apl. Prof. Thomas Braunbeck Aquatische Ökologie und Toxikologie
Die Forschung der Arbeitsgruppe Aquatische Ökologie und Toxikologie konzentriert sich vor allem auf die Erfassung von Risiken und Gefahren, die von Umweltschadstoffen auf aquatisch lebende Organismen und Lebensgemeinschaften ausgehen. Der Schwerpunkt der Arbeiten liegt auf der Untersuchung von subletalen Beeinträchtigungen der Gesundheit von Fischen und Fischembryonen, wobei als Untersuchungsorganismen der Zebrabärbling (Danio rerio), der Japanische Reiskäpfling oder Medaka (Oryzias latipes), die Amerikanische Dickkopfelritze (Pimephales promelas) und die Regenbogenforelle (Oncorhynchus mykiss) dienen.
Ursprünglich konzentrierten sich die Arbeiten auf zelluläre Modellsysteme wie Primärzellkulturen von Hepatocyten aus der Regenbogenforelle sowie permanente Fischzelllinien wie RTG-2 und RTL-W1. 1999 wurden z.B. mehrere Isoformen von Vitellogenin aus den Hepatocyten des Zebrabärblings isoliert und sequenziert; diese Vorläufermoleküle von Reservestoffen im Dotter der Fische werden mittlerweile routinemäßig als Biomarker im Rahmen von mehreren OECD-Richtlinien zum Nachweis der Wirkung von endokrin aktiven Substanzen in der Umwelt gemessen (OECD TG 229, TG 230, TG 234).
Seit dem Jahr 2000 werden zusätzlich zu den zellbasierten Systemen Fischembryonen als Testsysteme etabliert und werden seitdem als mögliche Alternative für akute Toxizitätstests an adulten Fischen weiterentwickelt. Nach der neuen Tierschutzrichtlinie der EU werden Fischembryonen bis zur externen Aufnahme von Nahrung nicht als geschützte Stadien im Sinne der Tierschutzrichtlinie aufgefasst und werden daher in vielen Staaten bereits als Alternativ- oder Ersatzmethode anerkannt. 2013 wurde der unter anderem in Heidelberg entwickelte Fischembryotest (FET) als erste Alternativemthode in der Ökotoxikologie in das OECD Testrichtlinienprogramm aufgenommen und als OECD Testrichtlinie 236 anerkannt.
Als (öko)toxikologische Endpunkte werden die folgenden Parameter routinemäßig ermittelt:
- Zytotoxizität
- Toxizität auf Bakterien
- Gentoxizität
- endokrine Effekte
- teratogene Effekte
- Induktion von Biotransformationsprozessen
- Calcium-Oszillationen
- Histo(patho)logie und Cyto(patho)logie
- Integrative Bewertung der wirkung von Umweltchemikalien
- populationsrelevante Veränderungen (Life-cycle Experimente, 2-Generationstudien)
Diese Endpunkte werden auch über die rein laborbasierten Unterschungen hinaus an die Anforderungen im Rahmen von Freilanduntersuchungen angepasst, um sie als Biomarker im Rahmen von limnologischen Untersuchungen zur Restaurierung und Sanierung von Flüssen und Seen einzusetzen.
