Département Toxicologie de l’environnement

Fischdarm als Organismus-Umwelt-Barriere


Zelluläre Epithelien stellen die Eintrittspforten in unseren Körper dar. Sie regulieren die Wechselwirkung des Organismus mit seiner Umgebung. Das Darmepithel ist ein Beispiel einer Barriere gegenüber der Umwelt: Es regelt die Aufnahme von Nahrung und bietet gleichermaßen Schutz vor Umweltgiften und Krankheitserreger. Untersuchungen zur Barriere-Funktion des Darmes sind von grundlegender Bedeutung für Fischphysiologie, Aquakultur, Umwelttoxikologie, sowie der Regulation von Chemikalien. Jedoch sind die Untersuchungen aufgrund der schwierigen Zugänglichkeit des Darmes nur begrenzt möglich.

Die Rolle des Fischdarms wird in vitro, mit Hilfe der aus einer Regenbogenforelle (Onchorhynchus mykiss) isolierten Darmepithelzelllinie (RTgut-GC) untersucht. Die Zellen werden auf Membranen kultiviert, welches ein Zwei-Kammern-Modell schafft. Dieses Modell ist sehr gut geeignet um Transportprozesse von externen Stressoren, wie Metalle, Nanopartikel (siehe "Wechselwirkungen von Nanopartikeln mit Fischzellen") und Chemikalien zu untersuchen. Im letzteren Falle sind besonders persistente und hydrophobe Stoffe von Besorgnis. Wenn diese Art von Chemikalien ins Wasser gelangt, können sie an natürliche Partikel absorbieren und dadurch mit der Nahrung aufgenommen werden. Unter Verwendung von kommerziell erhältlichen Membranen wird die physikalischen und immunologischen Barriere-Funktion der RTgut-GC Zellen untersucht. Als Beispiel wird die Permeation von Chemikalien als Maß ihrer Bioakkumulation evaluiert. (Promotionsprojekt H. Schug).
Darüber hinaus kann das in vitro System an natürlich auftretende Veränderungen der Umwelt, wie Temperatur, pH-Wert und Salzgehalt angepasst werden. Ein neuer Ansatz befasst sich mit der Nachbildung der zellulären Umgebung des Darms auf einem winzigen Chip, welches es ermöglicht das Zusammenspiel verschiedener Darmzelltypen zu untersuchen. Der Organchip wird in einen Bioreaktor untergebracht und über kleine Kanäle mit Nährstoffen versorgt. Dadurch können realistisch, biologisch relevante Expositions- und Transportphänomene untersucht werden (Promotionsprojekt C. Drieschner).