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Previous studies exposing fish to xenoestrogens have demonstrated vitellogenin (VTG) induction, delayed gametogenesis, altered sex distribution, and decreased reproductive performance, with a majority of those studies focusing on exposure to single chemicals. The objective of this study was to determine the effects of binary mixtures of a weak estrogen receptor agonist, nonylphenol (NP) and a potent estrogen receptor agonist, 17α-ethinylestradiol (EE) on sex distribution, gametogenesis, VTG induction, heat shock protein 70 (HSP70) expression and reproductive capacity in zebrafish (Danio rerio). Fish were exposed from 2 to 60 days post-hatch (dph) to nominal concentrations of 10 or 100 µg/l NP (NP10 or NP100, respectively), 1 or 10 ng/l EE (EE1 or EE10, respectively), 1 ng/l EE + 10 or 100 µg/l NP (EE1+NP10 or EE1+NP100, respectively), 10 ng/l EE + 10 or 100 µg/l NP (EE10+NP10 or EE10+NP100, respectively) or solvent control (0.01% acetone v/v) in a static-renewal system with replacement every 48h. At 60 dph, fish from each treatment were euthanized for histological examination of gonads, and whole body VTG and HSP70 levels. Remaining fish were reared in clean water until adulthood (240 dph) for breeding studies. In all EE10 exposure groups (EE10, EE10+NP10 and EE10+NP100), increasing NP concentration acted less than additively to the action of EE in terms of VTG induction at 60 dph. Similarly, a less than additivity of effect was observed with egg production, where EE1+NP100 exposure resulted in significantly more eggs produced per breeding trial than EE1 alone. Histological staging of oogenesis revealed suppressed gametogenesis in females at 60 dph. There were no differences among treatment groups in whole body HSP70 expression in 60 dph fish or in gonadal HSP70 expression in adult fish. Although there was no statistical evidence of non-additivity, breeding trials in adults revealed significant reductions in egg viability, egg hatchability and/or F1 swim-up success, suggesting that developmental exposures to xenoestrogens may cause irreversible effects on egg quality and progeny even after depuration. In conclusion, these results suggest that environmentally relevant mixtures of NP and EE can produce additive or non-additive effects depending on the particular response being determined and the respective exposure concentrations of each chemical. Thus, it is recommended that caution be exercised in ecological risk assessments when assuming additivity in piscine responses to xenoestrogen mixtures.

Previous studies exposing fish to xenoestrogens have demonstrated vitellogenin (VTG) induction, delayed gametogenesis, altered sex distribution, and decreased reproductive performance, with a majority of those studies focusing on exposure to single chemicals. The objective of this study was to determine the effects of binary mixtures of a weak estrogen receptor agonist, nonylphenol (NP) and a potent estrogen receptor agonist, 17α-ethinylestradiol (EE) on sex distribution, gametogenesis, VTG induction, heat shock protein 70 (HSP70) expression and reproductive capacity in zebrafish (Danio rerio). Fish were exposed from 2 to 60 days post-hatch (dph) to nominal concentrations of 10 or 100 µg/l NP (NP10 or NP100, respectively), 1 or 10 ng/l EE (EE1 or EE10, respectively), 1 ng/l EE + 10 or 100 µg/l NP (EE1+NP10 or EE1+NP100, respectively), 10 ng/l EE + 10 or 100 µg/l NP (EE10+NP10 or EE10+NP100, respectively) or solvent control (0.01% acetone v/v) in a static-renewal system with replacement every 48h. At 60 dph, fish from each treatment were euthanized for histological examination of gonads, and whole body VTG and HSP70 levels. Remaining fish were reared in clean water until adulthood (240 dph) for breeding studies. In all EE10 exposure groups (EE10, EE10+NP10 and EE10+NP100), increasing NP concentration acted less than additively to the action of EE in terms of VTG induction at 60 dph. Similarly, a less than additivity of effect was observed with egg production, where EE1+NP100 exposure resulted in significantly more eggs produced per breeding trial than EE1 alone. Histological staging of oogenesis revealed suppressed gametogenesis in females at 60 dph. There were no differences among treatment groups in whole body HSP70 expression in 60 dph fish or in gonadal HSP70 expression in adult fish. Although there was no statistical evidence of non-additivity, breeding trials in adults revealed significant reductions in egg viability, egg hatchability and/or F1 swim-up success, suggesting that developmental exposures to xenoestrogens may cause irreversible effects on egg quality and progeny even after depuration. In conclusion, these results suggest that environmentally relevant mixtures of NP and EE can produce additive or non-additive effects depending on the particular response being determined and the respective exposure concentrations of each chemical. Thus, it is recommended that caution be exercised in ecological risk assessments when assuming additivity in piscine responses to xenoestrogen mixtures.

