ΣΤΕΦΑΝΟΣ ΝΤΑΙΛΙΑΝΗΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΠΑΤΡΑ 2014

ΡΥΠΟΓΟΝΕΣ ΟΥΣΙΕΣ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΚΑΙ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΟΥΣ ΣΤΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΑΠΟΤΟΞΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΤΗΣ ΡΥΠΑΝΣΗΣ ΤΟΥ ΘΑΛΑΣΣΙΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΣΤΕΦΑΝΟΣ ΝΤΑΙΛΙΑΝΗΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΠΑΤΡΑ 2014

ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΟΥ ΓΝΩΣΤΙΚΟΥ AΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟΥ Α. ΚΥΡΙΑ ΕΙΔΗ ΡΥΠΟΓΟΝΩΝ ΟΥΣΙΩΝ B. ΕΙΣΟΔΟΣ ΡΥΠΟΓΟΝΩΝ ΟΥΣΙΩΝ ΣΤΑ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Γ. ΑΡΧΕΣ ΤΟΞΙΚΟΛΟΓΙΑΣ ΟΙΚΟΤΟΞΙΚΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑΣ. Δ. ΤΟΞΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΡΥΠΟΓΟΝΩΝ ΟΥΣΙΩΝ. Ε. ΒΙΟΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΚΑΙ ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΑΠΟΚΡΙΣΕΙΣ ΤΩΝ ΡΥΠΩΝ- ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΡΥΠΩΝ. ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΡΥΠΩΝ: ΣΤ. ΣΕ ΜΟΡΙΑΚΟ ΚΑΙ ΒΙΟΧΗΜΙΚΟ ΕΠΙΠΕΔΟ. Ζ. ΣΕ ΚΥΤΤΑΡΙΚΟ ΕΠΙΠΕΔΟ. Η. ΣΕ ΟΛΟΚΛΗΡΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ. Θ. ΣΤΗ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΠΛΗΘΥΣΜΩΝ - ΑΛΛΑΓΕΣ ΣΕ ΒΙΟΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΑ. Ι. ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΟΥ ΚΙΝΔΥΝΟΥ (ECOLOGICAL RISK ASSESSMENT). ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΤΩΝ ΟΙΚΟΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Λ. ΑΝΘΡΩΠΙΝΗ ΒΙΟΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ. M. ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ.

Ι. ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΟΥ ΚΙΝΔΥΝΟΥ (ECOLOGICAL RISK ASSESSMENT). Αποτελεί σημαντικό εργαλείο περιβαλλοντικής διαχείρισης. Τι είναι η εκτίμηση οικολογικού κινδύνου; Εκτίμηση της πιθανότητας να συμβεί ένα ανεπιθύμητο γεγονός σε ένα οικοσύστημα, μετά την επίδραση: - είτε κάποιου εξωγενούς παράγοντα (χημική ουσία-ρύπος) - είτε μίας νέας περιβαλλοντικής κατάστασης stress (π.χ., θερμοκρασιακές αλλαγές, επίδραση ιοντίζουσας ακτινοβολίας, κ.λπ).

Ι. ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΟΥ ΚΙΝΔΥΝΟΥ (ECOLOGICAL RISK ASSESSMENT). 1. Στρατηγική διαχείρισης για την εκτίμηση του οικολογικού κινδύνου Περιλαμβάνει διάφορα στάδια, τα οποία αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, με κύριο γνώμονα την εξαγωγή αντικειμενικών δεδομένων. Στην περίπτωση των φυσικών οικοσυστημάτων, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη: η πολυπλοκότητα του οικοσυστήματος οι διάφορες τροφικές αλυσίδες και τα τροφικά πλέγματα ο βαθμός βιοσυσσώρευσης του παράγοντα stress η σύσταση και το είδος των βιοτόπων η δυναμική των πληθυσμών προηγούμενες οικοτοξικολογικές αναλύσεις.

Ι. ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΟΥ ΚΙΝΔΥΝΟΥ (ECOLOGICAL RISK ASSESSMENT). 2. Πλαίσιο εκτίμησης οικολογικού κινδύνου Αποτελεί ένα πολύπλοκο δίκτυο επιμέρους διεργασιών, το οποίο περιλαμβάνει: την γνώση του προβλήματος μετά από συλλογή, επιβεβαίωση και ανάλυση των στοιχείων τον χαρακτηρισμό της επικινδυνότητας και των οικολογικών επιπτώσεων του παράγοντα stress τη δημιουργία ενός διαχειριστικού πλάνου, έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθεί ο οικολογικός κίνδυνος.

