Title (eng)
Investigations into RTgill-W1 viability under various salinities, and evaluation of HPLC-QTOF-MS data of type C-prymnesins
Parallel title (deu)
Untersuchungen zur Lebensfähigkeit von RTgill-W1 unter verschiedenen Salinitätskonzentrationen und Auswertung von HPLC-QTOF-MS-Daten von Typ-C-Prymnesinen
Author
Romanos Argyriadis-Daras
Advisor
Doris Marko
Assessor
Doris Marko
Abstract (deu)
In den letzten Jahren ist der Einfluss der negativen Effekte von sogenannten schädlichen Algenblüten (auf Englisch „harmful algal blooms“ oder kurz HABs) auf die Umwelt und die Wirtschaft stärker geworden, so dass Behörden und Institutionen ein verstärktes Augenmerk darauf legen und Studien darüber an Wichtigkeit gewinnen. Diese Masterarbeit beschäftigte sich im Rahmen dieser Thematik mit zwei verschiedenen Aspekten einer spezifischen Mikroalge, die Prymnesium parvum genannt wird: Es gibt die Hypothese, dass die von P. parvum produzierten Toxine mit den Ionenkanälen interagieren und durch die Störung des Salzhaushaltes ihre toxische Wirkung hervorrufen. In Vorbereitung von Studien, die diese Wirkung von fischtoxischen Verbindungen in vitro untersuchen sollen, wurde im Rahmen der Masterarbeit ein chlorfreies Medium hergestellt. Dieses wurde dann im Vergleich zum Zellkulturmedium in der Zellkultur mit RTgill-W1 Zellen ausgetestet. Bei den RTgill-W1 Zellen handelt es sich um Kiemenzellen der Regenbogenforelle, die unsterblich gemacht wurden, und in vitro kultiviert werden können. Weiters wurden auch Medien unterschiedlicher Salinitäten vorbereitet und ebenfalls mit RTgill-W1 ausgetestet. Zur Bestimmung der Viabilität in den unterschiedlichen Medien nach einer Inkubationszeit von 3 h wurden die CellTiter-Blue® und Crystal Violet zytotoxische Assays durchgeführt. Die von unterschiedlichen P. parvum Stämmen produzierten Toxine können basierend auf dem Kohlenstoffgrundgerüst in drei Gruppen, den sogenannten A-Typ, B-Typ und C-Typ Prymnesinen eingeteilt werden. Innerhalb der Gruppen gibt es eine Vielzahl an Variationen, z.B. durch unterschiedliche Anzahl an Chloratomen oder durch ein- oder mehrere Pentose oder Hexose-Einheiten. Jene Stämme, die C-Typ Prymnesine produzieren, zeichnen sich durch eine besondere Vielfalt aus und erforderten eine genauere Betrachtung. Sechs unterschiedliche P. parvum Stämme wurden daher in einer früheren Untersuchung unter zwei unterschiedlichen Salinitätsbedingungen (9 psu und 30 psu) in Triplikaten angezüchtet. Die Biomasse wurde anschließend mittels Zentrifugation gewonnen, extrahiert und mittels HPLC-QTOF-MS gemessen. Im Rahmen dieser Masterarbeit sollten die zur Verfügung gestellten HPLC-QTOF-MS Rohdaten ausgewertet werden.
