Genotoxicity and effects on fertility, reproduction, development as well as histology in zebrafish (Danio rerio) in a multi-generation study - is there a relationship

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Christopher Faßbender

Das Projekt soll zur Klärung der Frage beitragen, in welchem Ausmaß gentoxische Substanzen, die durch den Menschen in die Umwelt eingebracht werden, an der Beeinträchtigung natürlicher Fischpopulationen mitwirken. Eine Belastung mit gentoxischen Substanzen wird dabei mit dem Zebrabärbling (Danio rerio) im Labormaßstab nachempfunden. Dabei werden subletale Effekte der ausgewählten Gentoxine Methylmethansulfonat und Natriumarsenat auf verschiedene Gewebe der Fische (Leber, Kiemen, Gonaden) untersucht, um dann eine Korrelation zu Veränderungen in der Populationsentwicklung zu suchen. Während in bisherigen Forschungsansätzen vor allem gentoxische Effekte in somatischen Zellen erfasst wurden (Kieme, Leber, Niere, Blut etc.), ist im diesem Promotionsprojekt besonderes Augenmerk auf gentoxische Effekte in generativen Geweben, d.h. in den Gonaden (Ovarien, Hoden), gerichtet.

Zunächst werden Methoden zur Messung der Gentoxizität im Comet-Assay in Gonadenzellen und im Mikrokerntest mit histologischen Gonadenschnittpräparaten entwickelt und die für die Langzeitbelastung geeigneten Konzentrationsbereiche der Gentoxine ermittelt. Dazu werden adulte Zebrabärblinge zwei Wochen lang in vivo belastet und Konzentrationen der Testsubstanzen ermittelt, in denen gentoxische Effekte in somatischen und generativen Organen auftreten.

Aufgrund dieser Befunde wird eine Generation von Zebrabärblingen (F0-Generation) im Life-Cycle-Test in vivo belastet. Bei Erlangen der Geschlechtsreife werden die Fische verpaart und die Gentoxizität in Leber, Kiemen und Gonaden nachgewiesen. Die belasteten Fische werden schließlich verpaart und die Fortpflanzungskapazität der Fische erfasst, d.h. Fertilität, Befruchtung, Larvenüberleben. Die nächsten beiden Generation werden ohne Belastung gehalten, um eine Regeneration zu ermöglichen. Die F1-Generation wird ebenfalls verpaart und ihre Reproduktion beobachtet. Im nächsten Schritt wird die Embryonalentwicklung der F2-Generation untersucht. In belasteten Fischen und der ersten Folgegenerationen wird nach histopathologischen Veränderungen wie Neoplasien und Carcinogenese gesucht. Darüber hinaus werden die Geschlechterverhältnisse sowie Größe und Gewicht der Fische in der F0- und F1-Generation ermittelt.

Insgesamt sollen verschiedene Endpunkte betrachtet werden, um Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen Gentoxizität und Effekten auf Populationsebene zu finden und die Biomarkerfunktion von gentoxischen Effekten in somatischen Geweben zu klären.