts, their metabolites’ toxicology remains obscure. Herein, we tested the hypothesis that hydrolysis of one of the two ester bonds can mediate phthalate diesters’ potential endocrine effects in MLTC-1 Leydig cells, in line with their ability to disrupt androgen secretion in humans. Five diesters (DMP, DEP, DBP, DBzP and DEHP) and five monoesters (MMP, MEP, MBP, MBzP and MEHP) phthalates as mixtures or individually were applied to cell lines to investigate differences in phthalates’ hydrolysis associated with varying side-chain structures and steroidogenic effects. Short-chain diesters DMP, DEP and DBP are more readily hydrolysed compared to the long-chain DEHP, while aromatic alkyl chain DBzP cannot be metabolized completely in vitro. When the hydrolysis processes are interrupted, the diester phthalates’ steroidogenic effects can be influenced via regulating related steroidogenic pathway genes. With 10 to 100 μM treatment exposures, androgenic effects were observed only with DMP or DEP but not for MMP or MEP; while the phthalate diesters DBP, DBzP or DEHP generally exhibited more complex steroidogenic effects than their corresponding monoester counterparts (i.e., biphasic androgen and anti-androgen effects for diesters but monotonic androgen effects for monoesters were observed). DBP elicited hydrolysis-related steroidogenic modulation, in which the anti-androgenic effects of diester DBP reversed into the androgenic effects of monoester MBP at 100 μM. Phthalate metabolites appear to exert different effects at an endocrine level compared to parent compounds, and deeper insights into how the hydrolytic process is related to this alternating toxicity would improve our understanding of a risk assessment for these widespread contaminants in male reproduction

Development of biomarkers of exposure to phthalates and bisphenol A in pregnant women and neonates