Ι. ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΟΥ ΚΙΝΔΥΝΟΥ (ECOLOGICAL RISK ASSESSMENT). 2. Πλαίσιο εκτίμησης οικολογικού κινδύνου Ανταλλαγή απόψεων μεταξύ εκτιμητή και διαχειριστή του κινδύνου ΤΥΠΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ Συλλογή, επιβεβαίωση και παρακολούθηση στοιχείων του προβλήματος ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΕΚΘΕΣΕΩΝ ΓΙΑ ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΔΡΑΣΕΩΝ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΟΥ ΚΙΝΔΥΝΟΥ ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΑΠΟΨΕΩΝ ΜΕΤΑΞΥ ΕΚΤΙΜΗΤΗ ΚΑΙ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΤΗ ΤΟΥ ΚΙΝΔΥΝΟΥ ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΟΥ ΚΙΝΔΥΝΟΥ

Βιοπαρακολούθηση: ανάπτυξη τεχνικών μέτρησης της συγκέντρωσης των οργανικών και ανόργανων ρυπογόνων ουσιών σε ιστούς ζωντανών οργανισμών, αλλά και τεχνικών με τις οποίες καταγράφονται και εκτιμώνται οι βιολογικές επιπτώσεις στους οργανισμούς. Εργαλεία που χρησιμοποιούνται στα πλαίσια της Βιοπαρακολούθησης: Η ανάλυση ιστών από κατάλληλους οργανισμούς για τον εντοπισμό διαφόρων ρύπων. Η μελέτη των αλλαγών της φυσιολογίας ή/και της συμπεριφοράς των οργανισμών με τη χρήση αυτόματων συστημάτων. Η χρήση χημικών και βιολογικών αναλύσεων στο εργαστήριο ή στο πεδίο για την εκτίμηση της τοξικότητας του νερού. Η χρησιμοποίηση ανοσολογικών μεθόδων για την μέτρηση και εκτίμηση χημικών στοιχείων. Η χρησιμοποίηση δεικτών ποικιλότητας για την εκτίμηση του βαθμού αλλαγής των περιβαλλοντικών συνθηκών.

ΣΤΟΧΟΣ ΤΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΒΙΟΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ Έλεγχος της ρύπανσης μέσω των επιπτώσεών της στους οργανισμούς. Ανάπτυξη νέων τεχνικών για τη διασφάλιση της βιοσιμότητας των οικοσυστημάτων. ΒΙΟΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ Εκτίμηση των πηγών προέλευσης των ρύπων. Έγκαιρη και έγκυρη προειδοποίηση των Αρχών για τη λήψη μέτρων.

1. ΒΙΟΕΝΔΕΙΚΤΕΣ Οργανισμοί που χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση της οικολογικής επιβάρυνσης σε ρυπογόνες ουσίες. Είδη ή ομάδες ειδών, των οποίων η δομή, η λειτουργία και ο πληθυσμός μπορεί να διαταραχθούν λόγω της ύπαρξης περιβαλλοντικού stress (ρύπανση).

1. ΒΙΟΕΝΔΕΙΚΤΕΣ 1.1 Λειχήνες. Επίφυτα προσκολλημένα σε βράχους και κορμούς δένδρων. Αποκρίνονται σε περιβαλλοντικές αλλαγές, όπως αλλαγές του ατμοσφαιρικού αέρα (κυρίως του SO 2 ), του κλίματος και της δομής της δασικής βλάστησης και η εξαφάνισή τους αποτελεί ένδειξη περιβαλλοντικού stress (π.χ. Ramalina farinacea). Αντίθετα, ορισμένα είδη λειχήνων αποκρίνονται αποτελεσματικά και δείχνουν μεγάλη ανθεκτικότητα στη ρύπανση (π.χ. στην Ευρώπη Lecanora conizoides). Πηγή: Jovan, 2008

1. ΒΙΟΕΝΔΕΙΚΤΕΣ 1.1 Φυτά και Λειχήνες. Είδη λειχήνων που χρησιμοποιούνται για την εκτίμηση των επιπέδων ρύπανσης του ατμοσφαιρικού αέρα

1. ΒΙΟΕΝΔΕΙΚΤΕΣ 1.1 Φυτά και Λειχήνες. 1.1.1 Μακρόφυτα Φυτά του υδάτινου περιβάλλοντος που χρησιμοποιούνται ως Βιοενδείκτες της υδάτινης ρύπανσης. Παρουσιάζουν ευαισθησία στην ύπαρξη οργανικών και ανόργανων ρύπων (απορρυπαντικά και εντομοκτόνα.

1. ΒΙΟΕΝΔΕΙΚΤΕΣ 1.2 Μικροοργανισμοί. Απαντούν σε τεράστιους αριθμούς και η συλλογή τους μπορεί να γίνει εύκολα. Μπορεί να χρησιμοποιηθούν ως Βιοενδείκτες σε υδάτινα και χερσαία οικοσυστήματα. Η ποιοτική και ποσοτική μέτρηση των μικροβιακών στελεχών, μπορεί να δώσει μια ικανοποιητική εικόνα της ποιότητας των υδάτων. Η ύπαρξη ορισμένων παθογόνων μικροβίων (π.χ. στελέχη Pseudomonas sp. σε ύδατα) αποτελεί σαφή ένδειξη επιβάρυνσης των υδάτων με ρύπους ανθρωπογενούς προέλευσης.

