Tributyltin (TBT) used world-wide in antifouling paints toy ships is a wide-spread environmental pollutant. At low doses, antiproliferative modes of action have been shown to be involved, whereas at higher doses apoptosis seems to be the mechanism of toxicity in reproductive organs by TBT. In this study, we investigated that the mechanisms underlying apoptosis induced by TBT in R2C cell. Effects of TBT on intracellular $Ca^{2+}$ level and reactive oxygen species (ROS) were investigated in R2C cells by fluorescence detector. TBT significantly induced intracellular $Ca^{2+}$ level in a time-dependent manner. The rise in intracellular $Ca^{2+}$ level was followed by a time-dependent generation of reactive oxygen species (ROS) at the cytosol level. Simultaneously, TBT induced the release of cytochrome c from the mitochondrial membrane into the cytosol. Furthermore, ROS production and the release of cytochrome c were reduced by BAPTA, an intracellular $Ca^{2+}$ chelator, indicating the important role of $Ca^{2+}$ in R2C during these early intracellular events. In addition, Z-DEVD FMB, a caspase -3 inhibitor, decreased apoptosis by TBT. Taken together, the present results indicated that the apoptotic pathway by TBT might start with an increase in intracellular $Ca^{2+}$ level, continues with release of ROS and cytochrome c from mitochondria, activation of caspases, and finally results in DNA fragmentation.
Benthic amphipod, Grandidierella japonica widely inhabits the Korean coastal waters and is developed as a standard test species for sediment toxicity tests. We exposed G. japonica to various pollutants including 4 kinds of inorganic metals (Ag, Cd, Cu and Hg), tributyltin [TBT], ammonia and 7 polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) compounds (acenaphthene, chrysene, fluoranthene, fluorene, naphthalene, phenanthrene and pyrene) to estimate the no observed effect concentration (NOEC) and the median lethal concentration (LC50) of each pollutant during the 96-hour acute exposure. Among all tested pollutants, TBT was most toxic to G. japonica, and Rg was most toxic among inorganic metals. The toxicity of pyrene to G. japonica was greatest among PAH compounds, followed by fluoranthene, phenanathrene, acenaphthene, fluorene and naphthalene. The toxicity of PAH compounds was closely related to their physico-chemical characteristics such as $K_ow$ and water solubility. G. japonica responded adequately to pollutant concentrations and exposure durations, and the sensitivity of G. japonica to various inorganic and organic pollutants was generally comparable to other amphipods used as standard test species in ecotoxicological studies, indicating this species can be applied in the assessment of environments polluted by various harmful substances.
Tributyltin chloride(TBTCl) was administered through discrete immersion(2 hr each) from the $18^{th}-25^{th}$ day after hatching(dph). At the doses of 1, 2, 4 and 8 ${\mu}g/L$, the immersion at 2 ${\mu}g/L$ ensured 93% masculinization and the highest survival of 75% after the treatment. TBTCl acted as a growth suppressant and the magnitude of its suppression was stronger in females. During the 300 day experiment, it postponed sexual maturity of females from 120$^{th}$ dph in the control to 240$^{th}$ dph in the females treated at 8 ${\mu}g/L$. It reduced spawning frequency(22-3 times) and cumulative fecundity(1,632-19 eggs) by reducing the number of vitellogenic eggs. In the treated males too, it reduced sperm motility(100-68 sec); consequently, fertilizability of the sperm cells drawn from these males was also reduced from 88 to 43%. Progeny testing showed that the cross between males treated at>2 ${\mu}g/L$ and normal females generated the presumed 'homogametic' males. Both the treated 'homogametic' and 'heterogametic' males could induce the females to spawn fewer eggs than that of the normal males. A normal female somehow deducted the differences between the control, treated and sex reversed males; it preferred a normal male over a treated one, and a treated one over the sex reversed male.
