The project goal was to support the regulatory acceptance of data generated with the OECD Acute Fish Embryo Toxicity Test (TG 236) as alternative method to the OECD Acute Fish Toxicity Test (TG 203). TG 236 is an important contribution to animal welfare in chemical safety assessment in Europe but also worldwide. Results of the project are directly used within OECD project 2.54 on the Development of a Guidance Document for an Integrated Approach to Testing and Assessment of Acute Fish Toxicity. Specific results: (1) the knowledge on xenobiotic transformation capacities in zebrafish embryos, juveniles and adults is fragmentary. Therefore, transfer of biotransformation data from juvenile fish to adult fish does not appear justified. (2) The chorion is no barrier for uncharged industrial chemicals of a molecular size of 3,000 – 4,000 Da. Veröffentlicht in Texte | 94/2020.
Zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie (2000/60/EG) sind in der Oberflächengewässer-Verordnung (OGewV) für Schadstoffe Umweltqualitätsnormen (UQN) festzulegen. Für viele Spurenstoffe ist eine realitätsnahe UQN-Ableitung nicht möglich, da valide Testergebnisse fehlen. In Teilvorhaben A wurden Daten für umweltrelevante Schadstoffe anhand ökotoxikologischen Standardtests (Algen-, Daphnien-, Fischeitest) erhoben und Vorschläge für Umweltqualitätsnormen (UQN-V) abgeleitet. Im Teilvorhaben B wurden Untersuchungen zu chronischen, subletalen Wirkungen des Antidiabetikums Metformin sowie Guanylurea an Regenbogenforellen (Oncorhynchus mykiss) über 28 Tage durchgeführt und UQN-V abgeleitet. Veröffentlicht in Texte | 233/2020.
Im Juli 2013 wurde der akute Fischembryotest (FET) als OECD-Richtlinie 236 anerkannt. Der FET stellt damit die erste voll validierte Alternativmethode im Rahmen des OECD-Testrichtlinienprograms im Bereich der Ökotoxikologie dar. Die praktische Anwendbarkeit wurde jedoch seitdem hinsichtlich mehrerer Aspekte diskutiert, die im vorliegenden Bericht adressiert werden: Im Hinblick auf die potentielle Barrierefunktion der Eihülle des Zebrabärblings konnte eine Molekulargröße von 3000 - 4000 Da für die freie Passage ungeladener Moleküle identifiziert werden. Das Limit für die Passage geladener Moleküle ist geringer. DMSO-Konzentrationen >= 0,1 % reduzieren die Barrierefunktion weiter. Embryonen, juvenile und erwachsene Zebrabärblinge sind im Hinblick auf ihre Biotransformation unterschiedlich gut untersucht; insgesamt ist unser Wissen ungenügend. Wann immer die Biotransformation in Embryonen genauer betrachtet wurde, konnte sie zumindest qualitativ nachgewiesen werden. Die Übertragung von Daten zu juvenilen Fischen auf erwachsene und umgekehrt ist genauso unmöglich wie die Übertragung von Daten von Säugetieren auf Fische. Die Analyse eines historischen Datensatzes zur akuten Fischtoxizität, der bereits als Grundlage für die Bewertung der Eignung des FET gedient hatte, ging von 2936 Studien mit Daten zu 1842 Substanzen aus. Die Anwendung der gleichen Filter, die von der ECHA für den FET angesetzt wurden, führte zum Ausschluss von 65,4 % der Studien bzw. 81,8 % der Substanzen. Die Daten des vorliegenden Berichts werden in das OECD-Projekt Nr. 254 ("Guidance Document on an Integrated Approach on Testing and Assessment for Fish Acute Toxicity Testing" - Integration of the Fish Embryo Test into the Threshold Approach") integriert. Quelle: Forschungsbericht
Die Umweltverträglichkeit von Bauprodukten, die in Kontakt mit Regen- oder Sickerwasser kommen, wurde durch Kombination normierter Elutions- (DSLT, Perkolationstest) und Ökotoxizitätstests (Algen, Daphnien, Fischeier, Leuchtbakterien) sowie Gentoxizitätstests (Ames, umu) untersucht. Ziel des Projektes war es einerseits, einen Beitrag zur Harmonisierung der Prüfmethoden unter CEN/TC 351 zu leisten und andererseits potentielle Produktgruppen, die sich für die Umweltzeichenvergabe des Blauen Engels eignen würden, zu erkennen. Durch umfangreiche qualitative und quantitative chemische Analysen (u. a. GC-MS- sowie LC-MS-Screening) wurden einige der freigesetzten Stoffe identifiziert und anhand von Literaturdaten ökotoxikologisch charakterisiert. Insgesamt wurden 34 Bauprodukte (Dachbahnen, Lacke, Wood-Plastic-Composites, Pflasterfugenmörtel, Korkgranulate, Schaumglasschotter, Wegedecken, Dichtmassen) untersucht. Hierbei wurden insbesondere bei den Fugenmörteln und Korkgranulaten sehr hohe Ökotoxizitäten (bis LID = 16384 bei den Fugenmörteln und LID = 24578 bei den Korkgranulaten) beobachtet. Algen- und Leuchtbakterientests waren in der Regel