Störfaktoren ökotoxikologischer Testverfahren mit Daphnia magna: Immobilisationstest, heat shock proteins und Metallothionein

Abstract

Toxizitätstests mit Daphnia magna sind Grundpfeiler der ökotoxikologischen Bewertung von Chemikalien. Sie sind standardisiert; dennoch weisen die betrachteten Zielparameter, wie der EC50 (OECD Richtlinie 202) und die Reproduktionsrate (OECD Richtlinie 211), teils erhebliche Unterschiede im Vergleich mehrerer Labors auf. Verschiedene Störfaktoren können hierfür verantwortlich sein. (1) Art der Chemikalienapplikation: Zahlreiche Chemikalien sind schwer wasserlöslich und bedürfen Lösungsvermittlern zur Exposition im Toxizitätstest und in Biomarkerstudien. In dieser Arbeit wurden unterschiedliche Methoden und Kombinationen der Lösungsmittelapplikation untersucht. Die exemplarisch ausgewählten Substanzen Diclofenac und DMSO (Lösungsmittel) zeigten eine leicht antagonistische Wirkung im akuten Daphnientest (EC50). Für einen anderen Endpunkt (Hsp70-Level) konnte kein Effekt von DMSO auf die Proteotoxizität von Diclofenac beobachtet werden. (2) Genetische Disposition: In der vorliegenden Arbeit konnten genetische Unterschiede zwischen 7 Klonen von D. magna unterschiedlicher geographischer Herkunft bezüglich der Cd-Toleranz (EC50) und der Hsp70-Stressantwort auf Cd-Exposition festgestellt werden. Auf diese Weise zeigte sich eine Korrelation von Cd-Toleranz mit niedrigen Hsp70-Leveln, welche nicht durch entsprechende Unterschiede in der Akkumulation von Cd bei den untersuchten Klonen zu erklären war. (3) Mikroevolutive Prädisposition: An Zweien dieser Klone konnte gezeigt werden, dass eine 4 Generationen dauernde Akklimation gegenüber einer sublethalen Cd-Konzentration deren Cd-Toleranz geringfügig erhöhen konnte, nicht aber deren Hitzetoleranz. Des Weiteren zeigte sich bei den beiden Klonen ein Trade-off zwischen der Sequestrierung von Cd2+-Ionen und somit der unmittelbaren Bekämpfung des Stressors dienenden Induktion von Metallothionein und der Eindämmung möglicher Proteinschädigung dienender Induktion von Hsp70 im Umgang mit der Cd-Belastung. Die vorliegenden Ergebnisse verdeutlichen, dass sich unterschiedliche mikroevolutive Vorgeschichten einzelner Daphnienklone einerseits in den Resultaten akuter und chronischer ökotoxikologischer Tests niederschlagen können, sowie andererseits auch bei der Interpretation von Hsp70 und Metallothionein als Biomarker beachtet werden müssen.