Остаток ткани

Тканевые остатки — это концентрация химического вещества или соединения в ткани организма или в части ткани организма. ^{[ 1 ]} Остатки тканей используются в водной токсикологии , чтобы помочь определить судьбу химических веществ в водных системах, биоаккумуляцию вещества или биодоступность вещества, учесть несколько путей воздействия (проглатывание, абсорбция, вдыхание) и решить проблему воздействия на организм химических веществ. смеси. ^{[ 2 ]} Подход к тестированию на токсичность, основанный на тканевых остатках, считается более прямым и менее изменчивым показателем химического воздействия и в меньшей степени зависит от внешних факторов окружающей среды, чем измерение концентрации химического вещества в среде воздействия. ^{[ 3 ]}

В целом подходы, основанные на тканевых остатках, используются для химических веществ, которые биоаккумулируются, или для химических веществ, обладающих биоаккумуляцией. ^{[ 2 ]} Большинство этих веществ представляют собой органические соединения , которые с трудом метаболизируются организмами и долго сохраняются в окружающей среде. Примеры этих химикатов включают полихлорированные дибензодиоксины , фураны , бифенилы , ДДТ и его метаболиты , а также дильдрин . ^{[ 2 ]}

Использование тканевых остатков для оценки токсичности и биоаккумуляции можно также назвать подходом, основанным на тканевых остатках (TRA), критическим остатком в организме (CBR) или тестами на токсичность на основе тканевых остатков. ^{[ 1 ]}^{[ 4 ]}

История

Исторически сложилось так, что испытания на токсичность водной токсикологии были сосредоточены на подходах, основанных на воде, где концентрация токсиканта определяется его концентрацией в воде. ^{[ 2 ]} Хотя использование и концепции остатков тканей существуют уже более 100 лет из-за интереса к наркозу и анестезии, они не получили широкого распространения в токсикологии. ^{[ 5 ]} О первом известном исследовании остатков тканей в экологической токсикологии было сообщено в 1912 году Уайтом и Томасом, которые исследовали влияние воздействия меди на рыбу, используя концентрации меди во всем теле. ^{[ 5 ]}

С 1980-х годов в токсикологии наблюдается быстрый рост подхода к тканевым остаткам. ^{[ 5 ]} Подход на основе воды был переоценен из-за проблем с оценкой токсичности биоаккумулируемых химических веществ. ^{[ 2 ]} Подходы на основе воды не всегда позволяют точно оценить концентрацию биоаккумулируемого химического вещества в организме, а подход на основе воды не учитывает множественные пути воздействия токсиканта на организм и аддитивные эффекты этих путей. ^{[ 2 ]}

Преимущества

Использование остатков тканей позволяет исследователю: учитывать многочисленные пути воздействия, учитывать токсикокинетические различия между видами, учитывать факторы, которые изменяют биодоступность, и потенциально учитывать воздействие на организм химической смеси. ^{[ 1 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} Остаток ткани также обладает способностью представлять временное и пространственное воздействие на организм. ^{[ 4 ]}^{[ 8 ]} а также выяснить причинно-следственную связь химических веществ. Эти отношения часто искажаются из-за неопределенности в химической биодоступности. ^{[ 4 ]} Механизм действия химического вещества зависит от концентрации внутри ткани, поэтому остатки в тканях дают исследователям более прямую оценку взаимосвязи «остаток-эффект» (доза-реакция). ^{[ 3 ]}^{[ 9 ]} Остатки в тканях также менее изменчивы, чем другие показатели химического воздействия. ^{[ 2 ]}^{[ 8 ]}

В дополнение к вышеупомянутым преимуществам использования остатков тканей, Агентство по охране окружающей среды США также заявляет, что этот подход явно учитывает воздействие через диету, будет способствовать идентификации и исследованию механизма действия химического вещества, учитывать влияние метаболизма организма на накопление и позволит проводить экспериментальные исследования. проверка между лабораторными и полевыми исследованиями. ^{[ 6 ]}

