Alternativni modeli ispitivanja toksičnosti ksenobiotika

The alternatives to whole-animal testing include endpoint assays, cell and tissue cultures, use of tissue slices, toxicokinetic modelling, and structure-activity relationships and databases. The use of in vitro systems (subcellular fractions, cell lines, primary cell cultures, tissue slices, organ cultures, etc.) as research tools in toxicology is widespread. In the past few years, the apoptosis phenomena were followed by very precise intracellular changes where, through programmed cell death, a cell can be removed from a population. The in vitro systems are ideally suited for investigations of the molecular, cellular and physiological mechanisms of chemically induced toxicity, which cannot readily be studied in vivo for known target organ and target species toxicity studies and for answering specific questions about toxic effects. The main justification for developing in vitro toxicity tests is that they will make toxicology a more scientifically based practice. It is increasingly apparent that the development and incorporation of stepwise testing strategies, combining experimental data from a range of alternative methods (physicochemical techniques, quantitative structure-activity relationships - QSAR, metabolic and kinetic modelling and in vitro tests), provide the most advanced way to predict toxicity, reducing at the same time the number of laboratory animals used for testing.Alternativni sustavi ispitivanja toksičnosti na životinjama obuhvaćaju postupke koji uključuju stanice i kulture, uporabu dijelova tkiva, toksikokinetičko modeliranje, kao i odnose aktivnosti prema strukturi ksenobiotika. Uporaba in vitro sustava (staničnih frakcija, staničnih linija, primarnih staničnih kultura, dijelova tkiva, kulture organa itd.) ima široku primjenu u toksikološkim istraživanjima. U posljednjih nekoliko godina fenomen apoptoze može se pratiti prema vrlo preciznim unutarstaničnim promjenama te utvrđena programirana smrt stanice iskoristiti u uklanjanju takvih stanica iz populacije. In vitro sustavi idealno se rabe u istraživanjima molekularnih, staničnih i fizioloških mehanizama toksičnosti izazvanih kemikalijama, dok in vivo studije toksičnosti ne mogu dati te odgovore. Glavna potvrda razvoja i praćenja toksičnosti spojeva u in vitro testovima jest znanstvena utemeljenost toksikologije. Razvoj i uvođenje strategija testiranja koje primjenjuju kombinaciju eksperimentalnih podataka iz niza alternativnih metoda (fizikalno-kemijske tehnike, QSAR tehnike, metaboličko i kinetičko modeliranje) omogućuje najefikasniju procjenu toksičnosti, kao i istodobno smanjenje broja laboratorijskih životinja potrebnih u postupcima testiranja toksičnosti spojeva

Molekularni mehanizmi i morfološka obilježja autofagije

Autofagija je evolucijski dobro očuvan katabolički proces koji se događa u svim eukariotskim stanicama, a u kojem stanica razgradnjom oštećenih makromolekula i organela, između ostalog, osigurava hranjive tvari i energiju za održavanje vitalnih funkcija. Radi održavanja homeostaze, autofagija se na bazalnoj razini odvija neprestano u gotovo svim stanicama. Različiti fiziološki podražaji (oštećenja organela, nakupljanja proteinskih agregata, hipoksija, oksidacijski stres, upala i dr.) induciraju proces autofagije. Ipak, dokazano je da su nedostatak nutrijenata i energetski stres najsnažniji regulatori procesa autofagije. Pokretanjem autofagije stanice se „brane“ recikliranjem hranjivih sastojaka i/ili razgradnjom oštećenih organela. Uslijed prekomjerne eliminacije organela i citoplazmatskog sadržaja, prekomjerne mitofagije (selektivne razgradnje mitohondrija) i posljedičnog nedostatka energije, aktivacija autofagije može rezultirati i staničnom smrću (tzv. stanična smrt ovisna o autofagiji). Istraživanja su ukazala na važnost autofagije u očuvanju zdravlja kod bakterijskih i virusnih infekcija, karcinoma, neurodegenerativnih, metaboličkih i upalnih bolesti. Pojam autofagije najčešće se odnosi na najviše istražen oblik autofagije - makroautofagiju. Osim o tom obliku autofagije, u ovom preglednom radu dan je uvid u mehanizme i obilježja mikroautofagije i autofagije posredovane šaperonom (CMA)

Učinci lindana na reprodukcijske pokazatelje u štakora.