1. ΒΙΟΕΝΔΕΙΚΤΕΣ 1.3 Μακροασπόνδυλα. Βιοενδείκτες της οικολογικής ποιότητας υδάτινων οικοσυστημάτων γλυκού νερού (ποτάμια και λίμνες). Βρίσκονται σχεδόν παντού και είναι εύκολο να συλλεχθούν, να μελετηθούν και να ταξινομηθούν. Τα μακροασπόνδυλα έχουν καταταχθεί σε κλίμακα σύμφωνα με την ευαισθησία τους στη ρύπανση. Ομάδες μακροασπονδύλων Πλεκόπτερα Τριχόπτερα Εφημερόπτερα Οδοντόγναθα Κολεόπτερα Ακάρεα Μαλάκια Αμφίποδα Ολιγόχαιτοι (σκώληκες) Chironomidae Βαθμός ευαισθησίας στη ρύπανση Υψηλός Μέτριος Χαμηλός (ανθεκτικότητα)

1. ΒΙΟΕΝΔΕΙΚΤΕΣ 1.3 Μακροασπόνδυλα. Κολεόπτερο (Elminthidae) Εφημερόπτερα (Ecdyonouridae) Αμφίποδα (Gammaridae) Πλεκόπτερο (Perlidae) Δίπτερο (Chironomidae) Τριχόπτερο (Hydropsychidae)

1. ΒΙΟΕΝΔΕΙΚΤΕΣ 1.3 Μακροασπόνδυλα. Με βάση αυτή την κατάταξή τους έχουν διαμορφωθεί πολλοί βιολογικοί δείκτες εκτίμησης της ποιότητας των υδάτων. Πανιδικές ομάδες Συστηματικές ομάδες Βιοτικός Δείκτης (ΒΒΙ) Αριθμός συνολικών συστηματικών μονάδων 0-1 2-5 6-10 11-15 >16 Plecoptera και Ecdyonouridae Πολλές - 7 8 9 10 Μόνο 1 5 6 7 8 9 Trichoptera με θήκη Πολλές - 6 7 8 9 Ancylidae ή Ephemeroptera (εκτός των Ecdyonuridae) Μόνο 1 5 5 6 7 8 >2-5 6 7 8 2 ή < 2 3 4 5 6 7 Odonata ή Gammaridae ή - 3 4 5 6 7 Mollusca Asellus ή Hirudinae ή - 2 3 4 5 - Hemiptera Tubificidae ή Chironomidae - 1 2 3 - - Eristalinae - 0 1 1 - -

1. ΒΙΟΕΝΔΕΙΚΤΕΣ 1.3 Μακροασπόνδυλα. Το σκοράρισμα των διαφορετικών ομάδων μακροασπονδύλων, ανάλογα με την ανθεκτικότητά τους στη ρύπανση, μπορεί να δώσει μια ικανοποιητική εικόνα της κατάστασης του περιβάλλοντος. ΚΛΑΣΗ ΒΙΟΕΝΔΕΙΚΤΗΣ ΧΡΩΜΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Ι 10-9 Μπλε Χωρίς ρύπανση (καθαρό) ΙΙ 8-7 Πράσινο Μικρή ρύπανση ΙΙΙ 6-5 Κίτρινο Μέτρια ρύπανση-κρίσιμο σημείο IV 4-3 Πορτοκαλί Βαριά ρύπανση V 2-0 Κόκκινο Πολύ βαριά ρύπανση

1. ΒΙΟΕΝΔΕΙΚΤΕΣ 1.4 Ιχθύες. Χρησιμοποιούνται ως Βιοενδείκτες του υδάτινου περιβάλλοντος. Η χρησιμότητά τους σχετίζεται με τη γνώση της οικολογίας των ψαριών, της συμπεριφοράς, της αναπαραγωγής, της διατροφής και της φυσιολογίας τους. Διάφορα είδη ψαριών παρουσιάζουν διαφορετική απόκριση σε ρυπογόνους παράγοντες.

2. ΔΙΘΥΡΑ ΜΑΛΑΚΙΑ ΚΑΙ ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥΣ ΣΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ ΒΙΟΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ. Χρησιμοποιούνται τόσο σε εργαστηριακό επίπεδο όσο και στο πεδίο για την εκτίμηση διαφόρων ρυπογόνων παραγόντων (Μussel Watch Programmes) σε διάφορα οργανισμικά επίπεδα. Γεωγραφική κατανομή των ειδών του γένους Mytilus, σύμφωνα με μορφολογικά ή/και γενετικά δεδομένα. Κυριότερο είδος Βιοενδείκτης: Mytilus galloprovincialis της Μεσογείου). (κοινό μύδι Πηγή: Dailianis, 2011. Environmental Impact of Anthropogenic Activities: The Use of Mussels as a Reliable Tool for Monitoring Marine Pollution, in: Mussels: Anatomy, Habitat and Environmental Impact, Lauren E. McGevin (ed.). Nova Science Publishers, Inc. New York pp. 43-72.

