Ökotox

Speziesunterschiede sind ein charakteristisches Merkmal in der ökotoxilogie. Die Spannweite der ökotoxizität zwischen verschiedenen Spezies ist stoffabhängig. Speziesunterschiede in der akuten Toxizität bewegen sich in der Regel um Faktor 10-100 oder höher. Toxizitätswerte lassen sich daher, streng genommen, nicht zwischen Arten übertragen. Die Unterschiede beruhen auf evolutiv bedingten,biologischen und physiologisch-morphologischen Unterschieden zwischen den Arten, ihrer unterschiedlichen Fremdstoffwechselaktivität und auf dem Wirkungsmechanismus des Stoffes.

Empfindlichkeitsunterschiede in der Toxizität bei verschiedenen Arten im Bereich von 10 - 1’000x
•Die Empfidlichkeitsunterschiede müssen bei der Umweltrisikobeurteilung berücksichtig werden am besten mit Toxizitätsspannbreite

Letztlich müssen experimentelle Labordaten auf die Freilandsituation übertragen werden: Nur so erhalten sie praktische Bedeutung.
Dies ist aber mit grossen Unsicherheiten verbunden und verlangt eine differenzierte Kenntnis der umweltchemischen und ökotoxikologischen Prozesse.
Chronische Toxizität lässt sich nicht aus der akuten ableiten.
Zudem stellt die ökotoxizität von Chemikalien keine feste Grösse dar.
Bei der übertragung auf die Natur müssen biotische und abiotische Einflussfaktoren berücksichtig werden.

•Unterschiede in Empfindlichkeit der Arten
•Bioverfügbarkeit unterschiedlich
•Expositionszeit verschieden
•Exposition häufig schwankend
•Interaktion mit anderen Chemikalien (additive, synergistische Wrikungen)
•Indirekte Wirkungen: Bioakkumulation
•Vorgängige Exposition: Adaptation (Anpassung) oder höhere Aktivität

1. Physikalisch-chemische Faktoren des ökosystems (Einfluss auf die Bioverfügbarkeit)
2.Dosis-Wirkungs-Prinzip: Die Wirkung ist abhängig von der Dosis und Expositionsdauer, die oft nicht bekannt ist.
3. Interaktionen mit anderen Umweltchemikalien (additive, synergistische, hemmende Wirkungen)
4. Indirekte Wirkungen bedingt durch ökologische Beziehungen ( z.B. Bioakkumulation in der Nahrungskette)
5. Adaptionsprozesse: vorgängige Exposition kann die Empfindlichkeit von Organismen, Populationen und Gemeinschaften reduzieren.

Bakterien: Destruenten eine bedeutende Rolle beim Ab- und Umbau von organischen Stoffen zu Nährstoffen.
Bakterien (Prokaryoten) zeichnen dich durch eine extrazelluläre Struktur (Zellwand) aus. Chemikalien können dort zwar gebunden werden, die schlechte Durchdringung der Zellwand hat jedoch eine schützende Wirkung.
Bakterien zeichnen sich ferner durch eine ausgeprägte Fähigkeit zur Adaption aus. dh sie vermögen sich an Chemikalien anzupassen und Resistenzen zu entwickeln.
bakterielle Testsysteme= kostengünstig und schnell durchführbar.
Dazu gehören : Bakterienwachstum, Zellenergie, Substratverwertung, Atmung, Hemmungen von Enzymen, Biolumnineszenz

Respirationshemmtest: mit Belebtschlamm, dient zur Prüfung einer akut toxischen Wirkung von Abwasser oder Chemikalien auf aerobe Mikroorganismen der biologischen Stufe einer Abwasserreinigungsanlage.
Dabei wird die ànderung der Atmungsrate von Belebtschlamm bestimmt, welche sich Proportional zur Stoffwechselaktivität verhält. Empfindlichkeit nicht sehr hoch