The effects of lindane (γ-1,2,3,4,5,6-hexachlorocyclohexane) on male reproductive parameters were studied in sexually mature rats. Epididymal sperm numbers and motility, as well as α-glucosidase activity in the epididymis, were determined after i.p. treatment of lindane at concentrations of 9 and 18 mg kg-1 body wt, twice a week for 60 days. The values of epididymal sperm numbers were significantly lower (P<0.001) in the animals treated with both doses compared to the control values. Sperm numbers decreased by 42% after treatment with the lower lindane dose, while the drop in sperm count in the animals exposed to the higher dose extended to about 50%. In addition, dose-related changes in epididymal sperm motility were detected in lindane-treated animals. Motility decreased by about 45% to 68% at 9 and 18 mg kg-1 body mass, respectively. Relative organ masses (epididymis, prostate, anterior pituitary and testis) were measured at the end of the treatment. A significant decrease (P<0.01) in prostate weight was detected in both groups treated, while the weight of the pituitary decreased (P<0.05) only in the animals treated with the higher dose. α-Glucosidase activity in the epididymides did not show any statistically significant change after exposure to lindane. A histopathological analysis of testicular tissue from treated rats showed cell disorganization. Cells were irregularly shaped, with marked intercellular space between the spermatogenic cells. Our results imply that organochlorine insecticides like lindane can cause reproductive disorders, and therefore more attention should be directed towards understanding the affects of persistent pesticide residues on reproductive outcomes.Učinci lindana (γ-1,2,3,4,5,6-heksaklorocikloheksan) na reprodukcijske pokazatelje istraživani su u spolno zrelih štakora. Broj i pokretljivost spermija, te aktivnost α-glukozidaze u epididimisu određivani su nakon i.p. primjene lindana u koncentracijama od 9 i 18 mg kg-1 tjelesne mase dvaput tjedno tijekom 60 dana. U usporedbi s kontrolnim vrijednostima broj spermija u epididimisu značajno je bio smanjen (P<0,001) u obje lindanom obrađene skupine životinja. Nakon davanja manje doze broj spermija je bio niži za 42%, dok je kod više doze smanjenje iznosilo oko 50%. Također su u pokretljivosti spermija utvrđene promjene ovisno o dozi lindana. Smanjenje pokretljivosti iznosilo je 45%, odnosno 68% uz primijenjene doze od 9 i 18 mg kg-1 tjelesne mase. Relativne mase organa (epididimis, prostata, hipofiza i testis) mjerene su po završetku obrade. Značajno smanjenje težine prostate (P<0,01) utvrđeno je u obje obrađene skupine, dok je težina hipofize bila smanjena (P<0,05) samo uz višu dozu lindana. Izloženost lindanu nije prouzročila statistički značajne promjene aktivnosti α glukozidaze u epididimisu. Patohistološka analiza tkiva testisa pokazala je propadanje stanica. Stanice su poprimile nepravilne oblike uz dosta međustaničnog prostora između spermatogenih stanica. Ovi rezultati pokazuju da organoklorirani insekticidi poput lindana mogu izazvati reprodukcijske poremećaje, te da je potrebno više pažnje usmjeravati razjašnjenju učinaka ostataka postojanih pesticida na reprodukcijske ishode

Opstati ili umrijeti – regulacija stanične smrti

Stanično umiranje je temeljni biološki proces, koji je u fiziološkom smislu embrionalnoga razvoja i obnove tkiva, te kao patološki odgovor na ozljedu stanica i infekciju patogenima, uključen u mehanizme koji kontroliraju razvoj, homeostazu i imunološku regulaciju višestaničnih organizama. Stanice mogu umrijeti slučajnom (biološki nekontrolirani procesi) ili reguliranom (genetski kontrolirani molekularni procesi) staničnom smrću. Stanična smrt odvija se različitim mehanizmima koji dovode do pojave različitih morfoloških promjena u stanicama zahvaćenim tim procesima. Nedavna otkrića u tom području i detekcija sve većeg broja novih oblika regulirane stanične smrti, rezultirala su novom sustavnom klasifikacijom i nomenklaturom različitih tipova stanične smrti. U ovom preglednom radu dan je uvid u sustav klasifikacije, mehanizme i obilježja glavnih tipova stanične smrti: nekroze, apoptoze i autofagije

