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Eignet sich der Fischembryotest als Werkzeug zur Bestimmung von spezifischer Toxizität in Embryonen des Zebrabärblings (Danio rerio)?

Kais, Britta

[img] PDF, German
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Abstract

In der vorliegenden Studie wurde überprüft, inwiefern der Fischembryotest (FET) als Werkzeug zur Bestimmung von spezifischer Toxizität in Embryonen des Zebrabärblings (Danio rerio) dienen kann. Als spezifische Endpunkte wurden dioxinähnliche Wirkung mithilfe des modifizierten Live-Imaging-EROD-Assays und Neurotoxizität mittels des Acetylcholinesterase-Assays untersucht. Diese Assays wurden jeweils mit einem Satz ausgewählter Chemikalien geprüft, die aufgrund ihrer Relevanz für die europäische Wasserrahmenrichtlinie ausgewählt wurden: Methylquecksilberchlorid, Chlorpyrifos, Aroclor 1254, 2,3-Benzofuran, Chinolin, Bisphenol A sowie Paraoxon-methyl (für neurotoxikologische Effekte) und eine Reihe von Sedimenten von Standorten mit bekanntem ökotoxikologischen Hintergrund: Altrip und Ehrenbreitstein am Rhein sowie der Veringkanal im Hamburger Hafen. Um die spezifische Toxizität zu untersuchen und schädliche Wirkungen durch akute Toxizität zu vermeiden, wurde zuerst die Effektkonzentration von 10 % (EC10) bestimmt. Hierbei zeigte sich mit fortschreitender Belastungsdauer, dass mit steigendem log Kow die Diffusionsrate ab- und die Akkumulationsrate zunahm. Eine Akkumulation von Substanzen mit einem hohen log Kow war zum einen mit einer verzögerten Toxizität, zum anderen bei verlängerter Exposition durchaus mit gesteigerter Toxizität verbunden. Neben Teratogenität wurde auch die Bioaktivierung über CYP1A mit einer in dieser Arbeit entwickelten Kombinationsexposition untersucht. Eine gleichzeitige Exposition gegenüber Chlorpyrifos + β-Naphthoflavon führten zu einer 40 %igen Steigerung der Toxizität gegenüber Chlorpyrifos als Monosubstanz. Ein Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit lag in der Entwicklung und Optimierung eines modifizierten Live-Imaging-EROD-Assays. Die Auswertung des Assays über verschiedene Entwicklungsstufen hinweg (24, 48, 72, 96 und 120 h) zeigte, dass erst Embryonen mit einer funktionsfähigen Leber (≥ 72 h) und nach β-Naphthoflavon-Stimulation ein deutliches Fluoreszenzsignal in der Leber zeigten, dass nach 96 und 120 h dosisabhängig über die Zunahme von Resorufin im Gastrointestinaltrakt abgebildet werden konnte. Nach diesen Ergebnissen sind 96 und 120 h alte Embryonen die geeigneten Entwicklungsstadien, um die EROD-Aktivität in vivo mithilfe des Live-Imaging-EROD-Assays zu ermitteln. Eine Reduktion der Expositionszeit auf 3 h führte zu einem schnellen, effizienten und einfach handzuhabendem Assay. Die Kombinationsexposition mit Induktoren ermöglichte, erstmals in vivo das gleichzeitige Vorkommen von Agonisten und Inhibitoren von CYP1A in komplexen Umweltproben im Embryo darzustellen und ließ somit die Untersuchung der Rolle der CYP1A-Hemmung in Bezug auf die Toxizität zu. Eine geeignete Bildauswertungssoftware erlaubt schließlich eine Quantifizierung und anschließend eine statistische Auswertung der EROD-Induktion, was seinerseits zu einer Vergleichbarkeit sowie einer erhöhten Akzeptanz des modifizierten Live-Imaging-EROD-Assays beiträgt. Der modifizierte Acetylcholinesterase-Assay mit den Embryonen des Zebrabärblings erwies sich als ein geeignetes Werkzeug zum Nachweis der neurotoxischen Wirkungen bestimmter Substanzklassen sowie auch komplexer Umweltproben. Die vorliegende Studie belegt dabei auch, dass PAKs in komplexen Umweltproben zur AChE-Hemmung beitragen können. Embryonen des Zebrabärblings können ein geeignetes Modell zur Untersuchung neurotoxischer Wirkungen darstellen.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Braunbeck, Prof. Dr. Thomas
Date of thesis defense: 2 November 2018
Date Deposited: 02 Sep 2019 08:21
Date: 2019
Faculties / Institutes: The Faculty of Bio Sciences > Dean's Office of the Faculty of Bio Sciences
Subjects: 540 Chemistry and allied sciences
570 Life sciences
590 Zoological sciences
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