Недостатки

Большинство проблем с остатками тканей возникает при интерпретации данных о остатках тканей. ^{[ 1 ]}^{[ 3 ]} Сложность интерпретации может быть вызвана выбором конечных точек, выбором вида, чувствительностью к жизненному этапу, качеством данных и экстраполяцией данных о токсичности. ^{[ 3 ]} Выбор ткани для анализа остатков тканей также может быть трудным и влияет на данные по остаткам тканей. При выборе ткани ученый должен учитывать: способ и механизм действия тестируемого химического вещества, место токсического действия изучаемого химического вещества и комбинации видов, а также силу связи остатков в ткани с ответной реакцией. Также отсутствует надежная связь остатков тканей, доступная для сравнения. ^{[ 3 ]}^{[ 5 ]}

Хотя использование остатков тканей может объяснить несколько путей воздействия, оно не может определить пути воздействия. Остатки тканей также не могут служить причиной биотрансформации органических химикатов. ^{[ 3 ]}^{[ 5 ]} Если химическое вещество подвергается биотрансформации, концентрация исходного химического вещества ниже, но метаболиты все равно могут быть токсичными. ^{[ 3 ]} Подходы, основанные на остатках тканей, не столь полезны для химических веществ с коротким периодом полураспада, поскольку организм подвергается воздействию лишь спорадически. ^{[ 1 ]} В целом, остатки тканей призваны дополнять данные, полученные с помощью водных подходов, а не заменять их. ^{[ 4 ]}

Использование в регулировании

Северная Америка

Агентство по охране окружающей среды США (USEPA) учло остатки тканей при разработке модели биотических лигандов, а также стандартов качества воды по меди. USEPA также недавно опубликовало проект критериев содержания селена в водной среде обитания с использованием тканевого подхода. В настоящее время USEPA работает над включением остатков тканей в стандарты для биоаккумулируемых химикатов, которые обычно являются гидрофобными и имеют логарифмический коэффициент распределения октанол-вода более 5 (log Kow>5). ^{[ 2 ]} Канада официально использует остатки тканей в рекомендациях, называемых рекомендациями по остаткам тканей (TRG), которые в основном используются для защиты диких животных, потребляющих водную жизнь. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}

Европа

В Европе отсутствует официальное использование остатков тканей.

Австралия и Новая Зеландия

Австралия и Новая Зеландия используют подходы, основанные на остатках тканей, для программ биомониторинга мидий и устриц.

Доступные базы данных

имеются две полные базы данных по водной токсикологии: Базы данных по водной токсикологии В Соединенных Штатах для остатков тканей. Первый — это база данных по остаткам токсичности, которую ведет Агентство по охране окружающей среды США (USEPA). ^{[ 3 ]} Вторая — это база данных об остаточных воздействиях на окружающую среду (ERED), которую ведет Инженерный корпус армии США. ^{[ 3 ]} В настоящее время большая часть имеющихся данных получена из исследований острой летальной реакции. ^{[ 3 ]}

Приложения

Металлы

Остатки металлов в тканях беспозвоночных организмов-жертв могут снизить неопределенность при оценке воздействия несколькими путями. ^{[ 8 ]} Это может быть особенно важно на ранних стадиях жизни организма или для видов, перечисленных в Законе об исчезающих видах (ESA). ^{[ 8 ]} Однако разработать подходящий подход к оценке токсичности металлов по остаткам в тканях сложно, поскольку качество воды может иметь большое влияние на токсичность металлов. За исключением металлоорганических соединений , обобщенных подходов к анализу металлов в тканевых остатках не создано, хотя сайт-специфические и видоспецифичные подходы успешно разработаны и применяются, особенно для беспозвоночных. ^{[ 12 ]} В недавней статье исследовалась токсичность остатков меди и кадмия в тканях рыб и была обнаружена низкая вариабельность между видами для обоих металлов по сравнению с показателями токсичности при воздействии воды. ^{[ 13 ]} Эти результаты показывают, что концентрации металлов в организме рыбы могут быть полезны для разработки рекомендаций по качеству окружающей среды, судебно-медицинской экспертизы и оценки экологического риска. Дополнительным преимуществом является возможность охарактеризовать загрязненную экосистему на основе повышенных концентраций металлов во всем организме в результате акклиматизации.

