Znečištění volných vod farmaceutickými látkami je aktuální hrozbou pro vodní organismy. Rozvoj farmacie a zvýšená konzumace léčiv vede k zatížení vodního prostředí nebezpečnými polutanty. Díky rychlému a stresujícímu životnímu stylu u většiny lidské populace výrazně stoupá konzumace antidepresiv. Antidepresiva a ostatní léčiva se po konzumaci a exkreci dostávají přes čističky odpadních vod do vod podzemních a povrchových, kde mohou sekundárně ovlivňovat necílové organismy. Tato diplomová práce posuzuje možný vliv běžně užívaného antidepresiva sertralinu na vzájemné sociální chování u raků mramorovaných (Procambarus virginalis). Experiment byl založen na monitorování chování různých velikostně odlišných dvojic raků. V rámci vytvořených dvojic byli posuzovány vzájemné interakce mezi raky kontrolními, raky exponovanými v sertralinu a recipročně také mezi oběma skupinami raků. Tři týdny před monitorováním byli exponovaní raci vystaveni environmentálně relevantní koncentraci sertralinu 1 g?l-1. Výsledky byly vyhodnoceny senzorickým posouzením dle dostupné metodiky a následně se statisticky vyhodnotily. Žádný sledovaná skupina raků nevykazovala signifikantní rozdíl v chování. Díky prvotní fázi experimentů tohoto typu nemůžeme ze zjištěných výsledků s jistotou určit, že sertralin nemá vliv na sociální chování raků mramorovaných. Společně s dalšími antidepresivy je však sertralin, jako selektivní inhibitor zpětného vychytávání serotoninu, zajisté možnou hrozbou pro životní prostředí.
Annotation in English
Pharmaceuticals' pollution of open waters is a current threat to aquatic organisms. The development of pharmacies and increased consumption of drugs leads to a burden on the aquatic environment with dangerous pollutants. Due to the fast and stressful lifestyle, the consumption of antidepressants increases significantly in the majority of the human population. After consumption and excretion, antidepressants and other drugs enter groundwater and surface water through wastewater treatment plants, which can have a secondary effect on non-target organisms. This master thesis assesses the possible impact of the commonly used antidepressant sertraline on the mutual social behavior of marbled crayfish (Procambarus virginalis). The experiment was based on monitoring the behavior of different pairs of different crayfish. The created dyads assessed mutual interactions between control crayfish, crayfish exposed to sertraline, and reciprocally between both crayfish groups. Three weeks before monitoring, crayfish were exposed to an environmentally relevant sertraline concentration of 1 g?l-1. The results were evaluated by sensory assessment according to available methods, and subsequently, the statistics were assessed. No group of crayfish observed showed a significant difference in behavior. Thanks to the initial phase of experiments of this type, we cannot determine with certainty from the results that sertraline does not affect the social behavior of marbled crayfish. However, along with other antidepressants, sertraline, a selective serotonin reuptake inhibitor, is undoubtedly a potential threat to the environment.
Keywords
bezobratlí, sociální chování, farmaceutické polutanty, sertralin, rak mramorovaný
Keywords in English
invertebrates, social behavior, pharmaceutical pollutants, sertraline, marbled crayfish
Length of the covering note
62 s.