Leuchtbakterientest
Leuchtbakterien reagieren empfindlich auf eine grosse Zahl von Schwermetallen und unspezifisch wirkende Chemikalien.
der Microtox-Test bringt Aliivibrio fischeri gefriergetrocknet zur Anwendung. gebräuchlichsten Toxizitätstest überhaupt
Leuchtbakterien senden als Produkt ihres Stoffwechsels ein kaltes Leuchten ( Biolumineszenz) aus. Das Licht wird über eine biochemische Reaktion erzeugt, in der das Enzym Luciferase unter Sauerstoff-Aufnahme mit dem reduzierten Flavin-Mononucleotid FMNH2 und einem weiteren organischen Molekül reagiert und in einen angeregten Zustand gelangt. Unter Lichtemission wird die Luciferase dann regeneriert.
Eine gleichmässige Lumineszenz deutet auf ein ungestörten Stoffwechsel hin, bei Beeinträchtigung wird Lichtemission reduziert. Gleichzeitig werden auch Wachstum, Atmung und weitere Stoffwechselfunktionen erfasst.
Es werden auch Umweltproben ¨berprüft.Der Test wird auch zur Beurteilung der Bioverfügbarkeit von Schadstoffen in Böden und bei der Erfolgskontrolle von Grundwasser,Boden-und Altlastensanierung verwendet
Der Leuchtbakterientest eignet sich in der Praxis gut als Schnelltest für das Toxizität-Screening von Chemikalien und Umweltproben. Seine Einfachheit, Reproduzierbarkeit , schnelle Durchführbarkeit und Automation hat ihn zum häufigsten Test werden lassen. Er darf jedoch nicht als einziges Kriterium bei der Beurteilung von Chemikalien oder Umweltproben verwendet werden, da zur Abschätzung des ökotoxischen Potenzials eine Kombination mehrere Tests mit verschiedenen Spezies notwendig ist.

Algen: Toxische Wirkungen auf die Photosynthese und die Hemmung der Primärproduktion haben bedeutende Auswirkungen auf die Stoffflüsse in ökosysteme. Neben der Herabsetzung der Sauerstoff-Produktion und Assimilaten wird auch das Zellwachstum gehemmt. Beide Grössen können als Toxizitätsparameter verwendet werden.
Prüfkriterium ist die Zellvermehrung
Messgrösse: Anzahl der Zellen pro Volumeneinheit

Daphnien
Daphnien
Das süsswasserplankton wird von drei taxonomischen Gruppen dominiert: Rotorien, Cladoceren und Copepoden.Daphnien gehöreb zum Zooplankton in pelagischen ökosystemen und haben grosse Bedeutung als Testorganismen erlangt.
Der Wasserfloh Daphnia magna ist vor allem wegen seiner Grösse, Fertilität und leichten Kultivierung beliebt und wird für akute ( Immobilisierung nach 24 h) und chronische Toxizitätstests( Reproduktion nach mindestens 14 Tagen verwendet)
Im akuten Test wird die Immobilisierung ( Schwimmunfähigkeit) oder Mortalität bestimmt.
Müssen Standardisiert erfolgen.
Nach Ablauf der 24-stündigen Prüfzeit in einem statischen System ergeben sich jeweils bestimmte prozentuale Anteile schwimmunfähiger Daphnien.
Der Reproduktionstest als chronischer Test dauert 14 oder 21 Tage und kann im Durchfluss oder semistatisches Verfahren erfolgen. Toxizitätsparameter sind die NOEC für die Reproduktionsrate, Mortalität und Zeitpunkt des ersten Auftreten von Nachkommen.
Wegen der grossen Empfindlichkeit hat sich fast ausschliesslich die Bestimmung der Reproduktionsrate( durchschnittliche Anzahl Nachkommen pro Elterntier) durchgesetzt.
Damit kommt der Beeinträchtigung der Reproduktion als chronischem Parameter die grösste Bedeutung zu.

Der Einfluss biotischer und abiotischer Umweltfaktoren auf die Toxizität von Chemikalien lässt sich an Daphnien gut verfolgen.
Es gibt einen Ringtest, genetische Unterschiede zwischen Klonen und verschiedener Ernährung der Daphnien.
Der Einfluss genetischer Unterschiede lässt sich auch an einem akuten Toxizitätstest mit Cadmiumchlorid verfolgen.
Auch die Ernährung des Muttertieres ist von Bedeutung. Werden Muttertiere mit einer doppelten Algenration gefüttert, erhöht sich die Empfindlichkeit der Nachkommen.
Auch die Fekundität wird beeinflusst: Die Anzahl Nachkommen steigt mit zunehmender Algenration. Schliesslich wirkt sich auch das Alter der Daphnien auf die Empfindlichkeit gegenüber Chemikalien aus.

