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Effect of endocrine disruptors on cell morphology
focus on tight junction
Joshua Lukas Rieger
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Lebensmittelchemie
Betreuer*in
Giorgia Del Favero
DOI
10.25365/thesis.79049
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-14185.84750.373348-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Endokrin aktive Chemikalien (EACs) und endokrin disruptive Chemikalien (EDCs) sind Substanzen, welche Hormon-Signalwege und -Bindungssellen stören. Jedoch verursachen nur EDCs damit einen negativen Einfluss auf die Gesundheit. EDCs und EACs sind in der Umwelt allgegenwärtig und kommen in heterogen verteilten chemischen Gruppen vor. Diese Masterarbeit untersucht den Einfluss von EDCs, darunter Mykotoxin Alternariol (AOH), Weichmacher, Bisphenol A (BPA), Bisphenol F (BPF) und Diisodecyl Phthalate (DiDP), und EACs, darunter das Verhütungsmedikament Levonorgestrel (LNG) und das endogene Hormon 17-beta-Östradiol, auf die Barriere Integrität von menschlichen Magen-Darm-Epithel Zellen, mit einem gewissen Fokus auf die Morphologie der Tight Junctions (TJ). Kürzlich wurde in der Literatur aufgedeckt, dass AOH und BPA Adhäsionsmoleküle, wie Integrine, beeinflussen können. Um diese These weiter zu unterstützen haben wir vorgeschlagen, dass andere endokrine aktive Subtanzen diese und ähnlich Strukturen, wie TJs, auch beeinflussen können. In dieser Arbeit war der spezielle Fokus auf den TJ-Proteinen Claudin 4 (CLDN4) und Zonula occludens 1 (ZO-1). Dabei haben wir EDCs und EACs mit einer Caco-2 und HT29- MTX-E12 Kokultur inkubiert. Diese Kokultur ahmt den Darmtrakt nach, indem sie Schleim produziert und TJs und Zotten ausbildet, und damit die Magen-Darm-Barriere simuliert. Wir simulierten Erkrankungen, wie das Reizdarmsyndrom durch Reduzierung von Schleim. Erst wurden nicht-zytotoxische Konzentrationsbereiche, durch den CellTiter-Blue®- Zellviabilitätsassay, festgestellt. Danach wurde in mehrere Experimente die Kokultur charakterisiert, zum Beispiel durch die Anwendung von Nanopartikeln (NP) und Immunofloureszenzfärbung von TJ-Proteinen. Des Weiteren wurden auch Transepithelische elektrische Widerstandsmessungen (TEER) und die Zell-Permeabilität, durch den Luciferyellow assay, gemessen. Dabei veränderte die Behandlung mit BPA und BPF die Morphologie der TJs, dies führte zu einer erhöhten Permeabilität und einer verminderten Barrierefunktion. AOH und E2 haben auch signifikante Veränderungen der TJ Morphologie verursacht. Jedoch hatten DiDP und LNG den geringsten Einfluss auf die Morphologie von TJs. Diese Arbeit unterstreicht die Notwendigkeit einer Bewertung der potenziellen Gesundheitsrisiken, die mit der Exposition gegenüber oral aufgenommenen EDCs verbunden sind. Durch diese Erkenntnisse könnten wir ein tieferes Verständnis der toxikologischen Auswirkungen von EDCs auf die Darmbarrierefunktion gewinnen.
Abstract
(Englisch)
Endocrine active chemicals (EACs) and endocrine disruptive chemicals (EDCs) are substance groups that interfere with hormone signaling and binding pathways. Exposure to the latter results in a negative impact on health, while first ensures no long-lasting effect on physiological homeostasis. EACs and EDCs are omnipresent in the environment and occur in an abundanceof chemical groups. This work investigates the impact of selected EDCs including mycoestrogens alternariol (AOH), plasticizers bisphenol A (BPA), bisphenol F (BPF), diisodecyl phthalate (DiDP), and EACs, including prescription drug and environmental contaminant levonorgestrel (LNG) and the endogenous hormone 17-beta-estradiol (E2) on the morphology of tight junctions and barrier integrity of human gastrointestinal epithelial cells. Due to the recently described effect of AOH and BPA on adhesion molecules like integrins, it would be expected that EDCs could also alter tight junction proteins. The specific focus is on morphology of scaffolding and tight junction protein Zonula occludens 1 (ZO-1) and tight junction protein Claudin 4 (CLDN4). We applied the EDCs and EACs on a Caco-2 and HT29- MTX-E12 coculture, which mimics the intestinal tract. This coculture produces mucus, forms previously mentioned tight junctions and villi, thereby simulating the gastrointestinal barrier. Through reduction of mucus a multitude of conditions can be mimicked such as Irritable Bowel Syndrome. After proven absence of cytotoxicity for the concentration range of chosen EDCs, verified by CellTiter-Blue® cell viability assay, several other experiments were performed. This includes first a characterization of the coculture, following the application of different nanoparticles (NPs) and immunofluorescence staining of tight junction proteins. Additionally, measurements of transepithelial electrical resistance (TEER) and paracellular permeability via Lucifer yellow assays were performed to support our hypothesis. Treatment of BPA and BPF altered tight junction morphology, which led to increased permeability and a decreased barrier function. AOH and E2 likewise induced significant changes in tight junction morphology. DiDP and LNG exhibited less distinct but detectable effects on tight junctions, suggesting an alternate interaction with tight junctions compared to the other substances. This work highlights the need for assessment of the potential health risks associated with exposure to orally derived EDCs. Through this knowledge we could gain a deeper understanding of the toxicological impact of EDCs on intestinal barrier function.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Endokrine aktive Substanzen Endokrine disruptive Substanzen Zellkultur Tight Junctions Gastrointestinaler Trakt
Autor*innen
Joshua Lukas Rieger
Haupttitel (Englisch)
Effect of endocrine disruptors on cell morphology
Hauptuntertitel (Englisch)
focus on tight junction
Paralleltitel (Deutsch)
Auswirkungen von endokrinen Disruptoren auf die Zellmorphologie
Paralleluntertitel (Deutsch)
Schwerpunkt auf Tight Junctions
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
85 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Giorgia Del Favero
Klassifikation
43 Umweltforschung > 43.13 Umwelttoxikologie
AC Nummer
AC17617111
Utheses ID
77227
Studienkennzahl
UA | 066 | 659 | |