ПАУ (полициклические ароматические углеводороды)

Рыбы способны быстро метаболизировать и выводить ПАУ , поэтому тканевые остатки исходных соединений ПАУ не дают адекватной информации о воздействии на организм. ^{[ 8 ]} Воздействие ПАУ на рыбу связано с репродуктивными нарушениями, иммунодефицитом и поражениями печени, а также с другими проблемами со здоровьем. ^{[ 8 ]} Напротив, беспозвоночные не метаболизируют и не выделяют ПАУ так эффективно, как рыбы, поэтому исследователь может лучше понять местоположение и временные закономерности биодоступных ПАУ через остатки тканей этих беспозвоночных. ^{[ 8 ]}

ПХБ (полихлорированные дифенилы)

В отличие от ПАУ, остатки ПХБ в тканях рыб могут предоставить надежную информацию о воздействии и токсичности. ^{[ 8 ]} Остатки ПХБ в тканях рыб могут предоставить жизненно важную информацию для оценки воздействия , поскольку рыба обычно получает ПХБ в результате воздействия через пищевую сеть. В настоящее время существует два подхода к выявлению ПХБ в рыбе, основанные на содержании ПХД в организме. ^{[ 8 ]}

На месте

И в Соединенных Штатах, и в Соединенном Королевстве есть программы мониторинга наблюдения за мидиями. Хотя эти программы во многом различаются, обе используют остатки тканей для установления биологических эффектов присутствующих химических веществ, таких как выживание и состояние тела. В отличие от пассивного характера программ мониторинга мидий, остатки тканей также применялись в биоанализах in-situ в США, Великобритании и Канаде.

Сайты суперфондов

Рекомендации по остаткам в тканях были разработаны для трибутилолова (ТБТ) для объекта Суперфонда Харбор-Айленд, объекта Суперфонда Нижнего Дувамиша и объекта Суперфонда Портленд-Харбор. На объекте Суперфонда Харбор-Айленда были разработаны триггерные уровни для тканей, которые служат руководством по действиям по восстановлению. ^{[ 14 ]} Контрольное значение токсичности остатков тканей (TRV) было разработано для TBT с учетом смертности и роста на территории Суперфонда Нижнего Дувамиша. TRV для остатков тканей были также разработаны для ТБТ, а также для многих других химических веществ для использования в работе объекта Суперфонда Портленд-Харбор. ^{[ 14 ]}

Оценка экологического риска

Оценка экологического риска направлена на определение источника загрязнения и воздействия на конечную точку токсичности. ^{[ 5 ]}^{[ 8 ]}^{[ 14 ]} Для этого специалисту по оценке риска необходимо определить и оценить пути воздействия. ^{[ 8 ]} Остатки в тканях — единственный подход, который по своей сути учитывает токсичность из-за множественных путей воздействия. ^{[ 1 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} Существует также необходимость оценки риска для понимания биоаккумуляции химических веществ4, а также прямой оценки биодоступности . ^{[ 8 ]} Моделирование воздействия пищевой сети затруднено при оценке риска и требует множества предположений, но эту неопределенность можно уменьшить за счет остатков тканей. ^{[ 8 ]} Остатки тканей также могут позволить обеспечить связь между оценкой экологического риска и оценкой риска для здоровья человека. ^{[ 5 ]}^{[ 14 ]}