Organochlorinated insecticides – mechanisms of toxic action

Organoklorovi insekticidi spadaju u skupinu teško razgradivih pesticida. Temeljni mehanizmi djelovanja većine insekticida iz ove skupine su izraženi kao stimulacija centralnog živčanog sustava do koje dolazi uslijed anti-GABA-ergičkog efekta, a dodatno mnogi od njih inhibiraju specifične ATP-aze u neuronima. To su derivati alifatskih ili aromatskih ugljikovodika, vrlo otporni na biorazgradnju, koji se obzirom na kemijsku strukturu dijele na klorirane ciklodiene, insekticide strukture i djelovanja sličnih DDT-u, heksaklorcikloheksane te toksafen. Fizikalno-kemijska svojstva kao kemijska stabilnost i izraziti lipofilni karakter doprinose njihovoj progresivnoj kumulaciji posebno u masnim tkivima pojedinih životinja ili biljakama u hranidbenom lancu, te time predstavljaju veliku opasnost za čovjeka. Unatoč tome što je danas upotreba mnogih spojeva iz ove skupine potpuno ili djelomično zabranjena, njihove ostatke nalazimo dozama gotovo svakodnevna. Posebnu opasnost predstavlja činjenica da se mogu prenijeti na novorođenčad dojenjem, ali i umanjiti plodnost te odrediti demografski pad nekih populacija. Molekularni mehanizmi toksičnosti organoklorovih insekticida uključuju promjenu signalnih puteva u stanici kao poslijedicu endokrine modulacije i/ili oksidacijskog stresa. Dokazani su njihovi brojni štetni učinci na zdravlje ljudi kao što je neurotoksičnost, imunotoksičnost, ometanje endokrine homeostaze, toksičnosti na reprodukcijski sustav te karcinogeni potencijal. Povećana potrošnja pesticida, pa tako i organoklorovih insekticida, koja pored određenih korisnih efekata, izaziva i smanjenje kvalitete okoliša zahtjeva stalni nadzor uporabe, točnu prosudbu o toksičnosti svakog pojedinog spoja te ugradnju toksikoloških studija u zakonske propise o dozvoljivim koncentracijama u hrani, čime je moguće postići kontrolu i restrikcije pri primjeni. Ovaj rad donosi analizu mehanizama insekticidnog djelovanja te pregled štetnih učinaka po ljudsko zdravlje.Organochlorine insecticides are a group of highly persistent pesticides, derivatives of aliphatic or aromatic hydrocarbons, very resistant to biodegradation. The basic mechanisms of the majority insecticides of this group are expressed as stimulation of central nervous system that occurs due to non-GABAergic effect, and additionally many of them inhibit specific ATPases in neurons. Due to the chemical structure they include chlorinated cyclodienes, DDT-type insecticides, hexachlorocyclohexanes and toxaphene. Physical and chemical properties like chemical stability and outstanding lipophilic character contribute to their progressive cumulation, especially in fatty tissues of certain animals or in plants in the food chain, and thus represent a major threat to humans. These days the use of many compounds belonging to this group is completely or partially forbidden, but their residues are found in food, water and humans which are almost daily exposed to their low sublethal doses. Special risk represents the fact that they can be transferred to breastfeeding infants, but also they are able to reduce fertility and determine a demographic decline of some populations. Molecular mechanisms of toxicity of organochlorine insecticides include alteration of signaling pathways in the cell as a result of endocrine modulation and/or oxidative stress. Numerous adverse effects on human health caused by the exposure to organochlorine insecticides are scientifically proven, such as neurotoxicity, immunotoxicity, disruption of endocrine homeostasis, reproductive system toxicity and carcinogenic potential. Increased consumption of pesticides, including organochlorine insecticides, which in addition to certain beneficial effects, causes reduction of environmental quality, requires constant monitoring of use, accurate judgment on the toxicity of each compound and implementation of the toxicological studies in legislation on allowable concentrations in food, which is achieved by the control and restrictions in application. This article provides analysis of the insecticidal activity mechanisms and a review of the harmful effects on human health

Utjecaj pripremnih tehnika i termičkih postupaka procesiranja na sadržaj ostataka pesticida u namirnicama

Suvremena proizvodnja prehrambenih proizvoda gotovo je nezamisliva bez upotrebe pesticida. Porast kontaminacije hrane ostacima pesticida je doveo do povećane potrebe za otkrivanjem načina za njihovo uklanjanje. Brojne tehnike procesiranja hrane, bilo u industriji ili u kućanstvima, mogu dovesti do promjene njihovog sadržaja u namirnici. Njihovo uklanjanje iz namirnice ovisi o kemijskim karakteristikama pesticida te vrsti namirnice u kojoj se nalaze kao i o načinu procesiranja namirnice. Razni pripremni (pranje vodom ili otopinama, guljenje) te termički postupci obrade (pasterizacija, blanširanje, kuhanje, prženje, pečenje) koji se koriste u procesima pripreme hrane mogu dovesti do promjene (najčešće smanjenja) sadržaja ostataka pesticida. U ovom radu prikazan je utjecaj najzastupljenijih pripremnih tehnika te termičkih postupaka procesiranja namirnica na sadržaj ostataka pesticida u krajnjim proizvodima