Ethischen und ökonomische Gründe--> in-vitro-Versuche.
Sie haben sich in der Toxikologie als sehr nützlich erwiesen, da sie die Untersuchung von grundlegenden Mechanismen und zellbiologisch-molekularen Prozessen der Giftwirkung ermöglichen.
Haben vor-und Nachteile.
Neben Primärzellen, die aus frischen Gewebe durch Behandlung mit Enzymen gewonnen werden , sind v.a. Zell-Linien im Einsatz.
bestimmte in-vitro kultivierte Zellen weisen wichtige Sotffwechselfunktionen auf.
Neben akuten Wirkungen, lassen sich in solchen Zellsysteme die Mutagenität, die Induktion von Proteinen sowie z.T. endokrine Wirkungen bestimmen

Primärzellen:
werden direkt aus blutfreiem Fischgewebe gewonnen und können nur für kurze Zeit in vitro kultiviert werden. Die Dissoziation des Gewebes erfolgt durch Behandlung mit enzymhaltigen (proteolyischen) Lösungen. Nach der Auftrennung der Zellen in einzelne Fraktionen können sie in Anzuchtmedien eingesät werden. Wenn die Zellkulturen dicht gewachsen sind, werden sie verdünnt. Primärzellen können nur kurze Zeit in Kultur gehalten werden, sie verlieren rasch ihre Stoffwechselaktivität. Weiter ist die Variabilität der Zellantwort grösser als bei Fischzell-Linien, da sich die Fische, von denen die Zellen gewonnen werden, individuell in Physiologie und Reaktion unterscheiden

Zell-Linien: Zellen, die sich subkultivieren lassen und damit über lange Zeit in Kultur gehalten werden können.
Sind meist kontinuierlich oder permanent, können also ständig in Kultur gehalten werden.
Bei nicht permanenten Zell-Linien ist dies nur zu einer bestimmten Generationszeit möglich. Zell-Linien werden wegen ihrer leichten Handhabung zunehmend in der ökotoxikologischen Forschung und für Toxizitätstest verwendet, sie haben aber reduzierte metabolische Aktivität verglichen mit Primärzellen.
Ihr Vorteil ist aber die leichte Kultivierung, Identität und Stabilität, welche eine hohe Reproduzierbarkeit der Daten erlaubt

Die in-vitro Toxizität ist mit der akuten Toxizität in Fischen korreliert. Was auch andere Studien mit Fischzell-Linien demonstrieren.
Damit lässt sich die akute Fischtoxizität mit in-vitro-Assays abschätzen was vor allem im Sinne des Screenings und Tierschutzes von Bedeutung ist.
es korreliert.
akute Toxität korreliert mit der Zelltoxität
wir können voraussagen, welche Toxität es in vivo hätte.

Abschätzung

...

...

Als Toxizitätstest oder Biotests werden solche Analysemethoden bezeichnet, die lebende Organismen oder Gemeinschaften in definierter Art und Anzahl einsetzen, um deren Reaktion auf eine Exposition zu messen.
Dadurch lassen sich einerseits tiefere Organisationsebene erfassen,
anderseits aber auch Populationen.
Als Parameter wird in akuten Toxizitätstest die überlebensrate oder Mortalität bestimmt, chronische Wirkungen werden mit empfindlicheren und vielseitigeren Parametern gemessen
Ziel und Nutzen von Toxizitätstest sind:
1. Eerfassung, Charakterisierung und Bewertung der ékotoxizität von einzelnen Chemikalien , Chemikalgemischen und Umweltproben.
2. Basis für die Risikocharakterisierung und -beurteilung von Chemikalien für die Umwelt

• ökologisch relevante Organismen
• genügend biologische Kenntisse über Organismen
• gute Kultivierung im Labor
• Anpassung an Fragestellung:
• Umweltrelevanz (Extrapolation)
• Reproduzierbarkeit und Adaptation
• Machbarkeit in Zeit, Kosten

