Ein neuer Ansatz für die chemische Risikobewertung
Wie der Name schon sagt, ist der Schlammwurm, Tubifex tubifex (T. tubifex), ein verbreiteter Bewohner von See- und Fluss-Sedimenten. Er kann schlechte Sauerstoffverhältnisse und gleichzeitig starke Verschmutzungsniveaus sowie Dürre und Nahrungsmittelknappheit überleben. Allerdings stellt die Metallverunreinigung selbst für den Worm eine Bedrohung dar. Das Projekt ASAP untersuchte die Auswirkungen der drei sedimentassoziierten Metalle Kupfer, Kadmium und Nickel auf T. tubifex. Die Forscher wandten das toxikokinetisch-toxikodynamische allgemeine einheitliche Schwellenmodell des Überlebens (GUTS) und das DEBkiss-Modell auf einzelne Würmer an. Die Ergebnisse wurden dann mithilfe von IBM-Modellierung auf Populationsebene extrapoliert. Die Ergebnisse zeigten, dass die durch Metalle induzierte chemische Belastung unterschiedliche Variationen der Energie für die Reproduktion verursachte. Dies könnte als eine Veränderung der Fortpflanzungsleistung gesehen werden. Kupferbelastung erhöhte die Energie, die in die Fortpflanzung investiert wurde, während Kadmium die Zuteilung der vorhandenen Energie veränderte. Nickel zeigte jedoch eine hormetische Wirkung, bei der eine niedrigere Dosis von Toxin eine höhere Reaktion hervorruft, gefolgt von einer niedrigeren Reaktion, wenn die Dosis erhöht wird. Dies führte zu einer längeren Reproduktionszeitspanne. Mit Ausnahme von Nickel in geringerem Maße verursachte die Metallbelastung Veränderungen in der juvenilen Produktion, die auf Auswirkungen auf erwachsene Tiere mit daraus resultierenden Embryo-Beeinträchtigungen oder Auswirkungen auf die jugendlichen Stadien zurückzuführen sein könnten. Die Anwendung von GUTS zur Modellierung des Überlebens des Wurms ergab, dass die Auswahl des betroffenen Parameters, die Dosismetrik, beeinflusst, wie gut das Modell passt. Im Falle von Kupfer bot die metabolisch verfügbare Kupferfraktion eine empfindlichere Modellanpassung. ASAP wandte erstmals einen Modellierungsrahmen auf Zeitreihen-Daten aus Ganzsediment-Toxizitätstests an und zog dafür interne Metallkonzentration statt skalierte interne Konzentrationen heran. Ebenfalls hervorgehoben wurde die Bedeutung der Auswahl der am besten geeigneten Dosismetrik, um die Modellunsicherheit zu reduzieren und die physiologischen Effekte der Metalltoxizität aufzudecken. Das Team ist zuversichtlich, dass dieser Ansatz genutzt werden kann, um standardisierte Modelle für die chemische Risikobewertung zu entwickeln.
Schlüsselbegriffe
Chemische Risikobewertung, Modellierung, T. tubifex, Metall, ASAP, Dosismetrik
