Beschreibung

Mit dem Südafrikanischen Krallenfrosch Xenopus laevis konnte in den letzten Jahren ein Amphibien-Modell zum Nachweis (anti)östrogener bzw. (anti)androgener Wirkungen endokrin wirksamer Umweltchemikalien (endocrine disruptors (ED)) etabliert werden. Dieses Modell sollte im Rahmen des gegenwärtigen Projektvorhabens dazu dienen, in Verbindung mit chemischen Analysetechniken, die tatsächliche Bedrohung für die Reproduktionsbiologie durch die Gewässerbelastung mit ED in Baden-Württemberg am Beispiel der Alb zu klären. Es wurden Extrakte aus verschiedenen Probenahmestellen (Quellwasser, Wasser vor, aus und hinter Kläranlagenausläufen) genommen und daraus hergestellte Fraktionen analytisch untersucht. Es ergaben sich Hinweise auf endokrin wirksame Substanzen (Substanzklassen) in den einzelnen Fraktionen. Aussagen zur Menge der Fraktionsinhaltsstoffe, die an die entsprechenden Rezeptoren der Sexualsteroide binden, lieferten Radiorezeptorassays, die als kompetitive Bindungsstudien sowohl für Östrogen- (ER) als auch für Androgenrezeptoren (AR) durchgeführt wurden. Es zeigte sich, dass vor allem in den Extrakten der Kläranlagenausläufe östrogen wirksame Substanzen vorhanden waren. Eine dieser Substanzen, Bisphenol A, wurde als Modellsubstanz eines östrogenen ED hinsichtlich seiner biologischen Wirkungen in vivo sowie auf sein quantitatives Vorkommen in den Alb-Proben charakterisiert. Hierbei zeigte sich, dass allein für diese Substanz der Unterschied zwischen den Werten für biologische Wirkung und den quantitativen Messungen in der Alb nur ca. 2-3 Zehner-Potenzen Abstand beträgt, was einen deutlichen Beitrag zur östrogenen Potenz der gesamten ED im Gewässer darstellt. Substanzen, die an den AR binden, finden sich ebenfalls in den meisten Proben. Die Charakterisierung der Proben entsprechend der aus ihnen hergestellten Fraktionen wurde neben der Rezeptorbindung durch die parallele Bestimmung der in vitro Expression zweier Biomarker, ER- und Retinol Binding Protein (RBP)-mRNA vorgenommen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Expression des reinen östrogenen Biomarkers ER-mRNA in allen Fraktionen wesentlich höher oder zumindest relativ gleich hoch ist wie die der RBP-mRNA. RBP wird durch Östrogene hoch- und durch Androgene herunterreguliert, deshalb muss daraus geschlussfolgert werden, dass neben der Vielzahl an östrogen wirksamen Substanzen ebenfalls nicht unerhebliche Mengen an androgenen Wirkstoffen vorhanden sein müssen, da die Expression von RBP-mRNA oft viel geringer war als die von ER-mRNA. Es wurden demnach erfolgreich Methodenansätze zur Aufarbeitung, Fraktionierung und biologischen Charakterisierung von Gewässerproben eingeführt, die dazu beitragen, die Risiko-Bestimmung der Gewässerbelastung durch ED mit dem Amphibien-Modell durchzuführen.