2. ΔΙΘΥΡΑ ΜΑΛΑΚΙΑ ΚΑΙ ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥΣ ΣΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ ΒΙΟΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ. Ο σημαντικός ρόλος των Δίθυρων μαλακίων σε προγράμματα Βιοπαρακολούθησης φαίνεται από τη σημαντική αύξηση των μελετών κατά τη διάρκεια των τελευταίων ετών. Πηγή: Dailianis, 2011. Environmental Impact of Anthropogenic Activities: The Use of Mussels as a Reliable Tool for Monitoring Marine Pollution, in: Mussels: Anatomy, Habitat and Environmental Impact, Lauren E. McGevin (ed.). Nova Science Publishers, Inc. New York pp. 43-72.

2. ΔΙΘΥΡΑ ΜΑΛΑΚΙΑ ΚΑΙ ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥΣ ΣΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ ΒΙΟΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ. 2.1 Χαρακτηριστικά Δίθυρων Μαλακίων που τα καθιστούν κατάλληλους Βιοενδείκτες Κυρίαρχα και ευρέως εξαπλωμένα είδη σε όλο τον κόσμο. Αντιπροσωπευτικοί οργανισμοί της εκάστοτε περιοχής λόγω της μόνιμης παρουσίας τους (προσκόλληση και παραμονή τους σε στερεά υποστρώματα). Παρουσιάζουν μεγάλη αντοχή σε πολλούς περιβαλλοντικούς ρύπους. Ικανότητα φιλτραρίσματος μεγάλων ποσοτήτων νερού και αποδέκτες μεγάλων ποσοτήτων ρυπογόνων ουσιών. Ο προσδιορισμός τους μπορεί να δώσει μια σαφή εικόνα της ρύπανσης στην ευρύτερη περιοχή. Οι συγκεντρώσεις των ρυπογόνων ουσιών στους ιστούς αντιπροσωπεύουν σε μεγαλύτερο βαθμό την ρύπανση του περιβάλλοντος.

2. ΔΙΘΥΡΑ ΜΑΛΑΚΙΑ ΚΑΙ ΣΗΜΑΣΙΑ ΤΟΥΣ ΣΕ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΑ ΒΙΟΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ. 2.1 Χαρακτηριστικά Δίθυρων Μαλακίων που τα καθιστούν κατάλληλους Βιοενδείκτες Η μέτρηση των ανόργανων και οργανικών ουσιών στους ιστούς των Δίθυρων Μαλακίων παρέχει πληροφορίες σχετικά με την βιολογική διαθεσιμότητά τους. Σταθεροί πληθυσμοί με δυνατότητα επαναλαμβανόμενων δειγματοληψιών και μακροχρόνιας παρακολούθησης του υδάτινου περιβάλλοντος. Δυνατότητα μεταφοράς και διατήρησης πληθυσμών σε περιοχές ελέγχου την υδάτινης ρύπανσης (caged mussels). Διατροφική πηγή του ανθρώπου. Εδώδιμα είδη παγκοσμίως με στοιχεία χημικής ή μικροβιακής ρύπανσης που λαμβάνονται υπόψη και για θέματα δημόσιας υγείας.

3. ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΙ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΚΑΙ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥΣ ΩΣ ΔΕΙΚΤΕΣ STRESS. 3.1 Βιομάρτυρες Η παρατήρηση και μέτρηση κάθε μεταβολής που γίνεται: - σε μοριακό - σε βιοχημικό - σε κυτταρικό επίπεδο - σε επίπεδο φυσιολογίας και συμπεριφοράς ενός οργανισμού μετά από έκθεση σε τουλάχιστον ένα ρυπογόνο παράγοντα. Οι Βιομάρτυρες χρησιμοποιούνται ως εργαλεία έγκυρης προειδοποίησης και πρόβλεψης των επιπτώσεων της ρύπανσης.

3. ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΙ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΚΑΙ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥΣ ΩΣ ΔΕΙΚΤΕΣ STRESS. 3.1 Βιομάρτυρες Απαραίτητες προϋποθέσεις Βιομαρτύρων: η επαναληψιμότητα η ευαισθησία και η εξειδίκευσή του ο σύντομος χρόνος απόκρισης η αναστρεψιμότητα το μεγάλο εύρος των ειδών στα οποία εμφανίζεται η ευκολία εφαρμογής και το χαμηλό κόστος χρησιμοποίησής του, σε συνδυασμό με έγκυρα αποτελέσματα.

3. ΒΙΟΛΟΓΙΚΟΙ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΚΑΙ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥΣ ΩΣ ΔΕΙΚΤΕΣ STRESS. 3.1 Βιομάρτυρες Οι Βιομάρτυρες διακρίνονται σε δυο κατηγορίες: Βιομάρτυρες γενικού stress. Βιομάρτυρες ειδικού stress.

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.1 Ενζυμική δραστικότητα της ακετυλχολινεστεράσης (AChE). Καταλύει την υδρόλυση της ακετυλχολίνης στις χολινεργικές συνάψεις,. Στα σπονδυλωτά έχουν αναφερθεί δυο ισομορφές χολινεστερασών, η ακετυλ-χολινεστεράση (AChE) και η βουτυρυλ-χολινεστεράση (BChE). Στο στρείδι Cassostrea gigas απομονώθηκαν πρόσφατα δυο κατηγορίες χολινεστερασών, οι χολινεστεράσες τύπου Α (200 kda), οι οποίες είναι ευαίσθητες σε οργανοφωσφορικές ουσίες και οι χολινεστεράσες τύπου Β (330 kda), οι οποίες εμφανίζουν μεγάλη ανθεκτικότητα σε οργανοφωσφορικά παράγωγα.