OECD-Richtlinien
die gesetzlichen Bestimmungen konzentrieren sich auf typischeVertreter verschiedener trophischer Stufen, welche im Labor problemlos gezüchtet werden können. Die OECD ( Organisation of Economic Co-operation und Development.) hat seit 1981 Richtlinien zum Test von Chemikalien. ausgearbeitet, die laufend ergänz werden. Diese Normen, welche die Testorganismen, Testdurchführung, -bedingungen und -auswertung beschreiben, haben wesentliche zur Entstehung und Harmonisierung der Anmeldeverfahren von neuen Stoffen beigetragen. Sie gliedern sich in die vier Teilbereiche:
1. physikalisch-chemische Eigenschaften
( Wasserlöslichkeit, logKow, Stabilität im Wasser, DAmpfdruck und Analysemethode)
2.Abbau und Akkumulation
(Bestimmung des Konzentrationsbereich anhand von LC(EC)10 und LC(EC)100-Wert)
3.Effekte auf biologische Systeme
(Mind. 4-5 Testkonzentration zwischen LC(EC)50 und LC(EC)100-WErt)
4.Effekte auf menschliche Gesundheit
(Berechnung von LC(EC)50-Wert nach Logit und Probit-Modell)

Diese bindenden Richtlinien geben für die Prüfung von Chemikalien Obergrenzen für Konzentrationen an, über die hinaus nicht mehr zu prüfen ist. Die Substanzen sind dann als nicht, kaum oder wenig toxisch zu klassifizieren.

1981Good Laboratory Practice (GLP) formuliert,
um die organisatorischen Prozesse und Bedingungen für die Laborexperimente bezüglich Planung, Durchführung , Datengewinnung und Berichterstattung zu standardisieren.
Zudem soll eine Qualitätssicherung bezüglich Labortests erreicht werden. Bei Erfüllung der behördlich kontrollieren GLP-Vorschriften werden Prüfergebnisse zu Registrierungszwecken nur dann akzeptiert, wenn sie nach solchen Grundsätzen erarbeitet worden sind.
Diese Daten werden von den OECD-Ländern in den Chemikalienbewertung allgemein akzeptiert

Bakterien: Destruenten eine bedeutende Rolle beim Ab- und Umbau von organischen Stoffen zu Nährstoffen.
Bakterien (Prokaryoten) zeichnen dich durch eine extrazelluläre Struktur (Zellwand) aus. Chemikalien können dort zwar gebunden werden, die schlechte Durchdringung der Zellwand hat jedoch eine schützende Wirkung.
Bakterien zeichnen sich ferner durch eine ausgeprägte Fähigkeit zur Adaption aus. dh sie vermögen sich an Chemikalien anzupassen und Resistenzen zu entwickeln.
bakterielle Testsysteme= kostengünstig und schnell durchführbar.
Dazu gehören : Bakterienwachstum, Zellenergie, Substratverwertung, Atmung, Hemmungen von Enzymen, Biolumnineszenz

: mit Belebtschlamm, dient zur Prüfung einer akut toxischen Wirkung von Abwasser oder Chemikalien auf aerobe Mikroorganismen der biologischen Stufe einer Abwasserreinigungsanlage.
Dabei wird die ànderung der Atmungsrate von Belebtschlamm bestimmt, welche sich Proportional zur Stoffwechselaktivität verhält. Empfindlichkeit nicht sehr hoch

Screening Test
Microtox Test mitVibrio fischeri
Inkubation von Leuchtbakterien mit Testsubstanz für 15-60 Minuten
Messung der Lichtentwicklung: Lumineszenz
Kuvette mit Bakterien und Wasser
und Testsubstanz
oder Wasserprobe aus Fluss, See…
Inkubation
Messung

Leuchtbakterientest
Leuchtbakterien reagieren empfindlich auf eine grosse Zahl von Schwermetallen und unspezifisch wirkende Chemikalien.
der Microtox-Test bringt Aliivibrio fischeri gefriergetrocknet zur Anwendung. gebräuchlichsten Toxizitätstest überhaupt
Leuchtbakterien senden als Produkt ihres Stoffwechsels ein kaltes Leuchten ( Biolumineszenz) aus. Das Licht wird über eine biochemische Reaktion erzeugt, in der das Enzym Luciferase unter Sauerstoff-Aufnahme mit dem reduzierten Flavin-Mononucleotid FMNH2 und einem weiteren organischen Molekül reagiert und in einen angeregten Zustand gelangt. Unter Lichtemission wird die Luciferase dann regeneriert.
Eine gleichmässige Lumineszenz deutet auf ein ungestörten Stoffwechsel hin, bei Beeinträchtigung wird Lichtemission reduziert. Gleichzeitig werden auch Wachstum, Atmung und weitere Stoffwechselfunktionen erfasst.
Es werden auch Umweltproben ¨berprüft.Der Test wird auch zur Beurteilung der Bioverfügbarkeit von Schadstoffen in Böden und bei der Erfolgskontrolle von Grundwasser,Boden-und Altlastensanierung verwendet
Der Leuchtbakterientest eignet sich in der Praxis gut als Schnelltest für das Toxizität-Screening von Chemikalien und Umweltproben. Seine Einfachheit, Reproduzierbarkeit , schnelle Durchführbarkeit und Automation hat ihn zum häufigsten Test werden lassen. Er darf jedoch nicht als einziges Kriterium bei der Beurteilung von Chemikalien oder Umweltproben verwendet werden, da zur Abschätzung des ökotoxischen Potenzials eine Kombination mehrere Tests mit verschiedenen Spezies notwendig ist.

