Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Polyklorerade bifenyler (PCB) är industrikemikalier som började framställas i stora mängder
under 1930-talet. Kommersiellt har PCB varit tillgängligt som komplexa kemiska blandningar
i bland annat bekämpningsmedel, färg, plaster och olika elektriska komponenter. PCB är en
grupp av över 200 dioxin- eller icke dioxinlika klorerade kolväten. Den kemiska strukturen gör
PCB hydrofoba och extremt motståndskraftiga mot nedbrytning, vilka därför klassas som
persistenta organiska föroreningar. På miljö- och hälsomässiga grunder började så småningom
restriktioner införas i användningen på 1970- och 80-talet, följt av ett totalförbud för tillverkning och användning av PCB i många länder. Trots detta är PCB fortfarande högaktuella
miljögifter som i olika halter påträffas i mark och vattendrag, samt i nästan alla levande arter
över hela jorden. Exponering för PCB exempelvis genom födan har visat sig vara toxiskt i
många avseenden, men det är svårt att utröna vid vilka koncentrationer, exponeringstider eller
de exakta mekanismerna bakom observationerna. Bland de negativa hälsoeffekter som PCB
orsakar eller misstänks förorsaka nämns bland andra hormonella störningar, reproduktions- och
utvecklingsrubbningar samt cancer.
Syftet bakom studien var att undersöka hur PCB126 påverkar den tidiga embryoutvecklingen
in vitro genom att tillsätta PCB126 i mognadsmedium innehållande oocyter från nötkreatur.
Oocyterna togs ur äggstockar införskaffade från ett slakteri. Genom insamling och analysering
av data över mognad, celldelning och embryoutveckling kunde eventuella effekter av exponeringen utvärderas. Baserat på vedertagna morfologiska kriterier delades oocyterna slumpmässigt upp i tre behandlingsgrupper: en med PCB126 löst i dimetylsulfoxid (DMSO) (P), en
med endast DMSO (D) och en kontrollgrupp (C) utan tillsatser i mognadsmediet. Koncentrationerna som användes i de första två omgångarna var 10 μg/ml PCB126 och DMSO 1:1, följt
av 5 μg/ml PCB126 och DMSO 1:1 i de efterföljande fyra omgångarna. Exponeringen varade
i 22 timmar under oocyternas mognadsfas. Efter exponeringen under mognadsperioden genomfördes fertilisering och embryoodling enligt rutinprotokoll. Studien bestod av sex separata
omgångar innehållande totalt 729 stycken oocyter och genomfördes under oktober månad 2019.
Utvärderingen bestod av fixering och kärnfärgning av totalt 408 stycken embryon och oocyter.
Sambandet mellan behandling och utfall beräknades med logistisk regression (95 % konfidensintervall) och p-värden <0,05 ansågs vara signifikant.
Trots att ingen signifikant skillnad kunde påvisas gällande andel utvecklade blastocyster,
blastocyststadie eller -kvalitet grupperna emellan, visade sig antalet cellkärnor och cykler i
grupp P vara signifikant lägre än i grupp D (p <0,05) efter kärnfärgning. Ingen signifikant
skillnad mellan grupp C och D kunde påvisas. Även antalet embryon som delat sig mer än en
gång var signifikant lägre i grupp P (p <0,005), men även i grupp C (p <0,00005) jämfört med
grupp D (oddskvot (OR) = 0,58 respektive 0,43). Celldelningen 44 timmar efter fertilisering
var i grupp C signifikant lägre (p <0,001) jämfört med grupp D (OR = 0,5). Ingen signifikant
skillnad sågs mellan grupp P och D. Sammantaget verkar det finnas tecken på att PCB126 kan
ha negativa effekter på tidig embryonal utveckling in vitro, vilket överensstämmer med rådande
vetenskaplig konsensus. Toxiciteten verkar delvis härröra från olika endokrinstörande
processer, men fler studier behövs på olika PCB och PCB-blandningar för att tydliggöra de
specifika mekanismerna bakom observationerna.

Polychlorinated biphenyls (PCBs) are industrial chemicals which first started to be produced in
large quantities during the 1930s. Commercially, PCBs have been available as complex
chemical mixtures in pesticides, paints, plastics and various electrical components. PCBs are a
group of over 200 dioxin or non-dioxin like chlorinated hydrocarbons. The chemical structure
makes PCBs hydrophobic and extremely resistant to degradation and therefore, they are
classified as persistent organic pollutants. On environmental and health grounds, restrictions in
its use began to be introduced in the 1970s and 1980s, followed by a total ban on the
manufacturing and usage of PCBs in many countries. Alas, PCBs are still vastly present
environmental toxins found at various levels in soil and waterways, as well as in almost all
living species on earth. Exposure to PCBs, for instance through food, has proven to be toxic in
many respects, but it is difficult to ascertain at what concentrations, exposure times or the exact
mechanisms behind these observations. Among the adverse health effects that PCBs cause or
are suspected to cause are endocrine, reproductive and developmental disorders and cancer.
The purpose of this study was to investigate how PCB126 affects bovine early embryonic
development in vitro by adding PCB126 during oocyte maturation. The egg cells were collected
from ovaries obtained from an abattoir. By collecting and analyzing data on maturation, cell
division and embryo development, effects of the exposure could be evaluated. Based on
recognized morphological criteria, the egg cells were randomly divided into three treatment
groups: one with PCB126 and dimethyl sulfoxide (DMSO) (P), one with DMSO (D) and a
control group (C) with standard maturation medium. The concentrations used for the first two
rounds were 10 μg/ml PCB126 and DMSO 1:1, followed by 5 μg/ml PCB126 and DMSO 1:1
for the subsequent four rounds. Exposure lasted for 22 hours during the oocyte’s maturation
phase in vitro. After exposure, fertilization, embryo culture and evaluation were performed
according to standardized protocols. This study consisted of six separate batches containing a
total of 729 bovine oocytes and was conducted during October 2019. Of these, a total of 408
embryos derived. These were fixated and stained with a nuclear dye. The relationship between
treatment and outcome was calculated by logistic regression (95 % confidence interval) and pvalues <0,05 were considered significant.
Although no significant difference could be detected in the proportion of developed blastocysts,
blastocyst stage or quality between the groups, the number of cell nuclei and cycles in group P
was found to be significantly lower than in group D (p <0,05) after nucleus staining. No
significant difference between groups C and D could be detected. The number of embryos
divided more than once was also significantly lower in group P (p <0,005), but also in group C
(p <0,00005) compared to group D (Odds ratio (OR) = 0,58 and 0,43, respectively). Cell
division 44 hours after fertilization in Group C was significantly lower (p <0,001) compared to
group D (OR = 0.5). No significant difference was seen between groups P and D. In summary,
there appears to be evidence that PCB126 could cause adverse effects on early embryonic
development in vitro, which is consistent with the current scientific consensus. The toxicity
seems to be partly due to different endocrine disrupting processes, but more studies are needed
on different PCBs and PCB mixtures to clarify the specific mechanisms behind these
observations.