Species-specific effects of dioxin exposure on xenobiotic metabolism and hard tissue in voles

Abstract The evaluation of the effects and levels of contaminants in wildlife is an essential part of assessing risks for chemical exposure in the environment. Although the circumstances are not as controlled as in laboratory, wildlife studies offer the concept of environmental exposure in its entirety, with all the natural variation. In the present study, two wild vole species, bank vole (Myodes glareolus) and field vole (Microtus agrestis), were used in assessing environmental levels of dioxins. The effects of dioxin exposure on tooth and bone development were studied in order to determine whether they could be used as biomarkers for environmental exposure. Xenobiotic metabolism activity after dioxin exposure – both natural and experimental – was studied by quantifying selected cytochrome P-450 (CYP) enzymes. The results confirmed the fact that dioxins are ubiquitous in the environment, also in areas far from contaminant sources and human activity. The development of the third molar in bank vole was found to be a sensitive biomarker for dioxin exposure. The two vole species under study do not respond similarly to environmental concentrations of dioxins; there were significant differences in body burdens and activity levels of xenobiotic metabolizing enzymes.Tiivistelmä Haitallisten kemikaalien tason ja vaikutusten arviointi ympäristössä on olennainen osa kemikaalien riskin arviointia. Vaikka laboratoriossa olosuhteita kontrolloidaan ja tutkimukseen vaikuttava variaatio on paremmin hallittavissa, luonnonvaraisten lajien tutkiminen luo kokonaisvaltaisen ja todenmukaisen kuvan ympäristön kemikaalialtistuksesta kaikkine todellisine vaihteluineen. Tässä väitöskirjassa tarkastellaan kahden luonnonvaraisen pikkunisäkkään, metsämyyrän (Myodes glareolus) ja peltomyyrän (Microtus agrestis), käyttöä ympäristön kemikaalitason arvioinnissa. Pääpaino on dioksiinien kaltaisissa yhdisteissä. Työssä tutkitaan yhdisteiden kertymistä myyriin kahdessa ympäristössä: voimakkaasti dioksiineilla saastuneella maa-alueella sekä kaukana ihmistoiminnasta sijaitsevassa erämaassa. Herkiksi tiedettyjä vasteita – hampaiden ja luiden kehitystä – käytetään dioksiinialtistuksen indikaattoreina. Vierasainemetaboliasta vastaavien entsyymien (sytokromi P450 eli CYP) aktiivisuutta kartoitetaan molemmilla myyrälajeilla, jotta saadaan tietoa entsyymien indusoinnista luonnonvaraisilla myyrillä yleensä ja selvitetään havaittuja lajien välisiä eroja dioksiinivasteissa. Tulokset vahvistavat, että dioksiinit ovat laajalle levinneitä yhdisteitä, joita löytyy paitsi läheltä päästölähdettä myös kaukana ihmistoiminnasta olevilta alueilta. Metsämyyrällä kolmannen poskihampaan kehitys osoittautuu herkäksi dioksiinialtistuksen biomarkkeriksi. Samasta elinympäristöstä huolimatta tutkituista myyrälajeista mitatut dioksiinipitoisuudet eroavat huomattavasti toisistaan, samoin kuin vierasainemetaboliasta vastaavien entsyymien aktiivisuus ja niiden induktio TCDD-altistuksen jälkeen