Phthalates and bisphenol A (BPA) are used in industry as plasticizers or additives in everyday products and they have been considered as endocrine disrupting chemicals. Humans are multiply exposed to these compounds which enter the human body via ingestion, inhalation and dermal absorption. Parent compounds or their metabolites are detected in biological matrices and their presence is often associated with adverse health impacts including respiratory problems, reproductive effects in males and females and neurophycological disorders. Maternal exposure during pregnancy has been linked with neonatal exposure, irreversible health effects in newborns, preterm birth, genital malformations and organs disinfunction (kidneys, liver). The application of strict regulation on the use of BPA has resulted in the replacement of BPA by bisphenol analogues including bisphenols F and S (BPF, BPS).The aim of this thesis is to estimate maternal and infant exposure to phthalate metabolites (mEP, miBP, mnBP, mBzP, mEHP, mEHHP, mEOHP), BPA and its analogues BPF and BPS by biomonitoring in amniotic fluid, urine and hair samples from pregnant women during the first trimester of gestation. One hudrend women who underwent amniocentesis at the maternity hospital “MITERA” under Dr. Stavros Sifakis were recruited in the study. Except for the biological samples that were collected, participants answered questionnaires regarding the use of plastic products and cosmetics, dietary habits, health effects and pregnancy problems. After birth, information about infants’ somatometric characteristics (head circumference, birth weight and height) and health effects was collected. Through statistical analysis, the concentrations of the compounds in the biological matrices were associated with lifestyle, dietary habits, health impacts and developmental factors for newborns. The analytical protocols that were followed were common for all compounds and different per biological matrix, they were found in literature although they were modified and validated for the present study. Prior to sample preparation (amniotic fluid and urine), the compounds were deconjugated with enzymatic hydrolysis. Amniotic fluid was treated with liquid-liquid extraction with ethyl acetate and for urine the liquid-liquid extraction was followed by solid-phase extraction as a clean-up process. The compounds were extracted from hair samples using methanol and ultrasound. The quantification and quafication of the analytes were performed with liquid chromatography-atmospheric pressure chemical ionization-mass spectrometry system (LC-APCI-MS). This is the first study that investigated the presence of seven phthalate metabolites in one hudrend human hair samples indicating that they are stored in human organism. It is the first time that BPA analogues are determined in amniotic fluid and hair samples and this study is the most recent that examined phthalates in amniotic fluid, since 1980-1996. The major results from statistical analysis include the correlation among phthalate metabolites for all biological matrices indicating their common sources of exposure, higher levels of BPS in hair were associated with increased body mass index and body weight in pregnant women, the frequent use of specific personal care products was associated with higher levels of several compounds in all matrices, the concentration of mEHP in hair was associated with the frequent use of plastic containers and lower infants’ birth weight. The study population was exposed to 145.2 μg/L phthalates (median) which corresponds to hazard index 10% and this exposure follows the declining trend that has been observed since 1988. Finally, it is obvious from biomonitoring results that there is a trend for replacement of DnBP by DiBP and that BPA was the main bisphenol in samples compared to its analogues BPF and BPS.Οι φθαλικοί εστέρες και η δισφαινόλη-Α (BPA) χρησιμοποιούνται στην βιομηχανία ως πλαστικοποιητές και πρόσθετα σε ποικίλα προϊόντα ευρείας χρήσης και έχουν χαρακτηριστεί ως ουσίες με ενδοκρινική δράση. Ο άνθρωπος εκτίθεται πολλαπλά μέσω της καθημερινής χρήσης των προϊόντων αυτών και οι ουσίες εισέρχονται στον οργανισμό μέσω της αναπνευστικής οδού, της κατάποσης και της απορρόφησης από το δέρμα. Οι μητρικές ουσίες και τα προϊόντα μεταβολισμού τους ανιχνεύονται στα βιολογικά υλικά και η παρουσία τους συχνά συσχετίζεται με την εμφάνιση δυσμενών επιδράσεων στην υγεία όπως αναπνευστικά προβλήματα, προβλήματα στο αναπαραγωγικό σύστημα ανδρών και γυναικών, νευροψυχολογικές διαταραχές και άλλα. Έκθεση της μητέρας κατά την εγκυμοσύνη συνεπάγεται έκθεση του εμβρύου με μη αναστρέψιμες πιθανά επιπτώσεις για την υγεία του, πρόωρο τοκετό, δυσμορφίες γεννητικών οργάνων και δυσλειτουργία ζωτικών οργάνων (νεφροί και ήπαρ). Λόγω της αυστηρής νομοθεσίας που εφαρμόστηκε, σε ορισμένες εφαρμογές η BPA τείνει να αντικατασταθεί από υποκατάστατα όπως είναι οι δισφαινόλες F και S (BPF, BPS). Σκοπός της διατριβής είναι η εκτίμηση της έκθεσης μητέρας-βρέφους στους μεταβολίτες των φθαλικών (mEP, miBP, mnBP, mBzP, mEHP, mEHHP, mEOHP), τη BPA και τα υποκατάστατα BPF και BPS μέσω του προσδιορισμού των ουσιών στο αμνιακό υγρό, τα ούρα και την τρίχα των εγκύων γυναικών κατά το πρώτο τρίμηνο της κύησης. Στην έρευνα συμμετείχαν εκατό γυναίκες οι οποίες υποβλήθηκαν στην εξέταση της αμνιοπαρακέντισης στην μαιευτική-γυναικολογική κλινική «ΜΗΤΕΡΑ» από τον Δρ. Σταύρο Σηφάκη. Εκτός από τη δειγματοληψία, οι συμμετέχουσες απάντησαν σε ερωτηματολόγια σχετικά με την καθημερινή χρήση πλαστικών προϊόντων, καλλυντικών, τη διατροφή τους, προβλήματα υγείας και προβλήματα κατά την κύηση. Όταν γεννήθηκαν τα νεογνά συλλέχτηκαν πληροφορίες σχετικά με τα σωματομετρικά χαρακτηριστικά τους (περίμετρος κεφαλής, βάρος, ύψος) και πιθανά προβλήματα υγείας. Με χρήση στατιστικής συσχετίστηκαν οι συγκεντρώσεις των ουσιών στα βιολογικά υποστρώματα με τις καθημερινές συνήθειες, τη διατροφή, παθολογικές καταστάσεις και δείκτες ανάπτυξης στα νεογνά. Τα πρωτόκολλα ανάλυσης που χρησιμοποιήθηκαν είναι κοινά για όλες τις ουσίες και διαφορετικά για κάθε υπόστρωμα, υπήρχαν ήδη στη βιβλιογραφία αλλά τροποποιήθηκαν και επικυρώθηκαν για τις ανάγκες της παρούσας έρευνας. Πριν την επεξεργασία των βιολογικών υγρών (αμνιακό υγρό και ούρα) οι ουσίες μετατρέπονταν από τη συζευγμένη στην ελεύθερη μορφή τους με ενζυμική υδρόλυση. Η επεξεργασία του αμνιακού υγρού έγινε με υγρή-υγρή εκχύλιση με οξικό αιθυλεστέρα, ενώ στα ούρα την υγρή-υγρή εκχύλιση ακολούθησε εκχύλιση στερεάς φάσης για περαιτέρω καθαρισμό. Για την απομόνωση των ουσιών από την τρίχα πραγματοποιήθηκε εκχύλιση στους υπερήχους με μεθανόλη. Ο προσδιορισμός των ουσιών στα δείγματα έγινε με σύστημα υγρής χρωματογραφίας-φασματομετρίας μαζών (LC-APCI-MS).Με την παρούσα έρευνα, προσδιορίστηκαν για πρώτη φορά επτά φθαλικοί μεταβολίτες σε εκατό ανθρώπινα δείγματα τρίχας δείχνοντας έτσι ότι οι ουσίες αποθηκεύονται στον οργανισμό. Για πρώτη φορά προσδιορίστηκαν υποκατάστατα της BPA στο αμνιακό υγρό και την τρίχα και είναι η πιο πρόσφατη έρευνα για τα φθαλικά στο αμνιακό υγρό από το 1980-1996. Τα πιο σημαντικά αποτελέσματα από την στατιστική ανάλυση δείχνουν συσχέτιση μεταξύ των μεταβολιτών των φθαλικών για όλα τα υποστρώματα υποδεικνύοντας την κοινή πηγή έκθεσης, υψηλότερες συγκεντρώσεις της BPS στην τρίχα συνδέθηκαν με υψηλό δείκτη μάζας σώματος και σωματικό βάρος των εγκύων γυναικών, η συχνή χρήση συγκεκριμένων προϊόντων προσωπικής φροντίδας συσχετίστηκε με υψηλότερες συγκεντρώσεις των ουσιών σε όλα τα υποστρώματα, η συγκέντρωση του μεταβολίτη mEHP στην τρίχα συσχετίστηκε σημαντικά με τη συχνή χρήση πλαστικών σκευών και χαμηλότερο σωματικό βάρος των νεογνών. Ο πληθυσμός που εξετάστηκε εκτέθηκε συνολικά σε 145,2 μg/L φθαλικών (διάμεσος) το οποίο αντιστοιχεί σε βαθμό επικινδυνότητας 10% και ακολουθεί την πτωτική τάση που παρατηρείται από το 1988 μέχρι σήμερα. Τέλος, είναι εμφανής η τάση για αντικατάσταση του DnBP από τον DiBP, ενώ η BPA είναι η κύρια δισφαινόλη που βρέθηκε στα δείγματα σε σχέση με τα υποκατάστατά της F και S

