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Motilität, ATP-Gehalt und Membranintegrität nativer und kryokonservierter Spermatozoen von Karpfen (Cyprinus carpio L.) und Sterlet (Acipenser ruthenus L.) als Endpunkte zur Bewertung aquatischer Umweltchemikalien
Warnecke, Dietmar

HaupttitelMotilität, ATP-Gehalt und Membranintegrität nativer und kryokonservierter Spermatozoen von Karpfen (Cyprinus carpio L.) und Sterlet (Acipenser ruthenus L.) als Endpunkte zur Bewertung aquatischer Umweltchemikalien
TitelzusatzEntwicklungsansätze zu neuen ökotoxikologischen Testverfahren als Fertilitätstests und Ersatzmethoden zu Tierversuchen
TitelvarianteMotility, ATP content, and membrane integrity of fresh and cryopreserved spermatozoa of carp (Cyprinus carpio L.) and sterlet (Acipenser ruthenus L.) as endpoints for the evaluation of aquatic environmental chemicals
Zusatz zur TitelvarianteDevelopment of innovative ecotoxicological evaluation methods as fertility tests and alternative procedures to animal testing
AutorWarnecke, Dietmar
Geburtsort: Flensburg, Germany
GutachterProf. Dr. Rudolf K. Achazi
weitere GutachterPD Dr. Wolfgang Heger
Freie Schlagwörterfish sperm, ecotoxicological test, motility, fertility, cryopreservation, ATP content
DDC540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften
ZusammenfassungZiel der vorliegenden Dissertation war die Entwicklung eines Biotestverfahrens mit Fischspermien zur Bewertung der Reproduktionstoxizität umweltrelevanter Chemikalien und Abwasserproben. Fischspermien wurden ausgewählt, da sie ökologisch relevant und im Vergleich zu Keimzellen anderer Wasserorganismen gut verfügbar sind. Die uneingeschränkte Beweglichkeit (Motilität) der Spermien ist die Hauptvoraussetzung für eine erfolgreiche Befruchtung und damit ein Messparameter für ihre Fertilität. Die Motilität ist mit Hilfe von computergestützter Videomikrographie (CASA = computer assisted sperm analysis) gut und objektiv messbar. Außer der Motilität wurden der ATP-Gehalt und die Membranintegrität durch DNA-Färbung als alternative Endpunkte für den Test untersucht. Nach einer Reihe von Voruntersuchungen an diversen limnischen und marinen Fischarten blieben zwei Arten übrig, deren Sperma den Qualitätsanforderungen gerecht werden konnten: Karpfen (Cyprinus carpio L.) und Sterlet (Acipenser ruthenus L.). Neben der Analyse der grundsätzlichen Motilitätseigenschaften, wurde das Sperma kryokonserviert, um die ganzjährige Verfügbarkeit von qualitativ einheitlichem Zellmaterial sicherzustellen. Dabei wurden für beide Arten die Kryomittel und Einfriermethoden so optimiert, um nach dem Auftauen möglichst hohe Motilitätsraten zu erhalten. In Befruchtungsversuchen konnte gezeigt werden, dass das so konservierte Sperma in der Lage ist, frische Eier zu befruchten und einen hohen Prozentsatz an normal entwickelten Embryos zu produzieren. Sperma beider Arten konnte durch Verdünnung in geeigneten Immobilisierungslösungen über mehrere Stunden im Eisbad aufbewahrt und anschließend ohne nennenswerten Qualitätsverlust aktiviert werden. Diese Lösungen wurden vor allem als Inkubationsmedium für die Spermazellen erarbeitet. Testsubstanzen und Abwasserproben wurden darin gelöst bzw. verdünnt und anschließend mit der Spermaprobe vermischt. Die Exposition wurde für 4 h im Eisbad vorgenommen. In den ökotoxikologischen Versuchen wurden hauptsächlich vier Substanzen auf Karpfenspermien getestet: Cadmium, 4-Nonylphenol, Crotonaldehyd und Rotenon. Je Testsubstanz wurden mehrere voneinander unabhängige Testreihen durchgeführt, um die Konzentrations-Wirkungs-Beziehungen und EC50-Werte zu ermitteln. Zusätzlich wurde eine Abwasserprobe aus der chemischen Industrie eingesetzt. Die Testmethoden für frische und kryokonservierte Proben wurden so aneinander angeglichen, dass die Ergebnisse vergleichbar sind. Der Endpunkt Motilität konnte aufgrund der Instabilität der Proben nach dem Auftauen jedoch nur mit frischen Spermien durchgeführt werden. Dieser Endpunkt reagierte im Vergleich zu den anderen Endpunkten auf alle vier Schadstoffe sowie auf die Abwasserprobe am empfindlichsten, gefolgt vom ATP-Gehalt. Mit der DNA-Färbemethode zum Endpunkt Membranintegrität konnten lediglich mit zwei der vier Testsubstanzen sinnvolle Konzentrations-Wirkungs-Beziehungen ermittelt werden. Die kryokonservierten Zellen reagierten in fast allen Fällen empfindlicher als die nativen Spermien. Beim Vergleich der Ergebnisse mit entsprechenden Literaturangaben zu EC50- und G-Werten aus etablierten DIN-Verfahren wie dem Fisch-, dem Daphnien- und dem Algentest zeigte sich, dass der Endpunkt Motilitätsrate ähnlich empfindlich reagiert bzw. sogar deutlich niedrigere EC50-Werte produziert. Dieses Ergebnis wird besonders durch den mit 90 ng/l enorm niedrigen EC50-Wert für Rotenon und durch die sehr empfindliche Reaktion auf das Abwasser unterstrichen.
Dokumente
FUDISS_derivate_000000000864
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Fachbereich/EinrichtungFB Biologie, Chemie, Pharmazie
Erscheinungsjahr2003
Dokumententyp/-SammlungenDissertation
Medientyp/FormatText
SpracheDeutsch
RechteNutzungsbedingungen
Tag der Disputation07.02.2003
Erstellt am10.02.2003 - 00:00:00
Letzte Änderung19.02.2010 - 15:12:20
 
Alte Darwin URLhttp://www.diss.fu-berlin.de/2003/32/
Statische URLhttp://www.diss.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000000864
URNurn:nbn:de:kobv:188-2003000324
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