Hormonforstyrrende virkning af solfiltret BP-3 i en zebrafiskemodel eller Hvad skal der til for at dømme et kemikalie som EDC? Poul Bjerregaard Biologisk Institut Syddansk Universitet Odense & CeHoS CeHoS Informationsmøde 7. oktober, 2015 1
WHO EDC definition 1. Endokrin mekanisme 2. Skadevirkning Adversity 3. Plausibelt link mellem de to 2
Skadevirkning ifølge WHO/IPCS 2004 En ændring i morfologi, fysiologi, vækst, reproduktion, udvikling eller livslængde for en organisme som resulterer i forringelse af evnen til at fungere eller forringelse af evnen til at kompensere for yderligere stress eller forøget følsomhed for de skadelige virkninger af andre miljømæssige påvirkninger 3
Ambitionerne i risikovurdering af kemikalier Hvad ønsker vi at beskytte? Human risikovurdering: Hvert enkelt individ Miljømæssig risikovurdering: Økosystemets struktur og funktion 4
Miljømæssig risikovurdering Beskyttelse af økosystemets struktur og funktion Formodes opnået ved at beskytte 95% af arterne Skadevirkning defineres i forhold til effekter på populationer Ikke i forhold til effekter på individer Eller alle arter 5
Relevante OECD testguidelines Human risikovurdering TG 416 eller 433 (pattedyr) F.eks. misdannede hanlige kønsorganer, ændret AGD, bibeholdelse af brystvorter hos hanner Miljømæssig risikovurdering TG 234 Fish Sexual Development Test 6
Fish Sexual Development Test Hvad bestemmer man? Indholdet af blommeprotein - vitellogenin Under østrogen kontrol 7
Vitellogeninsyntese som biomarkør for østrogen påvirkning Benzylidencampher Gonadotropiner Østrogen Lever Æggestok Vitellogenin
Fish Sexual Development Test Ændret indhold af blommeprotein Under østrogen kontrol Indikerer en endokrin mekanisme Ikke skadevirkning 9
Kønsdifferentiering i zebrafisk Klækning 20 dage 40 dage 60 dage 10
Fish Sexual Development Test Ændret indhold af blommeprotein Under østrogen kontrol Indikerer endokrin mekanisme ikke skadevirkning Ændret kønsratio Indikerer endokrin mekanisme og skadevirkning OECD Guidance Document 150 11
Dansk forslag til EDC-kriterier Kategori 1 Endocrine Disrupter Skadelige effekter i levende dyr ED mekanisme in vivo klart koblet til in vivo skadevirkninger Kategori 2a Suspected Endocrine Disrupter Skadelige in vivo effekter med mistanke om ED mekanisme ED mekanisme in vitro kombineret med toksikokinetiske in vivo data ED mekanisme in vivo med mistanke om kobling til skader in vivo Kategori 2b Indicated Endocrine Disrupter in vitro/in silico resultater, der indikerer potentiale for ED in vivo 12
Benzophenone O Eksemplificeret ved kemiske Benzophenone-1 O OH UV- filtre Dansk 2012-vurdering BP-3: Indikationer for østrogen og anti-androgen virkning Ikke konsistent Behov for TG234 Benzophenone-2 HO Benzophenone-3 O OH OH 4,4'-dihydroxybenzophenone O HO O O OH OH OH OH 13
Kønsratio ændret flere Percent distribution 100 50 Females Males Undiff. * Intersex * Percent distribution 70 60 50 40 30 20 % =38.9 + 0.047*[BP-3] p < 0.001 r 2 = 0.9993 % =54.8-0.056*[BP-3] p = 0.003 r 2 = 0.965 0 100 200 300 400 500 Benzophenone-3 concentration (µg L -1 ) 0 102 101 88 80 95 Control Solvent control 191±5 388±23 470±30 Benzophenone-3 concentration (µg L -1 ) 14 Kinnberg et al. 2015. Environ.Toxicol.Chem. In press.
BP-3 forsinker gonadeudviklingen 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Control Æggenes udviklingsstadie * * Solvent control 191 388 470 Benzophenon-3 (µg/l) Stage 1 Stage 0 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Sædcellernes udviklingsstadie * Control Solvent control 191 388 470 Benzophenon-3 (µg/l) Stage 1 Stage 0 15
Ingen konsistent effekt på vitellogenin Vitellogenin level (ng g -1 wet weight) 10 7 10 6 10 5 10 4 10 3 10 2 10 1 10 4 10 3 10 2 10 1 10 3 10 2 10 5 A B C Control Solvent control Female fish 39 40 42 47 56 Male fish 55 54 41 28 5 Undifferentiated and intersex fish 6 3 191±5 388±23 470±30 Benzophenone-3 concentration (µg L -1 ) 24 4 10 Adult male zebrafish vitellogenin Benzophenone-3 exposure concentrations ig. 5 16 ng vitellogenin/ml homogenate 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Control Solvent control 12 d exposure 3 3 3 3 3 3 63 µg/l * 268 µg/l 437 µg/l * 17 ng/l E2 Ingen tydelig østrogen effekt
Konklusion Eksponering for benzophenon-3 forskyder kønsratio så Benzophenon-3 er et hormonforstyrrende kemikalie 17
Er BP-3 østrogent eller anti-androgent? Betyder det noget? Afhænger af kravene til detaljeret viden om virkningsmekanismen Detaljeret viden om Adverse Outcome Pathways er måske ønskværdig Men ikke altid opnåelig 18
Et kemikalie kan have flere AOPs Prochloraz Fungicid Cl Cl O N N O Cl N 19
Prochloraz i zebrafisk: Flere hanner 100 80 * Female Male Intersex Undifferentiated 60 % 40 20 0 73 72 72 69 Control 16 µ g/l Prochloraz 64 µ g/l Prochloraz 202 µ g/l Prochloraz 20 Kinnberg et al. 2007. Comp. Biochem. Physiol.145C, 165-170
men anti-androgen i rotter 21 Laier et al. 2006. Toxicol.Appl.Pharmacol. 213, 160-171
Effekt af prochloraz Kolesterol HO Testosteron Prochloraz Anti-androgent i rotter O OH Østrogen Prochloraz Hæmmer aromatase i zebrafisk (?) OH HO 22
Konklusion Fuldstændig viden om Adverse Outcome Pathway er ikke nødvendigvis påkrævet for at nå konklusion om hormonforstyrrende virkning 23
Tak for opmærksomheden