Достижения в области биомониторинга фосфорорганических и хлорорганических пестицидов

Organophosphorus (OPs) and organochlorine (OCs) pesticides are synthetic organic compounds used mainly in agriculture to manage pest problems. Human is occupationally and environmentally exposed to pesticides via inhalation, ingestion and skin absorption. When the pollutant enters human body it is rapidly metabolized to more toxic compounds than the parent compound. Their ability to interfere with biochemical and metabolic pathways in humans makes them compounds of high concern. Acute and chronic exposure has been linked with neurological, cardiovascular, birth effects and male infertility. Human exposure to pesticides is estimated by measuring their metabolites in biological tissues and fluids such as blood, urine, amniotic fluid and hair. In this review study advances on biomonitoring of pesticides are presented. Measured levels of pesticides in urine matrices, amniotic fluid, meconium and hair are presented in order to monitor the human burden and biomonitoring data between occupationally and environmentally exposed populations are being comparedФосфорорганические и хлорорганические пестициды – это синтетические органические соединения, используемые преимущественно в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями. Люди подвергаются воздействию пестицидов в процессе профессиональной деятельности и при контакте с зараженной средой через их вдыхание, потребление с пищей и поглощение кожей. При попадании в организм человека поллютант быстро метаболизируется до более токсичных соединений, чем исходное вещество. Их способность взаимодействовать с биохимическими и метаболическими путями в человеческом организме делает их потенциально опасными соединениями. Обнаружена связь между острым и хроническим воздействием пестицидов и неврологическими и кардиоваскулярными эффектами, врожденными отклонениями и мужским бесплодием. Оценка воздействия пестицидов на организм человека проводится путем измерения их метаболитов в биологических тканях и жидкостях, таких как кровь, моча, амниотическая жидкость, а также в волосах. В данном обзоре представлены достижения в области биомониторинга пестицидов. Для оценки нагрузки на человека приведены измеренные уровни пестицидов в моче, амниотической жидкости, меконии и волосах. Проведено сравнение популяций, подвергшихся воздействию пестицидов в связи с производственной деятельностью и при контакте с окружающей средо

Estimation of daily intake and risk assessment of organophosphorus pesticides based on biomonitoring data – The internal exposure approach