성 호르몬과 유사한 기능을 하는 것으로 알려진 내분비교란물질은 흰쥐 흉선세포에 세포자연사를 일으켜 흉선의 기능을 감소시키는 것으로 보고되고 있으나, 그 작용 기전에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 내분비 교란물질 중 하나인 Tributyltin(TBT)를 흰쥐에 투여한 후 흉선의 상피세포가 지방세포로 분화되는지를 조사하고, 이로 인한 T 세포의 세포자연사와 연관성을 조사함으로써 TBT가 흉선기능에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 3주령 된 암컷 흰쥐에 각각 TBT 1, 10, 25 mg/kg/day를 1주일 동안 경구 투여한 후, 흉선을 획득하여 무게와 세포 수를 측정하였고, 파라핀 절편으로 H&E 염색, TUNEL 분석을 수행하였다. 또한 real-time PCR 방법으로 상피세포 표지 유전자들, 지방세포유도 유전자들과 세포자연사 관련 유전자들을 비교 분석하였으며, 유세포 분석기를 통해 세포자연사 정도를 조사하였다. 흉선의 무게와 세포 수는 대조군과 비교하여 TBT의 농도가 높을수록 유의하게 감소하였다. H&E 염색 결과, TBT의 농도가 증가할수록 흉선의 크기가 감소하고 피질과 수질의 경계가 흐려짐을 관찰하였다. TUNEL 염색 결과에서는 대조군에 비해 TBT를 투여한 군에서 세포자연사가 증가하였으며, 유세포 분석결과에서도 TBT 농도 의존적으로 세포자연사가 증가하였다. Real-time PCR 결과, 상피세포 표지 유전자인 EVA, IL-7, AIRE, KGF는 TBT의 농도가 증가할수록 발현양이 유의하게 감소한 반면, 지방세포 유도와 관련된 유전자인 $PPAR{\gamma}$, aP2, PEPCK, CD36은 TBT의 농도가 증가할수록 발현양이 유의하게 증가하였다. 세포자연사와 관련된 유전자인 $TNF{\alpha}$, TNFR1도 TBT의 농도가 증가할수록 발현양이 유의하게 증가하였다. 위의 결과를 종합하여 볼 때, 내분비교란물질인 TBT는 흉선 상피세포에 직접적으로 작용하여 지방세포로 분화 유도시킴으로써 흉선의 기능을 상실케 만들면서 T 세포의 발달에 영향을 미치는 것으로 보인다. 이러한 결과는 지속적으로 노출되는 TBT가 흉선의 기능을 떨어뜨림으로써 면역력 저하를 유발시킬 수 있음을 제시하고 있다.
내분비교란물질로 알려진 Tributyltin(TBT)는 흰쥐 정소 내 생식세포와 간질세포의 세포자연사를 일으켜 정소의 기능을 감소시키는 것으로 보고되고 있으나, 그 기전은 명확히 밝혀져 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 정소 내 간질세포를 표적으로 TBT에 의해 지방세포로 분화가 유도되는 지를 확인하고, 이로 인한 정소 내 세포자연사와의 연관성을 알아보고자 하였다. 3주령 된 수컷 흰쥐에 각각 TBT 1 mg과 10 mg/kg/day을 1주일 동안 경구 투여한 후 정소를 분리하여 무게를 측정하였다. 획득된 정소의 일부는 냉동 절편을 만들어 BODIPY로 지방세포를 염색하였고, 일부는 파라핀 절편을 만들어 TUNEL 염색을 수행하였다. 나머지 정소는 정소 백색막을 제거한 후 세정관 사이에 존재하는 간질세포를 분리하였다. 분리된 간질세포에서 total RNA를 추출한 다음 real-time PCR 방법으로 지방세포 유도 유전자들과 세포자연사 관련 유전자들을 분석하였다. 정소의 무게는 대조군에 비교해 TBT 10 mg을 투여한 군에서 유의하게 감소하였다. BODIPY 염색 결과, TBT 10 mg을 투여한 군의 간질세포에서 염색된 세포의 수가 증가하였고, TUNEL 염색 결과에서도 대조군과 비교해 TBT 투여한 군에서 간질세포 내 세포자연사가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. Real-time PCR을 이용해 간질세포 내 유전자 발현을 분석한 결과, 투여된 TBT의 농도가 증가할수록 PPAR${\gamma}$, aP2, PLIN, PGAR 등 지방세포 유도 유전자들의 발현이 증가하였고, 이와 함께 TNFRSF1A, TNFSF10과 같은 세포자연사 관련 유전자의 발현도 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과에서 환경성 내분비 교란물질로 알려진 TBT에 노출될 경우 정소 내 간질세포의 지방세포로의 분화가 유발되면서 세포자연사가 증가하고, 이에 따른 정소 기능의 저하를 야기시킬 수 있는 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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