Wichtigste Tests, aber viele weitere gebräuchlich

Algen: wichtige Rolle im Ökosystem: O2 Produktion/Nahrungskette Süss und Salzwasser Arten Testendpunkte: O2 Produktion und Wachstum
•statisches System
•Inkubation für 48-96 h Endpunkte: Anzahl Zellen/ml Erstellung einer Wachstumskurve
Algen geschädigt, Photosynthese reduziert--> Wachstum langsamer
Algen: Toxische Wirkungen auf die Photosynthese und die Hemmung der Primärproduktion haben bedeutende Auswirkungen auf die Stoffflüsse in ökosysteme. Neben der Herabsetzung der Sauerstoff-Produktion und Assimilaten wird auch das Zellwachstum gehemmt. Beide Grössen können als Toxizitätsparameter verwendet werden.
Prüfkriterium ist die Zellvermehrung
Messgrösse: Anzahl der Zellen pro Volumeneinheit

Daphnien: Wasserflöhe
Süsswasser Plankton
Daphnia magna
1.Akute Tests: Mortalität, Schwimmverhalten
2.Chronische Toxizität: Anzahl Nachkommen
Vorteile:
•einfach zu kultivieren
•Schnelle Ergebnisse bei akuter Toxizität
•Chronische Toxizitätsprüfung
Machen Naturklone.
Krankheiten werden immer vererbt.
Es gibt keine gute Anpassung an die neue Umwelt.

Genetische Variabilität erhalten.
Im September gibt es männchen

Daphnien
Das Süsswasserplankton wird von drei taxonomischen Gruppen dominiert: Rotorien, Cladoceren und Copepoden.Daphnien gehöreb zum Zooplankton in pelagischen ökosystemen und haben grosse Bedeutung als Testorganismen erlangt.
Der Wasserfloh Daphnia magna ist vor allem wegen seiner Grösse, Fertilität und leichten Kultivierung beliebt und wird für akute ( Immobilisierung nach 24 h) und chronische Toxizitätstests( Reproduktion nach mindestens 14 Tagen verwendet)
Im akuten Test wird die Immobilisierung ( Schwimmunfähigkeit) oder Mortalität bestimmt.
Müssen Standardisiert erfolgen.
Nach Ablauf der 24-stündigen Prüfzeit in einem statischen System ergeben sich jeweils bestimmte prozentuale Anteile schwimmunfähiger Daphnien.
Der Reproduktionstest als chronischer Test dauert 14 oder 21 Tage und kann im Durchfluss oder semistatisches Verfahren erfolgen. Toxizitätsparameter sind die NOEC für die Reproduktionsrate, Mortalität und Zeitpunkt des ersten Auftreten von Nachkommen.
Wegen der grossen Empfindlichkeit hat sich fast ausschliesslich die Bestimmung der Reproduktionsrate( durchschnittliche Anzahl Nachkommen pro Elterntier) durchgesetzt.
Damit kommt der Beeinträchtigung der Reproduktion als chronischem Parameter die grösste Bedeutung zu.

Der Einfluss biotischer und abiotischer Umweltfaktoren auf die Toxizität von Chemikalien lässt sich an Daphnien gut verfolgen.
Es gibt einen Ringtest, genetische Unterschiede zwischen Klonen und verschiedener Ernährung der Daphnien.
Der Einfluss genetischer Unterschiede lässt sich auch an einem akuten Toxizitätstest mit Cadmiumchlorid verfolgen.
Auch die Ernährung des Muttertieres ist von Bedeutung. Werden Muttertiere mit einer doppelten Algenration gefüttert, erhöht sich die Empfindlichkeit der Nachkommen.
Auch die Fekundität wird beeinflusst: Die Anzahl Nachkommen steigt mit zunehmender Algenration. Schliesslich wirkt sich auch das Alter der Daphnien auf die Empfindlichkeit gegenüber Chemikalien aus.