Проблемы с использованием остатков тканей при оценке риска аналогичны недостаткам, перечисленным выше. ^{[ 14 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Маккарти, Л. и Д. Маккей. 1993. Улучшение экотоксикологического моделирования и оценки. Экологические науки и технологии 27 (9): 1719–1728.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Тканевые критерии «биоаккумулятивных» химических веществ. http://www.epa.gov/scipoly/sap/meetings/2008/october/aquatic_life_criteria_guidelines_tissue_08_26_05.pdf Агентство по охране окружающей среды США (EPA), 2005 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж МакЭлрой, А.Е., М.Г. Бэррон, Н. Беквар, С.Б.К. Дрисколл, Дж.П. Мидор, Т.Ф. Паркертон, Т.Г. Пройсс и Дж.А. Стивенс. 2011. Обзор подхода к остаткам тканей органических и металлоорганических соединений в водных организмах. Комплексная экологическая оценка и управление 7 (1): 50-74. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ieam.132/abstract .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Мидор, JP; и др. (2011). «Подход к оценке токсичности на основе остатков тканей: выводы и критические обзоры семинара Общества экологической токсикологии и химии в Пеллстоне». Комплексная экологическая оценка и менеджмент . 7 (1): 2–6. дои : 10.1002/ieam.133 . ПМИД 21184566 . S2CID 34615756 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Маккарти, Л.С., П.Ф. Ландрам, С.Н. Луома, Дж.П. Мидор, А.А. Мертен, Б.К. Шепард и А.П. ван Везель. 2011. Развитие экологической токсикологии посредством химической дозиметрии: внешнее воздействие и остатки в тканях. Комплексная экологическая оценка и управление 7 (1): 7-27. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ieam.98/abstract
^ Jump up to: ^а ^б ^с Ярвинен, AW, DR Mount и GT Ankley. Разработка пороговых значений остатков в тканях http://water.epa.gov/polwaste/sediments/cs/upload/mount.pdf Агентство по охране окружающей среды США (EPA)
^ Jump up to: ^а ^б Маккарти, Л.С. Комментарии о значении и использовании остатков тканей в токсикологии осадков и оценке рисков. http://water.epa.gov/polwaste/sediments/cs/upload/mccarty.pdf Агентство по охране окружающей среды США (EPA)
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м Филд, Л.Дж. Использование данных об остатках тканей при оценке воздействия и последствий для водных организмов. http://water.epa.gov/polwaste/sediments/cs/upload/field.pdf Агентство по охране окружающей среды США (EPA)
^ Дайер, С., Сент-Дж. Уорн, Дж. С. Мейер, Х. А. Лесли и Б. И. Эшер. 2011. Подход к остаткам тканей для химических смесей. Комплексная экологическая оценка и управление 7 (1): 99-115.
^ Рекомендации по качеству окружающей среды Канады. 1998. http://ceqg-rcqe.ccme.ca/download/en/290/
^ Рекомендации по качеству окружающей среды Канады. 1999. http://ceqg-rcqe.ccme.ca/download/en/314/
^ Адамс, У.Дж., Р. Бласт, У. Боргманн, К.В. Брикс, Д.К. ДеФорест, А.С. Грин, Дж.С. Мейер, Дж.К. МакГир, П.Р. Пакуин, П.С. Рэйнбоу и К.М. Вуд. 2010. Использование остатков тканей для прогнозирования воздействия металлов на водные организмы. Комплексная экологическая оценка и управление 7 (1): 75-98.
^ Мидор, JP (2015). «Концентрация в тканях как показатель дозы для оценки потенциального токсического воздействия металлов на рыбу, выловленную в полевых условиях: медь и кадмий» . Экологическая токсикология и химия . 34 (6): 1309–1319. дои : 10.1002/etc.2910 . ПМИД 25939475 . S2CID 33163106 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Саппингтон, КГ; и др. (2011). «Применение подхода тканевых остатков в оценке экологического риска». Комплексная экологическая оценка и менеджмент . 7 (1): 116–140. дои : 10.1002/ieam.116 . ПМИД 21184572 . S2CID 14413684 .

[McCarty93-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Маккарти, Л. и Д. Маккей. 1993. Улучшение экотоксикологического моделирования и оценки. Экологические науки и технологии 27 (9): 1719–1728.