Parabens are the esters of p-hydroxybenzoic acid and are commonly used as preservatives in personal care products, pharmaceutical preparations and cosmetics. Recently parabens have been found to be estrogenic, bringing into question if exposure to them is adversely affecting human health. Given exposure to multiple xenoestrogens is constant; research has been carried out to determine what effect combinations of xenoestrogens might have on human and environmental health. Parabens are almost always present in combinations in formulae as this increases their antimicrobial activity, so it is important to know what the effect of this is. The main aim of this study was to determine what the effect of combining methylparaben and butylparaben together has on the proliferation of MCF-7 breast cancer cells, which proliferate in the presence of estrogen. This study was carried out by exposing MCF-7 breast cancer cells to combinations of methylparaben and butylparaben and measuring cell proliferation by counting cells using a cytometer. The results show that butylparaben caused a greater increase in cell proliferation compared to methylparaben. When methylparaben and butylparaben were combined together, the resulting cell proliferation was greater than the cell proliferation produced by either methylparaben or butylparaben alone at a concentration twice the amount of either paraben concentration contained within the mixture. These results were analysed using Analysis of Variance, which determined the combination treatments were statistically different from the single treatments according to Fishers method. This suggests that there is a synergistic effect produced when methylparaben and butylparaben are combined together, however large variation and dose dependent discrepancies means this result is uncertain and further studies need to be carried out.

Endocrine Disrupting Chemicals (EDC) are exogenous agents that mimic endogenous hormone activity in the body. EDC exposure during the critical period of neonatal development can potentially cause life-long neurological, behavioural and physiological disease. This thesis focuses on the EDC Bisphenol A (BPA), a synthetic xenoestrogen widely prevalent in everyday materials that has significant environmental relevance given its ubiquitous presence in humans around the world. The central research question of my thesis is: Does perinatal exposure to BPA affect rat pup development? A rodent model was selected to study the effects of BPA on the adrenal component of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis (HPA axis) stress pathway, which has not been extensively studied. Rat dams were divided into five groups (vehicle control (VEH), positive control diethylstilbestrol (DES), BPA 5, BPA 50 and BPA 500 μg/kg bw/day) and dosed daily throughout gestation and for four days of lactation. Rat pups were sacrificed at two time-points at the beginning and the end of the stress hyporesponsive period (SHRP), at postnatal day (PND) 5 and PND 15. Changes in three morphometric parameters (bodyweight, crown-rump (CR) length and anogenital distance (AGD) were assessed based on the factors of Treatment and Sex. Adrenal gland glucocorticoid receptor (GR) and 18SrRNA expression was determined by qPCR in male pups at PND 5 and PND 15. At PND 5, compared to the VEH group, the BPA 50 pups were significantly heavier (ANOVA, Dunnett’s post-hoc) and the DES and BPA 50 pups had significantly longer CR lengths (ANOVA, Dunnetts’ post-hoc). At PND 15, xenoestrogen treatment significantly influenced CR length (ANOVA). At both time-points, males had significantly longer AGD than females, as physiologically expected (ANOVA). Adrenal gland GR expression in male pups was not significantly affected by treatment, but there was an effect of treatment in18SrRNA gene expression at PND 5 (Kruskal-Wallis). Using the Ct method to determine GR and 18SrRNA fold changes, we cautiously suggest that our experimental doses resulted in a non-monotonic dose response to BPA in the PND 5 animals and a monotonic dose response to BPA exposure in the PND 15 animals. This study highly values the importance of investigating the effects of environmentally relevant, low dose BPA exposure during the critical window of development, given the little that is known about potentially permanent alterations to the stress pathway due to exposure during this delicate period of development.