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.1 Ενζυμική δραστικότητα της ακετυλχολινεστεράσης (AChE). Χρησιμοποίηση ως Βιομάρτυρας: Η αναστολή της δραστικότητας της AChE έχει περιγραφεί ως Βιομάρτυρας, στην προσπάθεια ανίχνευσης της θαλάσσιας ρύπανσης από οργανοφωσφορικά και οργανικά μικροβιοκτόνα. Βαρέα μέταλλα, όπως το κάδμιο μπορεί να επηρεάσει έμμεσα τη δραστικότητα του ενζύμου σε ιστούς Ιχθύων και Δίθυρων Μαλακίων. Οι βουτυριλ-χολινεστεράσες (BChE) και οι καρβοξυλ-εστεράσες (CbE) μπορεί να χρησιμοποιηθούν ως Βιομάρτυρες.

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.1 Ενζυμική δραστικότητα της ακετυλχολινεστεράσης (AChE). Αναστολή της δραστικότητας της AChE Έντονη επιβάρυνση σε οργανικούς ρύπους (Από Raftopoulou et al., 2006)

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.2 Μεταλλοθειονίνες (ΜΤs). Κυτταροπλασματικές πρωτεΐνες (6-7 kda) πλούσιες σε κυστεΐνη. Έχουν βρεθεί 9 ισομορφές στους ιστούς των θαλάσσιων ασπονδύλων. Οι ΜΤs μεταβολίζουν τα μέταλλα Zn και Cu, καθώς και τα βαρέα μέταλλα Cd, Pb και Hg. Μπορεί να δεσμευτούν με ελεύθερες ρίζες που δημιουργούνται στο κύτταρο, ενώ ταυτόχρονα μπορούν να εμπλέκονται και σε αποκρίσεις γενικού stress.

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.2 Μεταλλοθειονίνες (ΜΤs). Χρησιμοποίηση ως Βιομάρτυρας: Αύξηση επιπέδων ΜΤ Έντονη επιβάρυνση κυρίως με βαρέα μέταλλα. Dailianis and Kaloyianni, 2007.

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.2 Μεταλλοθειονίνες (ΜΤs). Χρησιμοποίηση ως Βιομάρτυρας: Αύξηση επιπέδων ΜΤ Έντονη επιβάρυνση σε απόβλητα. Αύξηση των επιπέδων των ΜΤς στα βράγχια μυδιών, μετά από έκθεση σε απόβλητο ελαιοτριβείων (Danellakis et al., 2011, Aquatic Toxicology, in press).

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.3 Η σταθερότητα της λυσοσωμικής μεμβράνης (Lysosomal membrane stability). Λυσοσώματα: υποκυτταρικά οργανίδια με μεγάλη ευαισθησία στην παρουσία ρυπογόνων ουσιών. Τοξικές ουσίες συντελούν στην αποσταθεροποίηση των λυσοσωμικών μεμβρανών, οι οποίες γίνονται διαπερατές από διάφορα υποστρώματα. Η διάχυση των λυσοσωμικών ενζύμων στο κυτταρόπλασμα προκαλεί το θάνατο των κυττάρων μέσα σε σύντομο χρονικό διάστημα. Όσο μικρότερος είναι ο χρόνος αποσταθεροποίησης των λυσοσωμικών μεμβρανών τόσο τοξικότερος είναι ο παράγοντας στον οποίο εκτέθηκε ο οργανισμός.

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.3 Η σταθερότητα της λυσοσωμικής μεμβράνης (Lysosomal membrane stability). NRRT (min) 140 120 100 80 60 40 * NRRT values (min) in control mussels 0 days 4 days 111±7.74 95±10 p>0.05, n.s * * NRRT (min) 120 100 80 60 40 NRRT values (min) in control mussels 0 days 7 days 101.2 ± 20.83 90 ± 19.63 a b p>0.05, n.s a b a b 20 20 0 0 0.01 0.1 0.5 0 Control Acet Ph An PAHs mix leachate (% v/v) Μειωμένος χρόνος αποσταθεροποίησης των λυσοσωμικών μεμβρανών σχετίζεται με μείωση της βιωσιμότητας των κυττάρων (Tsarpali and Dailianis, 2012 & Grintzalis et al., 2012).