[Tissue-based-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Тканевые критерии «биоаккумулятивных» химических веществ. http://www.epa.gov/scipoly/sap/meetings/2008/october/aquatic_life_criteria_guidelines_tissue_08_26_05.pdf Агентство по охране окружающей среды США (EPA), 2005 г.

[McElroy-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж МакЭлрой, А.Е., М.Г. Бэррон, Н. Беквар, С.Б.К. Дрисколл, Дж.П. Мидор, Т.Ф. Паркертон, Т.Г. Пройсс и Дж.А. Стивенс. 2011. Обзор подхода к остаткам тканей органических и металлоорганических соединений в водных организмах. Комплексная экологическая оценка и управление 7 (1): 50-74. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ieam.132/abstract .

[Meador-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Мидор, JP; и др. (2011). «Подход к оценке токсичности на основе остатков тканей: выводы и критические обзоры семинара Общества экологической токсикологии и химии в Пеллстоне». Комплексная экологическая оценка и менеджмент . 7 (1): 2–6. дои : 10.1002/ieam.133 . ПМИД 21184566 . S2CID 34615756 .

[McCarty11-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Маккарти, Л.С., П.Ф. Ландрам, С.Н. Луома, Дж.П. Мидор, А.А. Мертен, Б.К. Шепард и А.П. ван Везель. 2011. Развитие экологической токсикологии посредством химической дозиметрии: внешнее воздействие и остатки в тканях. Комплексная экологическая оценка и управление 7 (1): 7-27. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ieam.98/abstract

[Jarvinen-6] Jump up to: ^а ^б ^с Ярвинен, AW, DR Mount и GT Ankley. Разработка пороговых значений остатков в тканях http://water.epa.gov/polwaste/sediments/cs/upload/mount.pdf Агентство по охране окружающей среды США (EPA)

[McCartyEPA-7] Jump up to: ^а ^б Маккарти, Л.С. Комментарии о значении и использовании остатков тканей в токсикологии осадков и оценке рисков. http://water.epa.gov/polwaste/sediments/cs/upload/mccarty.pdf Агентство по охране окружающей среды США (EPA)

[Field-8] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м Филд, Л.Дж. Использование данных об остатках тканей при оценке воздействия и последствий для водных организмов. http://water.epa.gov/polwaste/sediments/cs/upload/field.pdf Агентство по охране окружающей среды США (EPA)

[Dyer-9] Дайер, С., Сент-Дж. Уорн, Дж. С. Мейер, Х. А. Лесли и Б. И. Эшер. 2011. Подход к остаткам тканей для химических смесей. Комплексная экологическая оценка и управление 7 (1): 99-115.

[Canada2-10] Рекомендации по качеству окружающей среды Канады. 1998. http://ceqg-rcqe.ccme.ca/download/en/290/

[Canada-11] Рекомендации по качеству окружающей среды Канады. 1999. http://ceqg-rcqe.ccme.ca/download/en/314/

[Adams-12] Адамс, У.Дж., Р. Бласт, У. Боргманн, К.В. Брикс, Д.К. ДеФорест, А.С. Грин, Дж.С. Мейер, Дж.К. МакГир, П.Р. Пакуин, П.С. Рэйнбоу и К.М. Вуд. 2010. Использование остатков тканей для прогнозирования воздействия металлов на водные организмы. Комплексная экологическая оценка и управление 7 (1): 75-98.

[13] Мидор, JP (2015). «Концентрация в тканях как показатель дозы для оценки потенциального токсического воздействия металлов на рыбу, выловленную в полевых условиях: медь и кадмий» . Экологическая токсикология и химия . 34 (6): 1309–1319. дои : 10.1002/etc.2910 . ПМИД 25939475 . S2CID 33163106 .

[Sappington-14] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Саппингтон, КГ; и др. (2011). «Применение подхода тканевых остатков в оценке экологического риска». Комплексная экологическая оценка и менеджмент . 7 (1): 116–140. дои : 10.1002/ieam.116 . ПМИД 21184572 . S2CID 14413684 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]