Language
CZ
Annotation
Znečištění volných vod farmaceutickými látkami je aktuální hrozbou pro vodní organismy. Rozvoj farmacie a zvýšená konzumace léčiv vede k zatížení vodního prostředí nebezpečnými polutanty. Díky rychlému a stresujícímu životnímu stylu u většiny lidské populace výrazně stoupá konzumace antidepresiv. Antidepresiva a ostatní léčiva se po konzumaci a exkreci dostávají přes čističky odpadních vod do vod podzemních a povrchových, kde mohou sekundárně ovlivňovat necílové organismy. Tato diplomová práce posuzuje možný vliv běžně užívaného antidepresiva sertralinu na vzájemné sociální chování u raků mramorovaných (Procambarus virginalis). Experiment byl založen na monitorování chování různých velikostně odlišných dvojic raků. V rámci vytvořených dvojic byli posuzovány vzájemné interakce mezi raky kontrolními, raky exponovanými v sertralinu a recipročně také mezi oběma skupinami raků. Tři týdny před monitorováním byli exponovaní raci vystaveni environmentálně relevantní koncentraci sertralinu 1 g?l-1. Výsledky byly vyhodnoceny senzorickým posouzením dle dostupné metodiky a následně se statisticky vyhodnotily. Žádný sledovaná skupina raků nevykazovala signifikantní rozdíl v chování. Díky prvotní fázi experimentů tohoto typu nemůžeme ze zjištěných výsledků s jistotou určit, že sertralin nemá vliv na sociální chování raků mramorovaných. Společně s dalšími antidepresivy je však sertralin, jako selektivní inhibitor zpětného vychytávání serotoninu, zajisté možnou hrozbou pro životní prostředí.
Annotation in English
Pharmaceuticals' pollution of open waters is a current threat to aquatic organisms. The development of pharmacies and increased consumption of drugs leads to a burden on the aquatic environment with dangerous pollutants. Due to the fast and stressful lifestyle, the consumption of antidepressants increases significantly in the majority of the human population. After consumption and excretion, antidepressants and other drugs enter groundwater and surface water through wastewater treatment plants, which can have a secondary effect on non-target organisms. This master thesis assesses the possible impact of the commonly used antidepressant sertraline on the mutual social behavior of marbled crayfish (Procambarus virginalis). The experiment was based on monitoring the behavior of different pairs of different crayfish. The created dyads assessed mutual interactions between control crayfish, crayfish exposed to sertraline, and reciprocally between both crayfish groups. Three weeks before monitoring, crayfish were exposed to an environmentally relevant sertraline concentration of 1 g?l-1. The results were evaluated by sensory assessment according to available methods, and subsequently, the statistics were assessed. No group of crayfish observed showed a significant difference in behavior. Thanks to the initial phase of experiments of this type, we cannot determine with certainty from the results that sertraline does not affect the social behavior of marbled crayfish. However, along with other antidepressants, sertraline, a selective serotonin reuptake inhibitor, is undoubtedly a potential threat to the environment.
Keywords
bezobratlí, sociální chování, farmaceutické polutanty, sertralin, rak mramorovaný
Keywords in English
invertebrates, social behavior, pharmaceutical pollutants, sertraline, marbled crayfish
Research Plan
Humánní farmaka jsou závažnou skupinou polutantů ohrožující vodní ekosystémy celého světa. Do vodních ekosystémů se dostávají vypouštěnou vodou z čistíren odpadních vod a to nezměněné účinné látky nebo jejich rezidua. Tyto látky sice nemají akutně toxický potenciál v daných environmentálních koncentracích, ale mohou mít významnou chronickou toxicitu, mohou snižovat obranyschopnost, narušovat reprodukci nebo měnit chování vodních organismů. V důsledku pak mohou způsobit změny ekologických vazeb a vztahů a způsobit tak nerovnováhu v ekosystému.
Tato práce by měla experimentálně zajistit jaký vliv má environmentálně relativní koncentrace jednoho vybraného farmaka (sertralin) na intraspecifické chování hierarchického statusu modelového organismu. Jako modelového organismu bude použito raka mramorovaného (Procambarus virginalis), který bude minimálně týden exponován roztoku vybraného farmaka, shodným podmínkám bude vystavena i kontrolní skupina bez přítomnosti farmaka. Exponovaní raci budou následně dle velikosti a příslušnosti k experimentální skupině roztříděni do dyád, které budou interagovat v předem připravených arénách. Interakce raků budou zaznamenávány na videozáznam a následně analyzovány.