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.3 Η σταθερότητα της λυσοσωμικής μεμβράνης (Lysosomal membrane stability). Λυσοσώματα: υποκυτταρικά οργανίδια με μεγάλη ευαισθησία στην παρουσία ρυπογόνων ουσιών. Τοξικές ουσίες συντελούν στην αποσταθεροποίηση των λυσοσωμικών μεμβρανών, οι οποίες γίνονται διαπερατές από διάφορα υποστρώματα. control Έκθεση σε PAHs Απεικόνιση λυσοσωμάτων στου πεπτικού αδένα του μυδιού Mytilus galloprovincialis μετά από επίδραση του ενζύμου N-acetyl-β-hexosaminidase (από Raftopoulou et al. 2006)

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.4 Λιπίδια και λιποφουσκίνες ως βιομάρτυρες. Υψηλές συγκεντρώσεις ουδέτερων λιπιδίων και λιποφουσκίνων σε ιστούς των Δίθυρων Μαλακίων αποδεικνύουν την σημαντική επιβάρυνση του υδάτινου οικοσυστήματος με ρυπογόνες ουσίες. control Έκθεση σε PAHs Απεικόνιση λιπιδικής σύστασης στον πεπτικού αδένα του μυδιού Mytilus galloprovincialis μετά από χρώση με ειδική χρωστική (neutral red), (από Raftopoulou et al. 2006)

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.5 Βιομάρτυρες που σχετίζονται με την πρόκληση μεταλλαξιγένεσης και γενοτοξικών επιπτώσεων. 4.5.1 Συχνότητα εμφάνισης μικροπυρήνων. Αποτελεί μια απλή μέθοδο με την οποία εκτιμώνται η διαταραχές σε επίπεδο γενετικού υλικού σε κύτταρα υδρόβιων οργανισμών. Η εφαρμογή της μεθόδου πραγματοποιείται σε κύτταρα με δυνατότητα διαφοροποίησης και πολλαπλασιασμού (π.χ. κύτταρα αίματος και βραγχίων) σε οργανισμούς-βιοενδείκτες. Το ποσοστό των μικροπυρήνων αυξάνει σε οργανισμούς από θαλάσσιες περιοχές με αυξημένη ρύπανση.

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.5 Βιομάρτυρες που σχετίζονται με την πρόκληση μεταλλαξιγένεσης και γενοτοξικών επιπτώσεων. 4.5.1 Συχνότητα εμφάνισης μικροπυρήνων. ΜΙΚΡΟΠΥΡΗΝΕΣ περίπου το 1/3-1/7 του μεγέθους του κανονικού πυρήνα. περιέχουν γενετικό υλικό ως επακόλουθο: - μεταλλαξιγόνων διεργασιών. - μη κανονικού διπλασιασμού και μεταγραφής του γενετικού υλικού. - μεταφραστικές διεργασίες του RNA. ΠΥΡΗΝΙΚΕΣ ΚΑΙ ΚΥΤΤΑΡΙΚΕΣ ΑΝΩΜΑΛΙΕΣ Εμφάνιση κυττάρων με 2 μικροπυρήνες Εμφάνιση κυττάρων με 2 πυρήνες (διπύρηνα κύτταρα) Εμφάνιση κυττάρων με μικροπυρήνα ενωμένο με τον κύριο πυρήνα (eigh-shaped cells)

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.5 Βιομάρτυρες που σχετίζονται με την πρόκληση μεταλλαξιγένεσης και γενοτοξικών επιπτώσεων. 4.5.1 Συχνότητα εμφάνισης μικροπυρήνων. Εφαρμογή της μεθόδου ΜΝ σε Δίθυρα μαλάκια και Ιχθύες: 1. Ιχθύες. Ερυθροκύτταρα του αίματος και σε απομονωμένα κύτταρα βραγχίων. 2. Διθυρα μαλάκια

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.5 Βιομάρτυρες που σχετίζονται με την πρόκληση μεταλλαξιγένεσης και γενοτοξικών επιπτώσεων. 4.5.1 Συχνότητα εμφάνισης μικροπυρήνων. ΜΝ τεστ σε Δίθυρα μαλάκια A Βράγχια Gills E Αιμοκύτταρα Haemocytes A B Αιμοκύτταρα Ιχθύων B C D E (φωτ. Νταϊλιάνης Σ.)

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.5 Βιομάρτυρες που σχετίζονται με την πρόκληση μεταλλαξιγένεσης και γενοτοξικών επιπτώσεων. 4.5.1 Συχνότητα εμφάνισης μικροπυρήνων σε αιμοκύτταρα και κύτταρα βραγχίων του μυδιού. Το ποσοστό των μικροπυρήνων αυξάνει σε οργανισμούς από θαλάσσιες περιοχές με αυξημένη ρύπανση. Εμφάνιση μικροπυρήνων και πυρηνικών ανωμαλιών σε αιμοκύτταρα και κύτταρα βραγχίων του μυδιού Mytilus galloprovincialis. (a) Μικροπυρήνας σε κύτταρο βραγχίου (βέλος), (b) Δύο μικροπυρήνες σε αιμοκύτταρο, (c) Εμφάνιση δύο πυρήνων (binucleated) σε κύτταρο από βράγχια, (d) εμφάνιση μικροπυρήνα συνδεδεμένου με τον πυρήνα του κυττάρου (από Dailianis και συν., 2003).