Human exposure to pesticides can be estimated through different approaches. The approach adopted in this study is based on internal dose measures. Studies published during 2001 and 2017 were collected from PubMed and Scopus databases, filtered and organized. The intake of parent compounds is estimated based on the urinary excretion of different OP metabolites applying a mathematical model previously used for similar purposes. Once defined an Estimated Daily Intake (EDI), risk assessment is performed through comparison with specific guideline values and hazard index (HI) is calculated to assess cumulative health risk. The EDI was expressed as malathion, diazinon, parathion, phorate and dimethoate equivalents. Differences in exposure between pregnant women, general population, children and farmers are highlighted and exposures are presented by country and sampling year. Higher exposure to OPs was calculated for farmers, followed by children whereas pregnant women were less exposed. Median HQ values for children ranged between 0.016 and 0.618, for pregnant women 0.005\u20130.151, for general population 0.008\u20130.206 and for farmers 0.009\u20130.979. Combined exposure to dimethoate and phorate was the worst-case scenario. The annual distribution of the urinary DAPs showed that exposure to OPs since 1998 tends to be stable for both children and adults

Antibiotics in Raw Meat Samples: Estimation of Dietary Exposure and Risk Assessment

The extensive use of antibiotics in livestock farming poses increased concerns for human health as residues of these substances are present in edible tissues. The aim of this study was the determination of the levels of four groups of antibiotics (sulfonamides—SAs, tetracyclines—TCs, streptomycines—STr and quinolones—QNLs) in meat samples (muscles, livers and kidneys from beef, chicken and pork) and the estimation of the dietary exposure to antibiotics from meat consumption and the potential hazard for human health. Fifty-four samples of raw meat were randomly collected in 2018 from the Cretan market, Greece and analyzed both with an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and liquid chromatography–mass spectrometry (LC–MS). According to the results derived from the ELISA method, only 2% of the meat samples were free from antibiotics, 2% were detected with 4 antibiotics and the great majority of the samples (87%) were detected with 2 to 3 antibiotics. SAs presented the highest detection frequencies for all samples whereas TCs were not detected in any bovine sample. The highest median concentration was detected for STr in bovine muscles (182.10 μg/kg) followed by QNLs (93.36 μg/kg) in pork kidneys whereas the chicken samples had higher burdens of QNLs compared to the other meat samples. LC–MS analysis showed that oxytetracycline (OTC) was the most common antibiotic in all samples. The highest median concentration of all antibiotics was detected for doxycycline (DOX) (181.73 μg/kg in pork kidney) followed by OTC in bovine liver (74.46 μg/kg). Risk characterization was applied for each of the two methods; The hazard quotients (HQ) did not exceed 0.059 for the ELISA method and 0.113 for the LC–MS method for any group of antibiotics, whereas the total hazard indexes (HI) were 0.078 and 0.021, respectively. The results showed the presence of different groups of antibiotics in meat from the Cretan market and that the health risk to antibiotics is low. A risk assessment analysis conducted for meat consumption and corrected for the aggregated exposure revealed no risk for the consumers

Достижения в области биомониторинга фосфорорганических и хлорорганических пестицидов

Organophosphorus (OPs) and organochlorine (OCs) pesticides are synthetic organic compounds used mainly in agriculture to manage pest problems. Human is occupationally and environmentally exposed to pesticides via inhalation, ingestion and skin absorption. When the pollutant enters human body it is rapidly metabolized to more toxic compounds than the parent compound. Their ability to interfere with biochemical and metabolic pathways in humans makes them compounds of high concern. Acute and chronic exposure has been linked with neurological, cardiovascular, birth effects and male infertility. Human exposure to pesticides is estimated by measuring their metabolites in biological tissues and fluids such as blood, urine, amniotic fluid and hair. In this review study advances on biomonitoring of pesticides are presented. Measured levels of pesticides in urine matrices, amniotic fluid, meconium and hair are presented in order to monitor the human burden and biomonitoring data between occupationally and environmentally exposed populations are being comparedФосфорорганические и хлорорганические пестициды – это синтетические органические соединения, используемые преимущественно в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями. Люди подвергаются воздействию пестицидов в процессе профессиональной деятельности и при контакте с зараженной средой через их вдыхание, потребление с пищей и поглощение кожей. При попадании в организм человека поллютант быстро метаболизируется до более токсичных соединений, чем исходное вещество. Их способность взаимодействовать с биохимическими и метаболическими путями в человеческом организме делает их потенциально опасными соединениями. Обнаружена связь между острым и хроническим воздействием пестицидов и неврологическими и кардиоваскулярными эффектами, врожденными отклонениями и мужским бесплодием. Оценка воздействия пестицидов на организм человека проводится путем измерения их метаболитов в биологических тканях и жидкостях, таких как кровь, моча, амниотическая жидкость, а также в волосах. В данном обзоре представлены достижения в области биомониторинга пестицидов. Для оценки нагрузки на человека приведены измеренные уровни пестицидов в моче, амниотической жидкости, меконии и волосах. Проведено сравнение популяций, подвергшихся воздействию пестицидов в связи с производственной деятельностью и при контакте с окружающей средо