Cílem práce je získat informace o účinku environmentálně relevantních koncentrace vybraného farmaka na chování zástupce vodních bezobratlých. Předpokládaným cílem je narušení ustanovení hierarchie, snížení či zvýšení agresivity jedinců a změny v interakcích běžných pro dané jedince.
Research Plan
Humánní farmaka jsou závažnou skupinou polutantů ohrožující vodní ekosystémy celého světa. Do vodních ekosystémů se dostávají vypouštěnou vodou z čistíren odpadních vod a to nezměněné účinné látky nebo jejich rezidua. Tyto látky sice nemají akutně toxický potenciál v daných environmentálních koncentracích, ale mohou mít významnou chronickou toxicitu, mohou snižovat obranyschopnost, narušovat reprodukci nebo měnit chování vodních organismů. V důsledku pak mohou způsobit změny ekologických vazeb a vztahů a způsobit tak nerovnováhu v ekosystému.
Tato práce by měla experimentálně zajistit jaký vliv má environmentálně relativní koncentrace jednoho vybraného farmaka (sertralin) na intraspecifické chování hierarchického statusu modelového organismu. Jako modelového organismu bude použito raka mramorovaného (Procambarus virginalis), který bude minimálně týden exponován roztoku vybraného farmaka, shodným podmínkám bude vystavena i kontrolní skupina bez přítomnosti farmaka. Exponovaní raci budou následně dle velikosti a příslušnosti k experimentální skupině roztříděni do dyád, které budou interagovat v předem připravených arénách. Interakce raků budou zaznamenávány na videozáznam a následně analyzovány.
Cílem práce je získat informace o účinku environmentálně relevantních koncentrace vybraného farmaka na chování zástupce vodních bezobratlých. Předpokládaným cílem je narušení ustanovení hierarchie, snížení či zvýšení agresivity jedinců a změny v interakcích běžných pro dané jedince.
Recommended resources
Breithaupt, T., Thiel, M., 2011. Chemical Communication in Crustaceans. Springer, New York.
Brodin, T., Fick, J., Jonsson, M., Klaminder, J., 2013. Dilute concentrations of a psychiatric drug alter behavior of fish from
natural populations. Science 339, 814-815.
Brodin, T., Piovano, S., Fick, J., Klaminder, J., Heynen, M., Jonsson, M., 2014. Ecological effects of pharmaceuticals in
aquatic systems-impacts through behavioural alterations. Philos. Trans. R. Soc. B 369, 20130580.
Buřič, M., Grabicová, K., Kubec, J., Kouba, A., Kuklina, I., Kozák, P., Grabic, R., Randák, T., 2018. Environmentally
relevant concentrations of tramadol and citalopram alter behaviour of an aquatic invertebrate. Aquat. Toxicol. 200,
226-232.
Fedorova, G., Golovko, O., Randak, T., Grabic, R., 2014. Storage effect on the analysis of pharmaceuticals and personal care
products in wastewater. Chemosphere 111, 55-60.
Fong, P.P., Bury, T.B., Dworkin-Brodsky, A.D., Jasion, C.M., Kell, R.C., 2015. The antidepressants venlafaxine ("Effexor")
and fluoxetine ("Prozac") produce different effects on locomotion in two species of marine snail, the oyster drill
(Urosalpinx cinerea) and the starsnail (Lithopoma americanum). Mar Environ Res 103: 89-94.
Fong, P.P., Molnar, N., 2013. Antidepressants cause foot detachment from substrate in five species of marine snail. Mar
Environ Res 84: 24-30.
Grabicová, K., Grabic, R., Bláha, M., Kumar, V., Červený, D., Fedorova, G., Randák, T., 2015. Presence of pharmaceuticals
in benthic fauna living in a small stream affected by effluent from a municipal sewage treatment plant. Water Res.
72, 145-153.
Grabicová, K., Grabic, R., Fedorova, G., Fick, J., Červený, D., Kolářová, J., Turek, J., Žlábek, V., Randák, T., 2017.