Die Testtiere sollten weniger als 24 Stunden alt sein und aus einer Laborzucht stammen. Sie werden aus ungefähr 3 Wochen alten Muttertieren erhalten.
Die Daphnien werden genau definierten Wasser gehalten und während des Tests nicht gefüttert.
Je 5 Tiere werden in Kulturröhrchen (10 ml) oder Bechergläser (20 ml) bei 20 Grad im Dunkeln exponiert und pro Konzentration werden mindestens 20 Daphnien eingesetzt.
Nach Ablauf von 24 Stunden wird die Anzahl der noch schwimmfähigen Daphnien ermittelt, indem das Prüfgefäss leicht berührt wird.
Ein Wasserfloh wird dann als schwimmunfähig erklärt, wenn er innerhalb von 15 Sekunden keine Schwimbewegung mehr zeigt. In der Prüfung sind die Konzentrationen so zu wählen, dass im Bereich zwischen LC0 und LC100-Wert mindestens 3-4 Werte liegen, von denen wenigstens ein Wert unterhalb und oberhalb des LC50-Wertes liegt.
Falls die Prüfsubstanz nicht in Wasser gelöst werden kann, darf die Konzentration von Trägerstoffen(Lösungsvermittler und Hilfsstoffe zu Herstellung von Emulsionen und Suspensionen) 0,1g/L nicht übersteigen. Trägerstoffe müssen separat
 geprüft werden.
Zur graphischen Ermittlung des Lc50-Wertes werden in einem Wahrscheinlichkeitsnetz die Konzentrationen der Prüfsubstanz im Verdünnungswasser in mg/L logarithmisch auf die Abzisse, die entsprechenden Prozentzahlen immobiler Daphnien auf der Ordinate aufgetragen. Bei einer Normalverteilung der Empfindlichkeit der Tiere liegen die Punkte zwischen 16-84 % annährend auf einer Geraden.
Die Lc0 und Lc100-Werte ergeben sich direkt aus der Prüfung, während der LC50-Wert rechnerisch oder graphisch durch Interpolation aus der Dosis-Wirkungs-Kurve ermittelt wird
 

Kosmetika, Sonnenschutzmittel

1. Akute (LC50) bis chronische Studien: 14-28 d. Studien über ganzen Lebenscyclus: Erfassen von hormonaktiven Substanzen 2. Akute Studien weit verbreitet, v.a. mit Aquariumsfischen (Zebrafisch)
3.Chronische (Reproduktions)-Studien
4.Studien mit Frühstadien: early life stage tests (ELS)’
Für die Bewertung der ökotoxikologischen Wikrungen von Chemikalien sind Tests mit Fischen wichtig, da diese Wirbeltiere zu den hochentwicklten Organismen aquatischer ökosysteme gehören. Weltweit sind etwa 20000 Fischarten bekannt und die Diversität an verschiedenen Formen ist hoch.
Fische haben als wertvolle Proteinquelle eine grosse Bedeutung für die Ernährung des Menschen.
Weltweit werden jährlich etwa 70 Millionen Tonnen Fische gefangen, Fischpopulationen werden heute weltweit vor allem durch èberfischung, jedoch wegen Habitatszerstörung und der Exposition an Chemikalien und Abwasser beeinträchtig.
Aus praktischen Gründen nimmt man Jungtiere von bestimmten Fischarten. z.B. Regenbogenforelle.
Sie werden durch warmadaptierte Fische ersetzt, sie sind leicht kultivierbar und Test sind schnell durchführbar.
kurze Generationszeiten.

Zebrafische sind wegen des bekannten Erbguts in Genexpressionsstudien häufig. Sie werden wegen als Modelle für die Fischfauna  betrachtet, doch muss gleichzeitig die Aussagekraft für unsere ékosysteme, wo solche Fische nicht auftreten, mit berücksichtigt werden.
 

Chronische Effekte von Chemikalien auf Fische lassen sich in einem umfassenden Life Cycle Test erfassen, indem die Wirkungen über den ganzen Lebenszyklus beobachtet wird. Mit dem LCT lassen sich vorallem Rückschlüsse auf die Fortpflanzung, Fertilität und Qualität der Nachkommen ziehen, worin auch die Hauptbedeutung dieses chronischen Toxizitätstest liegt.