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. Εφαρμογή της μεθόδου ΜΝ στα βράγχια και σε αιμοκύτταρα μυδιών του γένους Mytilus sp. σε περιβαλλοντικές μελέτες (τροποποιημένος πίνακας από Bolognesi and Hayashi, 2011. Mutagenesis 26 (1), pp. 205-213). Γεωγραφική τοποθεσία Ρυπογόνες ουσίες Ιστός μελέτης Βιβλιογραφία Λιμνοθάλασσα Βενετίας Kανάλια του ιστορικού κέντρου της πόλης (φυσικός πληθυσμός μυδιών) Βιομηχανικά απόβλητα (ΡΑΗs, PCBs, HCBs) Αστικά απόβλητα (PAHs, PCBs, χλωριωμένα εντομοκτόνα, βαρέα μέταλλα) Βράγχια, αιμοκύτταρα Αιμοκύτταρα Dolcetti and Venier, 2002. Venier and Zampieron, 2005 Pampanin et al., 2005 Ακτές της Λιγουρίας (Ιταλία) PAHs, βαρέα μέταλλα Βράγχια Bolognesi et al., 2004; 2006 Παράκτιες περιοχές Τυρηνικής θάλασσας Λιμάνι του Piombino (Τυρηνικά θάλλασα) Βιομηχανικά και αστικά απόβλητα PAHs, βαρέα μέταλλα Βράγχια Αιμοκύτταρα Nigro et al., 2006 Bocchetti et al., 2008 Βόρεια Ισπανία Αστικά απόβλητα Βράγχια Izquirdo et al., 2003 Στρυμονικός και Θερμαϊκός κόλπος (Β. Ελλάδα) Πατραϊκός κόλπος (Ελλάδα) Αστικά και βιομηχανικά απόβλητα, λύματα από ΜΒΚ, PAHs, PCBs, βαρέα μέταλλα, οργανοχλωριωμένα συστατικά Αστικά και αγροτοβιομηχανικά απόβλητα, βαρέα μέταλλα. Βράγχια, αιμοκύτταρα Dailianis et al., 2003 Βράγχια Kalpaxis et al., 2004 Βόρεια Θάλασσα, Βαλτική θάλασσα PCBs, PAHs, TBT, DDTs, etc. Βράγχια Barsiene et al., 2004; 2006 Schiedek et al., 2006.

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. Εφαρμογή της μεθόδου ΜΝ σε ερυθροκύτταρα ιχθύων στο περιβάλλον και σε μελέτες εργαστηρίου (τροποποιημένος πίνακας από Bolognesi and Hayashi, 2011. Mutagenesis 26 (1), pp. 205-213). Είδος Βιβλιογραφία Carassius auratus C. auratus gibelio Carassius sp. Ueba et al., 1992, Anitha et al., 2000, Cavas, 2008, Al-Sabti et al., 1994, Hayashi et al., 1998. Channa punctatus Kumar et al., 2010, Ali et al., 2008 Cheirodon interruptus interruptus Campana et al, 1999 Bocchetti et al., 2008 Clarias batrachus Clarias lazera Cyprinus carpio Ateeq et al., 2002, Odeigah and Osanyinpeju, 1995 Gustavino et al., 2001, Landolt and Kocan, 1983, Buschini et al., 2004, Esox lucius Al-Sabti et al., 1992 Salmo trutta Salmo trutta fario Ayllon et al, 2000 Balpaeme et al., 1996

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.5 Βιομάρτυρες που σχετίζονται με την πρόκληση μεταλλαξιγένεσης και γενοτοξικών επιπτώσεων. 4.5.2 Εμφάνιση βλαβών του γενετικού υλικού σε κύτταρα μυδιών. Βενζο[α] [α]πυρένιο: αναστολή της μεθυλίωσης και της σύνθεσης των βάσεων, με επακόλουθη δημιουργία μονόκλωνων και δίκλωνων κομματιών DNA. Βαρέα μέταλλα (π.χ., Cd, Hg): προκαλούν βλάβες του DNA, πιθανό μέσω των επαγόμενων ελεύθερων ριζών (oxidative stress). 4.6 Επαγωγή μικροσωμικών ενζύμων. Επαγωγή του συστήματος P450: εντομοκτόνα, πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες, κ. λπ., προκαλούν την επαγωγή του συστήματος.

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.7 Βιομάρτυρες που σχετίζονται με την επαγωγή οξειδωτικού stress. Δραστικότητα αντιοξειδωτικών ενζύμων (SOD, GPx, CΑΤ, EROD) Συνολική αντιοξειδωτική ικανότητα (total antioxidant capacity, TAC ή total antioxidant scavenging, TOSC) Εκτίμηση της αντιοξειδωτικής άμυνας των οργανισμών, καθώς και της ικανότητάς τους να ανταπεξέρχονται ικανοποιητικά στο επαγόμενο οξειδωτικό stress που προκαλούν διάφοροι ρυπογόνοι παράγοντες.