Bei zwei Fließgewässern (Lockwitzbach und Körsch) wurde ein Expositions- und Effektmonitoring an Probenahmestellen jeweils ober- und unterhalb des Einleiters eines kommunalen Klärwerks über einen Zeitraum von zwei Jahren durchgeführt. Gegenstand der vorliegenden Arbeit waren dabei die Untersuchungen zur Populationsstruktur und -dynamik von Gammarus fossarum (Amphipoda, Crustacea). Folgende Populationsvariablen wurden erfasst: Abundanz, Geschlechterverhältnis, Anteil von Juvenilen, Anteil brütender Weibchen, Fekundität, Körperlängen und Infektion mit Acanthocephalen. Erstmalig wurde Intersexualität bei G. fossarum festgestellt. Im Lockwitzbach war der Anteil an Intersexen bei den adulten Gammariden mit etwa 5 - 15 % höher als in der Körsch mit < 1 %. Intersexualität wurde nicht durch die Einleiter induziert. Bei den Intersexen handelt es sich um funktionelle Weibchen. Wodurch dieses Phänomen ausgelöst wird und welche Bedeutung es für die Population hat, ist unbekannt. In den Freilanduntersuchungen wurden im Projekt Xehogamm (Umweltbundesamt Berlin, FKZ 299 65 221/05), in dessen Rahmen diese Dissertation entstand, verschiedene Umweltchemikalien im Bachwasser analysiert. Bei Vertebraten ist eine östrogene Wirksamkeit dieser Substanzen bekannt oder wird vermutet. In den Gammaridenpopulationen unterhalb der Klärwerkseinleiter waren wichtige populationsrelevante Variablen im Vergleich zu oberhalb verändert. An der unteren Probenahmestelle bei der Körsch war der Anteil der Juvenilen mit der kleinsten Körperlänge sowie der Anteil brütender Weibchen erniedrigt. Tendenziell traf dies auch für die untere Probenahmestelle beim Lockwitzbach zu. Bei der Körsch ist außerdem der frühere Beginn der herbstlichen Reproduktionspause und die geringere Körperlänge adulter Gammariden möglicherweise auf endokrine Umweltchemikalien im Wasser des Einleiters zurückzuführen. Von den nachgewiesenen Substanzen wurde eine Einzelsubstanz, Bisphenol A, für ein Fließrinnenexperiment ausgewählt. In künstlichen Fließrinnen im Gewächshaus wurde G. fossarum paarweise, in Gruppen sowie als größenstrukturierte Population in der Fließrinne selbst über 103 Tage exponiert, und verschiedene Populationsvariablen wurden erfasst. Die Nominalkonzentrationen von Bisphenol A in drei Fließrinnen betrugen 5, 50 und 500 µg/L. In den ersten drei aufeinanderfolgenden Bruten zeigte sich in der höchsten Bisphenol A-Konzentration die größte Brutgröße. Im weiteren Verlauf des Experiments übte Bisphenol A einen hemmenden Einfluss auf die Reproduktion der Gammariden aus. Basierend auf den Nominalkonzentrationen wurden folgende EC10-Werte berechnet: Anteil reproduzierender Weibchen für die 4. Brut (bei Gammaridenpaaren): 22 µg/L, Brutgröße der 4. Brut (bei Gammaridenpaaren): 11 µg/L, Anteil brütender Weibchen (Population): 212 µg/L und Anteil Juveniler (Population): 153 µg/L Bisphenol A. Die EC10-Werte basierend auf Effektivkonzentrationen für dieselben Endpunkte betragen: bei den Paaren 1,1 µg/L (reproduzierende Weibchen) und 0,5 µg/L (Brutgröße), in der Population 10 µg/L (Anteil brütender Weibchen und Anteil Juveniler). Im Fließrinnenexperiment wurde Bisphenol A zwar in höheren Konzentrationen als im Freiland vorhanden eingesetzt, die beobachteten Effekte weisen jedoch in dieselbe Richtung wie die Effekte im Freiland. Daher kann nicht ausgeschlossen werden, dass auch die Effekte im Freiland auf einer endokrinen Wirkung von Umweltchemikalien beruhen könnten. Zusätzlich wurde der Einfluss von Bisphenol A auf die Osmoregulation bei G. lacustris untersucht, wobei unterschiedliche Effekte auf die Natrium- und Calciumkonzentration, nicht jedoch auf die Osmolalität, in der Hämolymphe nachgewiesen wurden. Anlage: Rohdaten (3,87 MB)- Nutzung: Referat Informationsvermittlung der SLUB