Eine bestimmte Anzahl Fische wird bei verschiedenen Konzentrationen einer Prüfsubstanz vom Embryo bis zur Geschlechtsreife und Fortpflanzung beobachtet.
Ein solcher Test dauert 12-52 Wochen. Die Tiere der folgenden F1-Generation werden mit einbezogen und mindestens bis über das Stadium der Dottersacklarve hinaus mit der Prüfsubstanz belastet. Die Schlüpf- und ¨überlebensrate, Eiproduktion, Befruchtungsrate sowie Längen- und Gewichtsentwicklung werden ermittelt, woraus sich die LOEC- und NOEC Werte ergeben

Die früheren Lebensstadien des Fisches sind gegenüber Chemikalien sehr empfindlich. Dem Early Life Stage Test kommen meist gute Voraussagekraft für den gesamten Lebenszyklus zu.
Aus Kosten und Zeitgründen sowie Gründen des Tierschutzes wird der ELST demjenigen über den ganzen Lebenszyklus resp. dem akuten Fischversuch vorgezogen.
Die Praktische Durchführung erfolgt in einem semistatischen oder Durchfluss-System.
Der Test beginnt mit befruchteten Eiern in Testgefässen und endet, bevor der Dottersack ganz resobiert ist. Temperatur und Dauer beträgt 10 grad C/ 50 Tage bei Forellen ,bei anderen Fischen 24-26 grad C/8-10 Tage und bei Zebrafischen 5-6 Tage. Mindestens 30 Eier werden in mindestens zwei Replikaten bei 5 Testkonzentration bei geregeltem Tag-/ Nacht -Ryhtmus inkubiert.
überlebensrate und Schlüpfrate werden täglich notiert und tote Individuen entfernt. Abnormes Verhalten und Aussehen (Deformation) werden ebenfalls festgehalten. Desweiteren  werden Beginn und Ende der Schlüpfzeit sowie die Larvenlänge festgehalten
 

Chronische Fischtoxizität
Im  verlängerten Fischtest wird die chronische Wirkung von Chemikalien während mindestens 14-28 Tagen bestimmt.
Dabei wird die NOEC bestimmt.
Untersucht werden Aussehen der Fische, Futteraufnahme und Schwimmverhalten. Der Test erfolgt unter standardisierten Bedingungen und die Resultate sind nur dann von Gültigkeit, wenn bestimmte Qualitätskriterien (Herkunft, Alter, Akklimatisation an Laborbedingungen, Fisch-Wasser-Verhältnis) eingehalten werden.
Im Hinblick auf die Erfassung subakuter und chronischer Wirkungen auf Fische sind aussagekräftigere Methoden erforderlich als die Mortalität und Beobachtung des Aussehens. ékonomische Gründen-> nicht durchgesetzt.

Chronische Wirkungen werden anhand von hämatologischen und blutchemischen Werten bestimmt. Weiter ist die Aufgaben der Histopathologie, histologische Gewebsuntersuchungen am getöteten Tier vorzunehmen und Veränderungen als Folge von Chemikalieneinflüssen festzustellen.
In einer solchen Untersuchung werden zu verschiedenen Zeitpunkten Stichproben von etwa fünf Tieren pro Dosisgruppe dem Versuchsansatz entnommen und histopathologisch und histochemisch untersucht.
Zur Erfassung funktioneller Veränderung werden Analysen der Zellchemie durchgeführt.
So können die Hemmung von Enzymen wie Acetylcholinesterase oder die Induktion von bestimmten Stoffwechselenzymen bestimmt werden.
Chronische Effekte lassen sich auch als Verhaltensänderungen erfassen.
Neben den Fressverhalten sind es vor allem Veränderung des Schwimmverhaltens, welche unter anderem automatisiert mit Hilfe von Videokameras registriert und Rechnerunterstützt ausgewertet werden können. Von grosser Bedeutung für chronische Effekte sind die negative Einflüsse auf die Fertilität und Reproduktion