Organochlorinated insecticides – mechanisms of toxic action

Organoklorovi insekticidi spadaju u skupinu teško razgradivih pesticida. Temeljni mehanizmi djelovanja većine insekticida iz ove skupine su izraženi kao stimulacija centralnog živčanog sustava do koje dolazi uslijed anti-GABA-ergičkog efekta, a dodatno mnogi od njih inhibiraju specifične ATP-aze u neuronima. To su derivati alifatskih ili aromatskih ugljikovodika, vrlo otporni na biorazgradnju, koji se obzirom na kemijsku strukturu dijele na klorirane ciklodiene, insekticide strukture i djelovanja sličnih DDT-u, heksaklorcikloheksane te toksafen. Fizikalno-kemijska svojstva kao kemijska stabilnost i izraziti lipofilni karakter doprinose njihovoj progresivnoj kumulaciji posebno u masnim tkivima pojedinih životinja ili biljakama u hranidbenom lancu, te time predstavljaju veliku opasnost za čovjeka. Unatoč tome što je danas upotreba mnogih spojeva iz ove skupine potpuno ili djelomično zabranjena, njihove ostatke nalazimo dozama gotovo svakodnevna. Posebnu opasnost predstavlja činjenica da se mogu prenijeti na novorođenčad dojenjem, ali i umanjiti plodnost te odrediti demografski pad nekih populacija. Molekularni mehanizmi toksičnosti organoklorovih insekticida uključuju promjenu signalnih puteva u stanici kao poslijedicu endokrine modulacije i/ili oksidacijskog stresa. Dokazani su njihovi brojni štetni učinci na zdravlje ljudi kao što je neurotoksičnost, imunotoksičnost, ometanje endokrine homeostaze, toksičnosti na reprodukcijski sustav te karcinogeni potencijal. Povećana potrošnja pesticida, pa tako i organoklorovih insekticida, koja pored određenih korisnih efekata, izaziva i smanjenje kvalitete okoliša zahtjeva stalni nadzor uporabe, točnu prosudbu o toksičnosti svakog pojedinog spoja te ugradnju toksikoloških studija u zakonske propise o dozvoljivim koncentracijama u hrani, čime je moguće postići kontrolu i restrikcije pri primjeni. Ovaj rad donosi analizu mehanizama insekticidnog djelovanja te pregled štetnih učinaka po ljudsko zdravlje.Organochlorine insecticides are a group of highly persistent pesticides, derivatives of aliphatic or aromatic hydrocarbons, very resistant to biodegradation. The basic mechanisms of the majority insecticides of this group are expressed as stimulation of central nervous system that occurs due to non-GABAergic effect, and additionally many of them inhibit specific ATPases in neurons. Due to the chemical structure they include chlorinated cyclodienes, DDT-type insecticides, hexachlorocyclohexanes and toxaphene. Physical and chemical properties like chemical stability and outstanding lipophilic character contribute to their progressive cumulation, especially in fatty tissues of certain animals or in plants in the food chain, and thus represent a major threat to humans. These days the use of many compounds belonging to this group is completely or partially forbidden, but their residues are found in food, water and humans which are almost daily exposed to their low sublethal doses. Special risk represents the fact that they can be transferred to breastfeeding infants, but also they are able to reduce fertility and determine a demographic decline of some populations. Molecular mechanisms of toxicity of organochlorine insecticides include alteration of signaling pathways in the cell as a result of endocrine modulation and/or oxidative stress. Numerous adverse effects on human health caused by the exposure to organochlorine insecticides are scientifically proven, such as neurotoxicity, immunotoxicity, disruption of endocrine homeostasis, reproductive system toxicity and carcinogenic potential. Increased consumption of pesticides, including organochlorine insecticides, which in addition to certain beneficial effects, causes reduction of environmental quality, requires constant monitoring of use, accurate judgment on the toxicity of each compound and implementation of the toxicological studies in legislation on allowable concentrations in food, which is achieved by the control and restrictions in application. This article provides analysis of the insecticidal activity mechanisms and a review of the harmful effects on human health

