Département Toxicologie de l’environnement

Fisch Biomonitoring von Abwasser


Die Identifizierung und Überwachung von Chemikalieneffekten auf Organismen in der Umwelt beruht auf einem breiten Spektrum von Herangehensweisen und Messpunkten. Allerdings wurden bisher viele der existierenden Untersuchungsmethoden lediglich für wenige Modellorganismen entwickelt. Die Berücksichtigung der Artenvielfalt und der Vielfalt an Reaktionen auf Umweltstressoren ist daher nach wie vor eine grosse Herausforderung. Die Analyse von messengerRNA (mRNA), welche für ausgewählte Biomarkermoleküle kodieren, ist dagegen ein vielversprechender Ansatz, da er auf ein weites Spektrum an Organismen und biologische Antworten übertragbar ist.

Unser Projekt ist Teil des Department-übergreifenden „EcoImpact“ Projektes (link to the EcoImpact-project), welches die Einflüsse von Mikroschadstoffeintrag von Abwässern auf Flussökosysteme untersucht. Wir haben Biomarkersets für die Bachforelle (Salmo trutta) und die Regenbogenforelle (Oncorhynchus mykiss) etabliert, um die Wirkung von Mikroschadstoffen, wie Pharmaka und Petizide, im Fisch nachweisen zu können. Ein typisches Biomarkerset besteht aus 20-30 spezifische Gene, welche verschiedene zelluläre Stressantworten, wie allgemeiner Stress, Metall- und oxidativer Stress, Biotransformation, Immunregulation usw. reflektieren. Die Regulation solcher Gene haben wir in Leber und Nierengewebe in Bachforellen analysiert, welche ober- und unter-strömig von Abwasserreinigungsanlagen gefangen wurden.

Unsere Daten zeigen, dass die mRNA Regulation standortspezifisch ist. Fische, welche unterhalb der Kläranalagen gefangen wurden, zeigen eine erhöhte Stressantwort an. Zudem konnten wir aufgrund der Genexpression spezifische Gruppen von Chemikalien identifizieren, wie Schwermetalle, endokrine Disruptoren, Pharmaka oder Pestizide. Tatsächlich bestätigte die chemische Analytik das Vorhandensein solcher Chemikalien im Wasser an den Probennahmestandorten. Damit ist dies eine vielversprechende Methode für die Überwachung der Wasserqualität und der Fischgesundheit. Die Biomarkergensets sind sehr flexibel; weitere Anpassung für spezifische Effektmessungen sowie andere Anwendungen sind leicht möglich.

Zudem erweitern wir das Umweltmonitoring auf etablierte Zelllinien vom Fisch (link to animal alternatives), welche eine tierfreie Alternative für die Umweltüberwachung darstellen. Dabei setzen wir permanente Zelllinien der Regenbogenforelle ein. Diese werden direkt im Labor mit Wasserproben, die an den Feldstandorten gewonnen wurden, exponiert. Die danach in diesen Zellen gemessene mRNA Expression wird derzeit mit der mRNA expression von im Fluss gefangenen Fischen und der chemischen Analytik verglichen. Stimmen die biologischen Antworten überein, könnten die Fischzellen zukünftig die Umweltüberwachung „übernehmen“.