akute Fischtoxizität
Das Prinzip der akuten Fischtoxitätsprüfung ist in der OECD Guideline203 oder im Abwassergesetz festgehalten und besteht in der Ermittlung der tödlichen Wirkung von Prüfsubstanzen auf junge Fische, nach Möglichkeit in einem Durchfluss-System.
Die prozentuale Anteile toter Fische werden entweder nach 24,48 oder 96 h bestimmt. LC0 und LC100-Werte werden direkt gemessen, während der LC50-Wert rechnerisch oder graphisch durch Interpolation aus der Dosis-Wirkungs-Kurve ermittelt word
Für die Ermittlung des LC50-WErtes werden in der Regel etwa 50-80 Testfische benötigt.
Fischtests nach dem Deutschen Abwasserabgabegesetz
Nach Wasserhaushaltgesetz und nach dem Abwassergabegesetz sind bei Abwasserleitungen in Gewässer Untersuchungen zur Schadwirkung von Inhaltsstoffen vorzunehmen. In der Abwasserüberwachung werden zudem Biotests eingesetzt.
Die Schädlichkeit der Einleitung wird unter anderem mit Fischen bestimmt. Dieser Test dient der Festlegung der Abgabehöhe: Je giftiger das Abwasser, umso teurer wird es für den Verursacher.
Der Fischtest wird mit je drei Goldorfen pro Verdünnungsstufe des Abwasser durchgeführt. Bleiben die drei Fische einer Verdünnungsstufe für 48 h am Leben, so geht dieser gesuchte Verdünnungsfaktor als ein Schädlichkeits-Index in die Berechnung der Abwassergabe mit ein, aufgrund derer die Gebühr für die Abwassergabe erhoben werden.
chronische Toxizität nicht erfasst und Speziesunterschiede nicht beachtet werden.
Der Zebrabärbling-Embryonentest ist als Ersatz für den akuten Fishctest zugelassen

Micro-/Mesocosmos: 3 to 6 Monate 1. Natürliche Biozönosen von Algen, Pflanzen, Zooplankton, Wirbellosen 2. Inkubation mit Seewasser 3. Akute und chronische Versuche. Schicksal von Chemikalien, Wirkungen auf Biozönose, Gemeinschaftseffekte, Räuber-Beute-Interaktionen 4. Messung der Erholung nach Einwirkung >Hohe Aussagekraft, doch sehr teuer

Vorteil: natürliches ékosystem

Nachteil: Aufwendig und nur 2 Wochen verfügbar. dann wäre es nicht mehr natürlich
teuer

Die Regelungen des deutschen Chemikaliengesetz  wurden 2007 durch die REACH-Regelungen ersetzt. Mit zunehmender Vermarktungsmenge steigen die Prüfanforderungen. Eine Registrierung wird bei über 1t/Jahr erforderlich, eine Evaluation bei ¨über 100T/Jahr und eine Autorisierung bei gefährlichen Stoffen (ca. 1400-2000 Stoffe). Dies gilt für 1. cancerogene, mutagene und reproduktionstoxische Stoffe 2. persistente, bioakkumulierende und toxische (PBT) Stoffe)
3. sehr persistente und sehr bioakkumulierende (vPVB-Stoffe). Auch endokrin wirksame Stoffe fallen in diese Kategorie
Bei der Registration muss ein technisches Dossier mit allgemein chemisch-physikalischen Daten und Eigenschaften der Substanz eingereicht werden.
Bei einer Menge von >10T/Jahr muss ein Chemischer Sicherheitsbericht verfasst werden.
Bei der Evaluation muss ein Dossier eingereicht werden. Vier Kategorien von Daten müssen erhoben werden. Physikalisch-chemische,toxikologische, ökotoxikologische und umweltrelevante..

Kapitel 11
Chemikalienrecht:
REACH
basiert auf der Menge
Jahresmenge.
 

Als häufigste Mass für die Zellschädigung gelten zwei Vitalitätstests mit den Fabrstoffen Neutralrot und MTT.
Dabei geht der Verlust der Zellaktivität mit der Toxizität einher. Der Neutralrotassay basiert auf der Aufnahme des Farbstoffes Neutralrot in die Zelle und dessen anschliessende Anreicherung in den Lysosomen. Neutralrot wird nur von lebenden Zellen aufgenommen und bindet als kationischer Farbstoff elektrostatisch an anionische lysosomale Bindungsstellen. Durch die NR-Aufnahme werden die Lysosomen rot gefärbt. Wird die Zell und Lysosomenmembran beeinträchtigt, kann der Farbstoff nicht mehr aufgenommen werden und die Zellen bleiben farblos.
Die Kultivierung der Zellen erfolgt in Mikrotiterplatten. Die Cytotoxizität von verschiedenen organischen Chemikalien, Organometallen und Metallen zeigt eine klare Dosisbabhängigkeit