Bei zwei Fließgewässern (Lockwitzbach und Körsch) wurde ein Expositions- und Effektmonitoring an Probenahmestellen jeweils ober- und unterhalb des Einleiters eines kommunalen Klärwerks über einen Zeitraum von zwei Jahren durchgeführt. Gegenstand der vorliegenden Arbeit waren dabei die Untersuchungen zur Populationsstruktur und -dynamik von Gammarus fossarum (Amphipoda, Crustacea). Folgende Populationsvariablen wurden erfasst: Abundanz, Geschlechterverhältnis, Anteil von Juvenilen, Anteil brütender Weibchen, Fekundität, Körperlängen und Infektion mit Acanthocephalen. Erstmalig wurde Intersexualität bei G. fossarum festgestellt. Im Lockwitzbach war der Anteil an Intersexen bei den adulten Gammariden mit etwa 5 - 15 % höher als in der Körsch mit < 1 %. Intersexualität wurde nicht durch die Einleiter induziert. Bei den Intersexen handelt es sich um funktionelle Weibchen. Wodurch dieses Phänomen ausgelöst wird und welche Bedeutung es für die Population hat, ist unbekannt. In den Freilanduntersuchungen wurden im Projekt Xehogamm (Umweltbundesamt Berlin, FKZ 299 65 221/05), in dessen Rahmen diese Dissertation entstand, verschiedene Umweltchemikalien im Bachwasser analysiert. Bei Vertebraten ist eine östrogene Wirksamkeit dieser Substanzen bekannt oder wird vermutet. In den Gammaridenpopulationen unterhalb der Klärwerkseinleiter waren wichtige populationsrelevante Variablen im Vergleich zu oberhalb verändert. An der unteren Probenahmestelle bei der Körsch war der Anteil der Juvenilen mit der kleinsten Körperlänge sowie der Anteil brütender Weibchen erniedrigt. Tendenziell traf dies auch für die untere Probenahmestelle beim Lockwitzbach zu. Bei der Körsch ist außerdem der frühere Beginn der herbstlichen Reproduktionspause und die geringere Körperlänge adulter Gammariden möglicherweise auf endokrine Umweltchemikalien im Wasser des Einleiters zurückzuführen. Von den nachgewiesenen Substanzen wurde eine Einzelsubstanz, Bisphenol A, für ein Fließrinnenexperiment ausgewählt. In künstlichen Fließrinnen im Gewächshaus wurde G. fossarum paarweise, in Gruppen sowie als größenstrukturierte Population in der Fließrinne selbst über 103 Tage exponiert, und verschiedene Populationsvariablen wurden erfasst. Die Nominalkonzentrationen von Bisphenol A in drei Fließrinnen betrugen 5, 50 und 500 µg/L. In den ersten drei aufeinanderfolgenden Bruten zeigte sich in der höchsten Bisphenol A-Konzentration die größte Brutgröße. Im weiteren Verlauf des Experiments übte Bisphenol A einen hemmenden Einfluss auf die Reproduktion der Gammariden aus. Basierend auf den Nominalkonzentrationen wurden folgende EC10-Werte berechnet: Anteil reproduzierender Weibchen für die 4. Brut (bei Gammaridenpaaren): 22 µg/L, Brutgröße der 4. Brut (bei Gammaridenpaaren): 11 µg/L, Anteil brütender Weibchen (Population): 212 µg/L und Anteil Juveniler (Population): 153 µg/L Bisphenol A. Die EC10-Werte basierend auf Effektivkonzentrationen für dieselben Endpunkte betragen: bei den Paaren 1,1 µg/L (reproduzierende Weibchen) und 0,5 µg/L (Brutgröße), in der Population 10 µg/L (Anteil brütender Weibchen und Anteil Juveniler). Im Fließrinnenexperiment wurde Bisphenol A zwar in höheren Konzentrationen als im Freiland vorhanden eingesetzt, die beobachteten Effekte weisen jedoch in dieselbe Richtung wie die Effekte im Freiland. Daher kann nicht ausgeschlossen werden, dass auch die Effekte im Freiland auf einer endokrinen Wirkung von Umweltchemikalien beruhen könnten. Zusätzlich wurde der Einfluss von Bisphenol A auf die Osmoregulation bei G. lacustris untersucht, wobei unterschiedliche Effekte auf die Natrium- und Calciumkonzentration, nicht jedoch auf die Osmolalität, in der Hämolymphe nachgewiesen wurden. Anlage: Rohdaten (3,87 MB)- Nutzung: Referat Informationsvermittlung der SLUB