Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνήθηκε (μελετήθηκε/εκτιμήθηκε)
η δράση από τοξικολογικής πλευράς δύο φυτοφαρμάκων, του cypermethrin
(CY), ενός συνθετικού πυρεθροειδούς και του imidacloprid (IMI), ενός
νεονικοτινοειδούς, των σχετικών λειτουργιών τους, των ανεπιθύμητων
παρενεργειών καθώς και το επικρατέστερο μεταβολικό μονοπάτι κάθε
φυτοφαρμάκου. Στο πλαίσιο της πραγματοποίησης in vivo μελετών, πολλά
φυτοφάρμακα χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με το Piperonyl Butoxide
(PBO) το οποίο αποτελεί έναν ισχυρό αναστολέα της οξειδωτικής δράσης του
Κυτοχρώματος P450 (CYP450) και είναι επίσης γνωστό για τις συνεργιστική του
δράση, σε αυτές τις περιπτώσεις. Το PBO αποτελεί ένα διαγνωστικό εργαλείο ως
προς δύο σημαντικές τοξικολογικές δράσεις των εντομοκτόνων και συμβάλλει
στον προσδιορισμό του αν ο in vivo μεταβολισμός ενός εντομοκτόνου είναι
οξειδωτικός καθώς και αν η αντοχή στα εντομοκτόνα περιλαμβάνει οξειδωτικό
μεταβολισμό από το CYP450. Οι μονο-οξυγενάσες του κυτοχρώματος P450
ανήκουν σε μια μεγάλη οικογένεια ενζύμων με πολλαπλή δράση που διεξάγουν
την αρχική οξείδωση σε μια πληθώρα λιποφιλικών ενώσεων. Τα ένζυμα αυτά
διαδραματίζουν κυρίαρχο ρόλο στο μεταβολισμό ξενοβιοτικών ουσιών όπως
τα φάρμακα, φυτοφάρμακα, καρκινογόνα και άλλα περιβαλλοντικά χημικά.
Είναι επίσης γνωστό πως η τοξικολογική βλάβη που προκύπτει από τη χρήση
των φυτοφαρμάκων οφείλεται στους μεταβολίτες που παράγονται από τη
συμμετοχή του κυτοχρώματος CYP450. Επιπρόσθετα, τα νεονικοτινοειδή in vivo
μεταβολίζονται συγχρόνως από την αλδεΰδική οξειδάση (AOX), λόγω αναγωγής
της νιτρο-ιμινο ομάδας, όπως και από τις CYP450 οξειδωτικές αντιδράσεις. Η
μειωμένη δραστικότητα της AOX συσχετίζεται στενά με μειωμένο μεταβολισμό
του IMI στα δύο κύρια μεταβολικά προϊόντα (IMI-NNO και IMI-NH) τα οποία
θεωρούνται εξίσου δραστικά με την μητρική ουσία. Η παρούσα διδακτορική
διατριβή βασίστηκε σε μια πληθώρα μελετών καθεμία σχεδιασμένη για να
διαλευκάνει διαφορετική πλευρά του θέματος. Σε προηγούμενες μελέτες,
το CY δεν έχει εκτενώς μελετηθεί σε συνδυασμό με το PBO όπως επίσης
δεν έχει μελετηθεί το PBO ως προς τις ανασταλτικές δυνατότητες και την
ικανότητα του να μειώνει την τοξική δράση όταν χρησιμοποιείται μόνο του.
Η σύγκριση της παρούσας διδακτορικής διατριβής με τις προηγούμενες
έρευνες παρουσιάζονται στη πρώτη δημοσίευση, στην οποία το ενδιαφέρον
μας επικεντρώνεται στη συστημική κατάσταση αρσενικών κουνελιών Νέας
Ζηλανδίας μετά την μακροπρόθεσμη έκθεση τους σε CY και PBO και η
εκτίμηση αυτής βασίζεται στα εργαστηριακά αποτελέσματα του οξειδωτικού
στρες και της ενεργότητας της τελομεράσης. Στη δεύτερη δημοσίευση,
διεξήχθη μια συνέχιση του πρώτου μέρους της μελέτης, ώστε επιπλέον να
εξετασθεί η φλεγμονή στο ήπαρ και τους νεφρούς καθώς και η γενοτοξικόητα
σε αρσενικά κουνέλια Νέας Ζηλανδίας μετά την μακροπρόθεσμη έκθεση τους σε CY και PBO. Στην τελευταία δημοσίευση, μελετήσαμε την ανασταλτική
αποτελεσματικότητα του sodium tungstate dihydrate (ST), ενός ανασταλτικού
παράγοντα της AOX, ώστε να διασαφηνιστεί η σχετική συνεισφορά των CYP 450
και AOX μεταβολικών μονοπατιών στο μεταβολισμό του ΙΜΙ για να μπορέσουμε
τελικά να διευκρινίσουμε ποια μεταβολική οδός είναι περισσότερο επιζήμια για
τα αρσενικά κουνέλια Νέας Ζηλανδίας.
(EL)
In this PhD thesis we examined the toxicology aspect of two pesticides,
cypermethrin (CY) a synthetic pyrethroid and imidacloprid (IMI) a neonicotinoid
and their relevant functions, adverse effects and each pesticide’s more
dominant metabolic pathway. Regarding in vivo studies, many pesticides are
used in conjunction with Piperonyl Butoxide (PBO) as it is a powerful inhibitor
of the oxidative function of Cytochrome P450 (CYP450) and it is also known
for its synergistic actions when combined. PBO has become a diagnostic tool
for two important aspects of insecticide toxicology which is to determine if an
in vivo metabolism of an insecticide is oxidative and to determine if cases of
insecticide resistance involve oxidative metabolism by CYP450. The CYP450
mono-oxygenases are a large and functionally diverse family of enzymes that
carry out the initial oxidation of a wide variety of lipophilic compounds. These
enzymes play a major role in the metabolism of xenobiotics such as drugs,
pesticides, carcinogens and other environmental chemicals. It is also known
that the metabolites (produced when CYP450 is participated) of CYP450 are
responsible for toxicity damage arising from the use of pesticides. Furthermore,
neonicotinoids are simultaneously metabolized in vivo by aldehyde oxidase
(AOX) from the reduction of the nitro-imino group as well as by CYP450
oxidation reactions. Reduced AOX activity is closely correlated with reduced
IMI metabolism to IMI-NNO and IMI-NH, two main metabolic products from the
AOX pathway. Finally, metabolites from PBO and AOX reactions are believed
to be as potent as the parent compound. This thesis is based on a number of
studies each one designed to address a different aspect of the topic. In older
studies, CY has not been extensively studied regarding its combination with
PBO and neither has PBO been studied based on its inhibition capabilities
and its ability to induce toxicity on its own. These comparisons are described
in the first publication that focus on the systemic condition of New Zealand
male rabbits after long term exposure to CY and PBO based on oxidative stress
and telomerase activity test results. In the second publication, a continuation of
the first part of the study was conducted to evaluate additionally the liver and
kidney inflammation and genotoxicity in New Zealand white male rabbits after
long term exposure to CY and PBO. In the last publication, we evaluated the
inhibition effectiveness of sodium tungstate dihydrate (ST), an AOX inhibitor,
in order to elucidate the relative contribution of CYP 450 and AOX metabolic
pathways in IMI metabolism so as to clarify which metabolic pathway is actually
more detrimental in New Zealand male rabbits.
(EN)
University of Crete