Primjena životinjskih stanica u proizvodnji cjepiva protiv bolesti Aujeszkoga

Ispitan je novi sustav bioreaktora s reaktorskom posudom za jednokratnu upotrebu (Wave bioreactor). Bioreaktor, koji koristi valovito djelovanje za miješanje i prijenos kisika ispitan je kod umnožavanja mase stanica stanične linije BHK 21 C13 pri proizvodnji virusa Aujeszkyjeve bolesti (ADV). Praćena je kinetika rasta BHK 21 C13 stanica u bioreaktoru tijekom trodnevnog razdoblja. Na kraju trodnevnog uzgoja BHK 21 C13 stanica i pri gustoći stanica od 1,82 x 106/stanice ml–1, reaktor je inokuliran s 9 ml gE- Bartha K-61 soj ADV suspenzija (105.9 TCID50 ) s indeksom infekcije (MOI) od 0,01. Poslije inkubacije od 144 h, dobiveno je 400 ml ADV biomase s titrom od 107.0 TCID50 ml–1, što odgovara 40.000 doza cjepiva protiv ADV. Posebna pogodnost ovog postupka je, što se proizvedena biomasa može u istom spremniku uskladištiti do trenutka daljnjeg tehnološkog postupka, i s novim spremnikom nastaviti proizvodnja iste ili druge biomase bez posebnih dugotrajnih postupaka čišćenja i sterilizacije. Ovisno o potrebi, volumen spremnika se može povećavati bez zahtjevnog scale-up postupka

Ciklopiazonična kiselina: toksičnost i pojavnost nedovoljno istraženog mikotoksina

Mikotoksini su proizvodi sekundarnog metabolizma toksikogenih plijesni koji predstavljaju vrlo česte onečišćivače hrane i hrane za životinje. Ciklopiazonična kiselina (CPA) je indol-tetraminska kiselina koju sintetiziraju različite plijesni iz rodova Penicillium (P. griseofulvum, P. camemberti, P. commune, P. dipodomyicola) i Aspergillus (A. flavus, A. oryzae, A. tamarii). CPA je prirodni kontaminant hrane biljnog (kukuruz, kikiriki, riža) i animalnog podrijetla, uključujući mlijeko, sir i suhomesnate proizvode. Česta zajednička pojavnost CPA i aflatoksina u hrani i hrani za životinje upućuje na moguće sinergističko djelovanje. Iako toksični učinci CPA nisu detaljno proučeni, kod pojedinih životinjskih vrsta dokazano je tremorgeno, neurokemijsko i imunosupresivno djelovanje. S obzirom da je CPA slabo istražen mikotoksin, nužna su daljnja istraživanja njegove toksičnosti, pojavnosti te sinergističkog učinka više različitih mikotoksina koji se mogu nalaziti u istoj namirnici

Ortho-supstituirani PCB 153 – unutarstanični učinci u CHO-K1 staničnoj liniji

Non-planar di-ortho-substituted PCB 153 (2,2’,4,4’,5,5’-hexachlorobiphenyl), one of the most abundant PCB congeners in the environment and in biological and human tissues, has been identified as potential endocrine disruptor affecting the reproductive and endocrine systems in rodents, wildlife, and humans. The aim of this study was to gain a deeper insight into its mode/mechanism of action in Chinese hamster ovary K1 cells (CHO-K1). PCB 153 (10–100 µmol/L) inhibited CHO-K1 cell proliferation, which was confirmed with four bioassays (Trypan Blue, Neutral Red, Kenacid Blue, and MTT), of which the MTT assay proved the most sensitive. PCB 153 also induced ROS formation in a dose-dependent manner. Apoptosis was seen after 6 h of exposure to PCB 153 doses ≥50 µmol/L, while prolonged exposure resulted in the activation of the necrotic pathway. PCB153-induced disturbances in normal cell cycle progression were time-dependent, with the most significant effects occurring after 72 h.Neplanarni di-ortho-supstituirani PCB 153 (2,2’,4,4’,5,5’-heksaklorobifenil) jedan je od najčešćih PCB kongenera detektiranih u biološkim i u uzorcima iz okoliša. Identificiran je kao potencijalni endokrini modulator koji uzrokuje štetne učinke na reproduktivnom i endokrinom sustavu glodavaca, divljih životinja i ljudi. Ovo istraživanje pruža uvid u mehanizme djelovanja PCB 153 na stanicama ovarija. Primjenom četiriju metoda (Trypan Blue, Neutral Red, Kenacid Blue i MTT) utvrđeno je da PCB 153 (10–100 µmol/L) reducira proliferaciju CHO-K1 stanica, a od primijenjenih se metoda MTT test pokazao kao najosjetljiviji. PCB 153 inducirao je stvaranje ROS-a u stanicama ovarija, ovisno o primijenjenoj dozi. Citofluorimetrijska analiza upozorava na indukciju apoptoze nakon šest sati izloženosti stanica PCB-u 153 u dozama ≥50 µmol/L, a produljena izloženost rezultirala je aktivacijom nekroze. PCB 153 uzrokovao je poremećaje u progresiji staničnog ciklusa, s najznačajnijim promjenama uočenima nakon 72 sata izloženosti