Abstract (eng)
In the last decades increasing attention has been drawn to the formation of Harmful Algal Blooms (HABs) and its environmental impact. HABs are a natural phenomenon in which one or a few algae in benthic waters form vast overgrowths with detrimental events to their local ecosystems, most notably massive fish kills. It has been clearly observed that HABs are increasing in both frequency and intensity so much so that both the scientific community and policy makers are called upon to combat this world-wide problem. The “red/golden tides”, as they are colloquially called, plague mostly near-shore marine waters, but also far-shore waters, rivers, and lakes. These events may result in massive fish kills, adverse economic effects, severe animal and human health hazards and even human deaths. Aquacultures of fish are especially vulnerable to HABs as the fish are enclosed and cannot escape to cleaner waters. In fact, the consequences of the phenomenon can be so profound and far reaching, that Igarashi et al., goes as far as to characterize HABs as a natural disaster equivalent to forest fires, earthquakes, and hurricanes. In contrast to such disasters though, HABs are clearly reinforced by what researchers’ term as “cultural eutrophication”. More worryingly, global warming is most likely to further exacerbate the problem and increase its frequency (Hallegraeff et al., 2004). Notable examples would be the massive beaching of invertebrate species in 2016 in Cucao Bay in Chiloé island (Álvarez et al., 2019), and the most recent Prymnesium parvum (P. parvum) HAB in the river Oder in Poland/Germany in July/August 2022 (igb-berlin.de/news/verdacht-erhaertet-sich-algengift-einer-brackwasser-art-oderwasser-nachgewiesen). It is very encouraging, that both the scientific community and policy makers recognize the severity of this problem and are investing time and resources to investigate the phenomenon and its causes, and research ways to prevent its occurrence and mitigate its effects on the environment and the communities. Furthermore, advances in science and engineering have allowed more sophisticated methods to be utilized in monitoring afflicted waters. The most notable example would be the use of satellite technologies. Expanded empirical knowledge has contributed to wider knowledge of the problem and more coordinated efforts against it. However, there are still many gaps in our understanding of the phenomenon. For instance, we do not fully comprehend the effect of stratification in the growth of HABs. Another elusive but nonetheless important factor are the effects of temperature to algae and their toxins. HABs are very site- and species-specific which complicates and often hinders the extrapolation of generalized theories. For example, toxins of one species might be photodegradable and toxins from another might be stable and capable of bioaccumulation. The required response to each situation would naturally vary significantly. Furthermore, all the different factors are interconnected making it impossible (or even erroneous) to study these factors in isolation. Despite the complicated and multifaceted nature of HABs, since they negatively affect their environment so profoundly, research efforts must be redoubled in order to fully elucidate the roots of this problem, its underlying mechanisms and most importantly, the most effective prevention and/or mitigation strategies.
Keywords (deu)
HABsCellTiterBlueCTBCrystal VioletCVP. parvumPrymnesinsToxinenSalinitätViabilität AssayCytotoxizität AssayAlgaeHPLC-QTOF-MS
Keywords (eng)
HABsCellTiterBlueCTBCrystal VioletCVP. parvumPrymnesinsToxinsSalinityViability AssayCytotoxic AssayAlgaeHPLC-QTOF-MS
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1682221
rdau:P60550 (deu)
143 Seiten : Illustrationen
Number of pages
143
Association (deu)
Title (eng)
Investigations into RTgill-W1 viability under various salinities, and evaluation of HPLC-QTOF-MS data of type C-prymnesins
Parallel title (deu)
Untersuchungen zur Lebensfähigkeit von RTgill-W1 unter verschiedenen Salinitätskonzentrationen und Auswertung von HPLC-QTOF-MS-Daten von Typ-C-Prymnesinen
Author
Romanos Argyriadis-Daras
Abstract (deu)
In den letzten Jahren ist der Einfluss der negativen Effekte von sogenannten schädlichen Algenblüten (auf Englisch „harmful algal blooms“ oder kurz HABs) auf die Umwelt und die Wirtschaft stärker geworden, so dass Behörden und Institutionen ein verstärktes Augenmerk darauf legen und Studien darüber an Wichtigkeit gewinnen. Diese Masterarbeit beschäftigte sich im Rahmen dieser Thematik mit zwei verschiedenen Aspekten einer spezifischen Mikroalge, die Prymnesium parvum genannt wird: Es gibt die Hypothese, dass die von P. parvum produzierten Toxine mit den Ionenkanälen interagieren und durch die Störung des Salzhaushaltes ihre toxische Wirkung hervorrufen. In Vorbereitung von Studien, die diese Wirkung von fischtoxischen Verbindungen in vitro untersuchen sollen, wurde im Rahmen der Masterarbeit ein chlorfreies Medium hergestellt. Dieses wurde dann im Vergleich zum Zellkulturmedium in der Zellkultur mit RTgill-W1 Zellen ausgetestet. Bei den RTgill-W1 Zellen handelt es sich um Kiemenzellen der Regenbogenforelle, die unsterblich gemacht wurden, und in vitro kultiviert werden können. Weiters wurden auch Medien unterschiedlicher Salinitäten vorbereitet und ebenfalls mit RTgill-W1 ausgetestet. Zur Bestimmung der Viabilität in den unterschiedlichen Medien nach einer Inkubationszeit von 3 h wurden die CellTiter-Blue® und Crystal Violet zytotoxische Assays durchgeführt. Die von unterschiedlichen P. parvum Stämmen produzierten Toxine können basierend auf dem Kohlenstoffgrundgerüst in drei Gruppen, den sogenannten A-Typ, B-Typ und C-Typ Prymnesinen eingeteilt werden. Innerhalb der Gruppen gibt es eine Vielzahl an Variationen, z.B. durch unterschiedliche Anzahl an Chloratomen oder durch ein- oder mehrere Pentose oder Hexose-Einheiten. Jene Stämme, die C-Typ Prymnesine produzieren, zeichnen sich durch eine besondere Vielfalt aus und erforderten eine genauere Betrachtung. Sechs unterschiedliche P. parvum Stämme wurden daher in einer früheren Untersuchung unter zwei unterschiedlichen Salinitätsbedingungen (9 psu und 30 psu) in Triplikaten angezüchtet. Die Biomasse wurde anschließend mittels Zentrifugation gewonnen, extrahiert und mittels HPLC-QTOF-MS gemessen. Im Rahmen dieser Masterarbeit sollten die zur Verfügung gestellten HPLC-QTOF-MS Rohdaten ausgewertet werden.
