Wie sich Schmutzwasser auf Fisch auswirkt

Das Ziel des Projekts „Fishing for markers of effluent exposure using metabolomics“ (FISHMETABOLOME) war es, eine Palette an Biochemikalien zu entdecken, mit denen Marker bestimmt werden könnten, die die Exposition von und die Auswirkungen auf Fisch durch abfließendes Schmutzwasser feststellen. Konkret untersuchten die Forscher Veränderungen in Blutplasmametabolite von Fischen, um dadurch zu beobachten, inwiefern Fische toxischen Schadstoffen ausgesetzt waren.


Geschlechtsreife Rochen (Rutilus rutilus) wurden entweder kontaminiertem, von Abwasseranlagen behandelten  Wasser oder kontrolliert sauberem Wasser ausgesetzt.  Nach 15 Tagen wurden die Fische betäubt und Plasma sowie Gewebe entfernt und analysiert.


Die Plasmaproben wurden unter Verwendung von Verfahren entnommen, die im Rahmen des Projekts entwickelt worden waren. Die Proben wurden daraufhin unter Anwendung von Massenspektronomieverfahren profiliert. Es wurden chemische und biochemische Marker für die Abwasserexposition ermittelt und mit Massenspektren von Datenbanken oder mit reinen Standardwerten verglichen.


Die Ergebnisse der Proben von Plasma, Gonaden, Nieren und Lebern zeigten deutliche Unterschiede zwischen den Fischen der Kontrollgruppe und den Abwassern ausgesetzten Fischen auf. Dies deutete auf wesentliche Veränderungen in der Gewebechemie von Abwassern ausgesetzten Fischen hin.


Zu den Schadstoffen, die sich im Fischgewebe angesammelt hatten, zählten endokrine Unterbrecher sowie eine Mischung aus vielen verschiedenen Arzneimitteln. Eine Analyse der Metabolite ergab Störungen der Eicosanoid-, Steroid-, Serotonin-, Gallensäure-, Carnitin- und Sphingosinwege. Manche dieser Metabolitunterbrechungen konnten auf die Präsenz chemischer Stressoren im Fischgewebe zurückgeführt werden.


Das FISHMETABOLOME-Projekt legte dar, dass sensible, nicht zielgebundene chemische Profilierungstechniken angewandt werden können, um Schadstoffmischungen sowie die Unterbrechung wichtiger metabolischer Wege im Fischgewebe zu erkennen. Eine Exposition mit Abwasser führte zu Störungen verschiedener elementarer Signalwege in den Fischen. Dies betraf die Ionenbeförderung, die Immunfunktion und die Fortpflanzung.


Ferner konnte eine Androgenrückgang und ein Anstieg an Serotoninmetabolite beobachtet werden, die mögliche Folgen für das Fortpflanzungs- und Nervensystem exponierter Fische nahe legen. Der nicht zielgebundene Ansatz könnte daher äußerst hilfreich zur Untersuchung der gesundheitlichen Auswirkungen und der Schadstoffe sein, die in Schmutzwasser ausgesetzten Fischen entdeckt wurden.


Die im Rahmen des FISHMETABOLOME-Projekts durchgeführten Arbeiten können Instrumente und Techniken zur Untersuchung der Auswirkungen einer kontaminierten Umgebung auf aquatische Organismen liefern. Es zeigte sich, dass Fische in mit Abwassern kontaminierten Gewässern äußerst anfällig dafür sind, in Kontakt mit Arzneimitteln zu kommen, die deren Verhalten, Immunsystem und Fortpflanzung beeinflussen.