Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME
Bioakkumulation beschreibt die Anreicherung von Chemikalien in Organismen. Die Aufnahme von Stoffen erfolgt entweder über die Nahrung (Biomagnifikation) oder direkt aus der abiotischen Umwelt (Biokonzentration). Experimentell ermittelte Bioakkumulationsfaktoren sind ein wichtiger Bestandteil der Risikobewertung chemischer Stoffe. Die Grundlage für Biokonzentrationsstudien mit Fischen bildet die OECD-Leitlinie 305 (Durchfluss-Fischtest). Für schwer lösliche Chemikalien steht im Rahmen der OECD-Leitlinie 305 auch ein alternatives Testdesign für die Durchführung von Bioakkumulationsstudien auf der Grundlage von Fütterungsversuchen (Biomagnifikationsstudien) zur Verfügung. Wir führen Bioakkumulationsstudien mit beiden Expositionsszenarien durch. Die Verwendung von 14C-radioaktiv markierten Teststoffen ist möglich.
Biokonzentrationsstudien
Die Studie wird in der Regel als Durchflussversuch mit Jungfischen durchgeführt. Die Biokonzentrationsstudie kann durchgeführt werden mit:
- Zebrafisch (Danio rerio)
- Regenbogenforelle (Oncorhynchus mykiss)
- Blauflossen-Sonnenbarsch (Lepomis macrochirus)
- Karpfen (Cyprinus carpio)
Andere Fischarten können ebenfalls verwendet werden, z. B.:
- Fettkopfelritze (Pimephales promelas)
- Medaka (Oryzias latipes)
Biokonzentrationsstudien mit stark hydrophoben organischen Verbindungen
Die Durchführung von Biokonzentrationsversuchen an Fischen gemäß OECD-Leitlinie 305 erfordert die Möglichkeit, stabile, messbare Konzentrationen der Testsubstanzen in wässriger Lösung herzustellen. Bei stark hydrophoben organischen Chemikalien (HOCs; log Kow > 5) kann die Prüfung durch Exposition gegenüber wässrigen Lösungen zunehmend schwierig werden. Am Fraunhofer IME steht ein Festphasen-Desorptions-Dosiersystem (Abb. 1) zur Verfügung, das sich zur Bereitstellung stabiler HOC-Konzentrationen eignet, die zur Bestimmung der Biokonzentration in Fischen erforderlich sind, und eine praktikable Alternative zur Verwendung von Lösungsvermittlern für die Herstellung von Testlösungen darstellt.
Biomagnifikationsstudien
Für HOCs steht im Rahmen der OECD-Leitlinie 305 ein alternatives Testdesign für die Durchführung von Bioakkumulationsstudien auf der Grundlage von Fütterungsversuchen zur Verfügung. Ziel dieser Studien ist die Bestimmung des Biomagnifikationsfaktors (BMF).
Für Biomagnifikationsstudien können Fischarten verwendet werden, die für die Exposition in wässrigen Medien spezifiziert sind. Regenbogenforelle (Oncorhynchus mykiss) und Karpfen (Cyprinus carpio) werden am Fraunhofer IME häufig für Studien zur Bioakkumulation organischer Chemikalien über die Nahrung verwendet. Für die Fütterungsstudien wird in der Regel ein handelsübliches Fischfutter (schwimmende und/oder langsam sinkende Pellets) verwendet, das mindestens hinsichtlich seines Protein- und Fettgehalts charakterisiert ist. Es stehen Methoden zur homogenen, sicheren und effizienten Aufbringung der Prüfstoffe auf die Oberfläche der handelsüblichen Futterpellets zur Verfügung, die eine korrekte Dosierung der Fische während des Versuchs gewährleisten.
Probenanalyse
Mit unseren modernen Analysegeräten können wir eine Vielzahl von Verbindungen in den verschiedenen Matrices (Wasser, Fisch), die während der Untersuchungen gewonnen werden, quantifizieren. Die Untersuchungen können mit isotopenmarkierten Substanzen (in der Regel 14C) durchgeführt werden. Die Kombination aus hochspezifischen Analysen und isotopenmarkierten Verbindungen ermöglicht die Identifizierung der Metaboliten organischer Substanzen in den Testorganismen. BCF- und BMF-Werte werden üblicherweise anhand des Lipidgehalts normalisiert, um die entscheidende Messgröße zu standardisieren. Es stehen geeignete Extraktionstechniken zur Verfügung, die eine vollständige Extraktion der Gesamtlipide aus Fisch-/Gewebeproben gewährleisten.