Abstract (eng)
In the last decades increasing attention has been drawn to the formation of Harmful Algal Blooms (HABs) and its environmental impact. HABs are a natural phenomenon in which one or a few algae in benthic waters form vast overgrowths with detrimental events to their local ecosystems, most notably massive fish kills. It has been clearly observed that HABs are increasing in both frequency and intensity so much so that both the scientific community and policy makers are called upon to combat this world-wide problem. The “red/golden tides”, as they are colloquially called, plague mostly near-shore marine waters, but also far-shore waters, rivers, and lakes. These events may result in massive fish kills, adverse economic effects, severe animal and human health hazards and even human deaths. Aquacultures of fish are especially vulnerable to HABs as the fish are enclosed and cannot escape to cleaner waters. In fact, the consequences of the phenomenon can be so profound and far reaching, that Igarashi et al., goes as far as to characterize HABs as a natural disaster equivalent to forest fires, earthquakes, and hurricanes. In contrast to such disasters though, HABs are clearly reinforced by what researchers’ term as “cultural eutrophication”. More worryingly, global warming is most likely to further exacerbate the problem and increase its frequency (Hallegraeff et al., 2004). Notable examples would be the massive beaching of invertebrate species in 2016 in Cucao Bay in Chiloé island (Álvarez et al., 2019), and the most recent Prymnesium parvum (P. parvum) HAB in the river Oder in Poland/Germany in July/August 2022 (igb-berlin.de/news/verdacht-erhaertet-sich-algengift-einer-brackwasser-art-oderwasser-nachgewiesen). It is very encouraging, that both the scientific community and policy makers recognize the severity of this problem and are investing time and resources to investigate the phenomenon and its causes, and research ways to prevent its occurrence and mitigate its effects on the environment and the communities. Furthermore, advances in science and engineering have allowed more sophisticated methods to be utilized in monitoring afflicted waters. The most notable example would be the use of satellite technologies. Expanded empirical knowledge has contributed to wider knowledge of the problem and more coordinated efforts against it. However, there are still many gaps in our understanding of the phenomenon. For instance, we do not fully comprehend the effect of stratification in the growth of HABs. Another elusive but nonetheless important factor are the effects of temperature to algae and their toxins. HABs are very site- and species-specific which complicates and often hinders the extrapolation of generalized theories. For example, toxins of one species might be photodegradable and toxins from another might be stable and capable of bioaccumulation. The required response to each situation would naturally vary significantly. Furthermore, all the different factors are interconnected making it impossible (or even erroneous) to study these factors in isolation. Despite the complicated and multifaceted nature of HABs, since they negatively affect their environment so profoundly, research efforts must be redoubled in order to fully elucidate the roots of this problem, its underlying mechanisms and most importantly, the most effective prevention and/or mitigation strategies.
Keywords (deu)
HABsCellTiterBlueCTBCrystal VioletCVP. parvumPrymnesinsToxinenSalinitätViabilität AssayCytotoxizität AssayAlgaeHPLC-QTOF-MS
Keywords (eng)
HABsCellTiterBlueCTBCrystal VioletCVP. parvumPrymnesinsToxinsSalinityViability AssayCytotoxic AssayAlgaeHPLC-QTOF-MS
Subject (deu)
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Subject (deu)
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Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1795306
Number of pages
143
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