Bioaccumulation of psychoactive pharmaceuticals in fish in an effluent dominated stream. Water Res. 124, 654-
662.
Hossain, M.S., Kubec, J., Grabicová, K., Grabic, R., Randák, T., Guo, W., Kouba, A., Buřič, M., 2019. Environmentally
relevant concentrations of methamphetamine and sertraline modify the behavior and life history traits of an aquatic
invertebrate. Aquatic Toxicology 213: 105222.
Recommended resources
Breithaupt, T., Thiel, M., 2011. Chemical Communication in Crustaceans. Springer, New York.
Brodin, T., Fick, J., Jonsson, M., Klaminder, J., 2013. Dilute concentrations of a psychiatric drug alter behavior of fish from
natural populations. Science 339, 814-815.
Brodin, T., Piovano, S., Fick, J., Klaminder, J., Heynen, M., Jonsson, M., 2014. Ecological effects of pharmaceuticals in
aquatic systems-impacts through behavioural alterations. Philos. Trans. R. Soc. B 369, 20130580.
Buřič, M., Grabicová, K., Kubec, J., Kouba, A., Kuklina, I., Kozák, P., Grabic, R., Randák, T., 2018. Environmentally
relevant concentrations of tramadol and citalopram alter behaviour of an aquatic invertebrate. Aquat. Toxicol. 200,
226-232.
Fedorova, G., Golovko, O., Randak, T., Grabic, R., 2014. Storage effect on the analysis of pharmaceuticals and personal care
products in wastewater. Chemosphere 111, 55-60.
Fong, P.P., Bury, T.B., Dworkin-Brodsky, A.D., Jasion, C.M., Kell, R.C., 2015. The antidepressants venlafaxine ("Effexor")
and fluoxetine ("Prozac") produce different effects on locomotion in two species of marine snail, the oyster drill
(Urosalpinx cinerea) and the starsnail (Lithopoma americanum). Mar Environ Res 103: 89-94.
Fong, P.P., Molnar, N., 2013. Antidepressants cause foot detachment from substrate in five species of marine snail. Mar
Environ Res 84: 24-30.
Grabicová, K., Grabic, R., Bláha, M., Kumar, V., Červený, D., Fedorova, G., Randák, T., 2015. Presence of pharmaceuticals
in benthic fauna living in a small stream affected by effluent from a municipal sewage treatment plant. Water Res.
72, 145-153.
Grabicová, K., Grabic, R., Fedorova, G., Fick, J., Červený, D., Kolářová, J., Turek, J., Žlábek, V., Randák, T., 2017.
Bioaccumulation of psychoactive pharmaceuticals in fish in an effluent dominated stream. Water Res. 124, 654-
662.
Hossain, M.S., Kubec, J., Grabicová, K., Grabic, R., Randák, T., Guo, W., Kouba, A., Buřič, M., 2019. Environmentally
relevant concentrations of methamphetamine and sertraline modify the behavior and life history traits of an aquatic
invertebrate. Aquatic Toxicology 213: 105222.
Týká se praxe
No
Enclosed appendices
-
Appendices bound in thesis
illustrations, graphs, tables
Taken from the library
Yes
Full text of the thesis
Appendices
Reviewer's report
Supervisor's report
Defence procedure record
Student Bc. Josef Mareš seznámil komisi se svou diplomovou prací. Tajemník komise, doc. Ing. Martin Kocour, Ph.D., seznámil komisi s posudkem vedoucího a oponenta diplomové práce. Následně student zodpověděl doplňující otázky. Proběhla diskuse na téma práce. Student adekvátně a správně reagoval na vznesené dotazy členů komise. Komise se při hodnocení vlastní práce ztotožnila s návrhem oponenta práce, neboť i přes nedostatky popsané vedoucím práce vykazovala kvality, které komise nakonec zohlednila a přiklonila se k hodnocení níže.