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. 4.7 Βιομάρτυρες που σχετίζονται με την επαγωγή οξειδωτικού stress. Μείωση της αντιοξειδωτικής άμυνας (TAC) στην αιμόλεμφο του μυδιού Mytilus galloprovincialis, μετά από έκθεση σε διαφορετικές συγκεντρώσεις μετάλλων (Cd & Zn) και οργανικών ρυπαντών. (Από Kaloyianni et al., 2009)

Εξωκυττάριος χώρος Πρωτεϊνη υποδοχέας Πλασματική μεμβράνη Κυτταρόπλασμα ΥΠΟΔΟΧΗ ΜΕΤΑΓΩΓΗ ΑΠΟΚΡΙΣΗ Μονοπάτι μετάδοσης σήματος Εξειδικευμένη κυτταρική απόκριση Μόριο Μόριο δεύτερος αγγελιοφόρος Ενεργοποίηση πρωτεϊνικών κινασών Ενεργοποίηση ενδοκυτταρικών πρωτεϊνών

4. ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΩΣ ΒΙΟΜΑΡΤΥΡΕΣ STRESS. Η μελέτη του camp σε διάφορους ιστούς του μυδιού Mytilus galloprovincialis, έδειξε σημαντική αύξηση των επιπέδων του σε ιστούς ζώων που εκτίθενται σε ρυπογόνες ουσίες τόσο στο πεδίο, όσο και στο εργαστήριο. (Από Dailianis and Kaloyianni, 2007)

5. ΔΕΙΚΤΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ. 5.1 Οικολογικός δείκτης HIS (Health Status Index). Εκτίμηση των επιπέδων στρες με χρήση αλγορίθμου (expert system, Dagnino, 2007). Απαραίτητες προϋποθέσεις χρησιμοποίησης του δείκτη: 1) Η χρήση τουλάχιστον τριών βιομαρτύρων stress (συνήθως ειδικού stress) 2) Η χρήση 2 βιομαρτύρων γενικού stress, σε επίπεδο οργανισμού ή ιστού. Ο δείκτης βασίζεται στην παραδοχή «αν τότε». Επίπεδο stress Α Β Φυσιολογική κατάσταση μυδιών Μη στρεσσογόνες συνθήκες Χαμηλό stress Χρώμα C Μέτριο stress D Υψηλό stress Πηγή: Dagnino et al., 2007

5. ΔΕΙΚΤΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ. 5.2 Οικολογικός δείκτης LRI (Lysosomal Response Index). Εκτίμηση των επιπέδων stress με βάση τις τιμές των βιομαρτύρων LMS (σταθερότητα λυσοσωμικής μεμβράνης) και VvLYS (πυκνότητα όγκου των λυσοσωμάτων (Izagirre and Marigomez, 2009). Απαραίτητες προϋποθέσεις χρησιμοποίησης του δείκτη: 1) Χρησιμοποίηση σταθμού αναφοράς και σταθμών επιβαρυμένων με ρυπογόνους παράγοντες (προς μελέτη περιοχές). 2) Ο υπολογισμός της τιμής LRI δίνεται από τον τύπο: Όπου: Α= ο βιομάρτυρας VvLYS LRI = (A 2 +B 2 ) B= ο βιομάρτυρας LMS

5. ΔΕΙΚΤΕΣ ΟΙΚΟΛΟΓΙΚΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ. 5.2 Οικολογικός δείκτης LRI (Lysosomal Response Index). Όπου Α= ο βιομάρτυρας VvLYS B= ο βιομάρτυρας LMS LRI = (A 2 +B 2 ) Τιμή LRI Φυσιολογική κατάσταση μυδιών <0.5 Μη στρεσσογόνες συνθήκες 0.5<LRI<1 Χαμηλό stress Χρώμα 1<LRI< 2 Μέτριο stress > 2 Υψηλό stress Πηγή: Izagirre and Marigomez, 2009

Λ. ΑΝΘΡΩΠΙΝΗ ΒΙΟΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ. Εκτιμάται το είδος του ρυπογόνου παράγοντα στον οποίο έχει εκτεθεί το άτομο, καθώς και το προϊόν μεταβολισμού του μέσα το σώμα. Εικόνα της ποσότητας της ουσίας που έχει απορροφηθεί παρακρατηθεί από τον οργανισμό. Η εφαρμογή προγραμμάτων ανθρώπινης Βιοπαρακολούθησης είναι ιδιαίτερα σημαντική για την εκτίμηση της έκθεσης εργαζομένων στον εργασιακό τους χώρο. Βασική προϋπόθεση: Κανόνες ηθικής δεοντολογίας και προσωπικό απόρρητο.

Λ. ΑΝΘΡΩΠΙΝΗ ΒΙΟΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΑΝΘΡΩΠΙΝΗΣ ΒΙΟΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ. Επιλογή πληθυσμού ελέγχου και ατόμων που θα εξεταστούν. Επιλογή χημικών ουσιών που θα μελετηθούν. Συλλογή ανθρώπινων ιστών ή βιολογικών ουσιών που θα μελετηθούν από τα υπό εξέταση άτομα. Οι αναλύσεις πραγματοποιούνται συνήθως σε ανθρώπινα υγρά (ούρα, αίμα, σάλιο, μητρικό γάλα) και ιστούς (μαλλιά, νύχια, λιπώδης ιστός). Εξαγωγή αποτελεσμάτων. Λήψη απαραίτητων μέτρων προστασίας του ανθρώπινου δυναμικού.

Τέλος διάλεξης