Verbesserte Toxizitätsmodelle für die aquatische Umwelt
Biotische Ligandenmodelle (BLM) werden allgemein genutzt, um die Auswirkungen der Wasserchemie auf die Bioverfügbarkeit und Toxizität von Metallen vorherzusagen. Gegenwärtig werden diese Computermodelle für einzelne Metalle entwickelt. Sie berücksichtigen nicht die Wechselwirkungen zwischen Metallen auf der Kiemenfläche, welche die Akkumulation beeinflusst. In einer realen Umgebung sind Metalle selten isoliert anzutreffen und die Verbindungen zwischen Metallakkumulation und Toxizität sind komplex. Das Projekt METALTRANSP (Characterization of the trace metals transport and interaction mechanisms in zebrafish Danio rerio using molecular and stable isotope approaches) wurde gegründet, um Wechselwirkungen zwischen toxischen und essentiellen Metallen zu untersuchen. Das Gesamtziel des Projekts war es, gemeinsam genutzte Zelltransporter in Zebrafischkiemen zu identifizieren, die an der Aufnahme von Metallen aus ihrem komplexen Umfeld beteiligt sind. Dabei wurden stabile Isotopen und molekulare Techniken verwendet. Die Forscher begannen mit der Identifizierung der Metall-Transport-Proteine beim Zebrafisch (Danio rerio). Diese Transporter sind für den Transport von essentiellen (Kupfer (Cu), Eisen, Zink) und nicht-essentiellen (Cadmium und Blei (Pb)) Spurenmetallen während der Multimetallexposition verantwortlich. Wissenschaftler bewerteten auch den Effekt der Mehrmetall-Wechselwirkungen auf Kompartimentierung einzelner Metalle in Geweben durch Korrelation der Genexpressionsmuster mit der Metallaufnahme. Die Ergebnisse zeigten, dass die Zugabe von Pb die Cu-Aufnahmeraten signifikant erhöhte. Die Aufnahme von Pb ist mit dem DMT1- Transporter assoziiert, und es gab eine Erhöhung seines Expressionsniveaus bei alleiniger Kombination mit Cu auf einer späteren Expositionsstufe. Dies unterstützte die Idee eines alternativen nicht-spezifische Aufnahmeweges, der durch mehrere doppelt geladene Ionen aktiviert wurde. Es wurde auch gezeigt, dass das Zinktransportsystem eine Rolle im Pb-Aufnahmeprozess in einer konzentrationsabhängigen Art und Weise spielt aufgrund der Aktivierung von verschiedenen Transportproteinen. Diese Ergebnisse zeigten, dass in der realen Welt, in der Metalle selten isoliert angetroffen werden, der Akkumulationsprozess in einem Organismus auf der Basis eines Einzel-Metallexpositionsmodells nicht genau vorhergesagt werden kann. Es wurde festgestellt, dass essentielle und nicht-essentielle Metalle die gleichen Aufnahmepfade teilen, die abhängig von den Konzentrationen der vorhandenen Metalle aktiviert werden. METALTRANSP wird neue Daten für die Entwicklung der Metallmischung-BLM-Modelle bieten. Die Modelle können von den Umweltbehörden zur genaueren Messung der Toxizität in der aquatischen Umwelt verwendet werden.