deutlich empfindlicher als der Daphnien- und Fischeitest. Die untersuchten Dachbahnen, Lacke, Wood-Plastic-Composites und Schaumglasschotter zeigten hingegen keine oder nur sehr geringe Ökotoxizitäten. Zur Qualitätssicherung und Validierung wurde ein Europäischer Ringversuch gemäß den Vorgaben der DIN ISO 5725 organisiert, durchgeführt und ausgewertet. Hierzu wurde ein Fugenmörtel als flächiges Produkt im DSLT und als gebrochenes körniges Produkt im Perkolationstests eluiert und die Eluate nachfolgend in den 29 teilnehmenden Laboren hinsichtlich ihrer Ökotoxizität untersucht. Hierbei wurden insgesamt plausible Ergebnisse und gute (<50 %) bis sehr gute (<20 %) Reproduzierbarkeiten erzielt. Es wird empfohlen, für die Produktgruppen Dachbahnen, Kunstrasen und Sportböden sowie Fugenmörtel Vergabekriterien für den Blauen Engel zu entwickeln. Quelle: Forschungsbericht
Projektziel war die Entwicklung eines Konzeptes, um Nanomaterialien (NM) hinsichtlich ihrer Ökotoxizitat für Algen, Daphnien, und den Fischembryo zu gruppieren. Dabei wurden fünf Arbeitsschritte durchlaufen: (i) Auswahl von insgesamt 14 NM, die sich auf die Materialtypen Ag, ZnO, TiO2, CeO2, und Cu aufteilten; (ii) umfassende physikalischĄ-chemische Charakterisierung aller Materialien in Wasser und den drei Testmedien; (iii) Entwicklung von Hypothesen zur erwarteten Ökotoxizitat; (iv) ökotoxikologische Testung aller NM in den drei ausgewählten Testsystemen; (v) Erprobung verschiedener Gruppierungsänsatze auf Basis der physikalischĄ-chemischen Parameter (PCParameter), die als relevant für die aquatische Ökotoxizitat identifiziert worden waren. Als relevant wurden Morphologie, Stabilität (Ionenfreisetzung, Kristallstruktur) und die Ökotoxizitat der chemischen Verbindung identifiziert und darauf basierend ein Schema zur Gruppierung vorgeschlagen. Es ist jedoch nicht auszuschließen, dass weitere Parameter zu berücksichtigen sind. Es zeigte sich weiterhin, dass keine sinnvolle Gruppierungshypothese auf einem einzelnen PCĄ-Parameter beruhen kann. Für eine sinnvolle Gruppierung ist ein Set von Parametern notwendig. Um das vorgeschlagene Gruppierungskonzept im Hinblick auf die regulatorische Anwendung zukünftig weiterzuentwickeln sind folgende Aspekte zu berücksichtigen: (i) gezielte Berücksichtigung von Oberflächenmodifikationen, die bewusst bei dem Projekt ausgeschlossen worden waren; (ii) Ersatz des Fischembryotests aufgrund seiner geringen Sensitivität; (iii) Anpassung der Methoden zur Bestimmung der Oberflächenreaktivitat, da keine Übereinstimmung zwischen den entsprechenden Messwerten und der Ökotoxizitat ermittelt wurde; (iv) die Kinetik ausgewählter PCĄ-Parameter (Agglomerationsverhalten; ZetaĄ-Potential, Reaktivität, Löslichkeit) im Test. Ferner wird eine größere Anzahl an ECĄ-Werten benötigt, um die Aussagekraft der Statistik zu erhöhen. Quelle: Forschungsbericht
Projektziel war die Entwicklung eines Konzeptes, um Nanomaterialien (NM) hinsichtlich ihrer Ökotoxizitat für Algen, Daphnien, und den Fischembryo zu gruppieren. Dabei wurden fünf Arbeitsschritte durchlaufen: (i) Auswahl von insgesamt 14 NM, die sich auf die Materialtypen Ag, ZnO, TiO2, CeO2, und Cu aufteilten; (ii) umfassende physikalischĄ-chemische Charakterisierung aller Materialien in Wasser und den drei Testmedien; (iii) Entwicklung von Hypothesen zur erwarteten Ökotoxizitat; (iv) ökotoxikologische Testung aller NM in den drei ausgewählten Testsystemen; (v) Erprobung verschiedener Gruppierungsänsatze auf Basis der physikalischĄ-chemischen Parameter (PCParameter), die als relevant für die aquatische Ökotoxizitat identifiziert worden waren. Als relevant wurden Morphologie, Stabilität (Ionenfreisetzung, Kristallstruktur) und die Ökotoxizitat der chemischen Verbindung identifiziert und darauf basierend ein Schema zur Gruppierung vorgeschlagen. Es ist jedoch nicht auszuschließen, dass weitere Parameter zu berücksichtigen sind. Es zeigte sich weiterhin, dass keine sinnvolle Gruppierungshypothese auf einem einzelnen PCĄ-Parameter beruhen kann. Für eine sinnvolle Gruppierung ist ein Set von Parametern notwendig. Um das vorgeschlagene Gruppierungskonzept im Hinblick auf die regulatorische Anwendung zukünftig weiterzuentwickeln sind folgende Aspekte zu berücksichtigen: (i) gezielte Berücksichtigung von Oberflächenmodifikationen, die bewusst bei dem Projekt ausgeschlossen worden waren; (ii) Ersatz des Fischembryotests aufgrund seiner geringen Sensitivität; (iii) Anpassung der Methoden zur Bestimmung der Oberflächenreaktivitat, da keine Übereinstimmung zwischen den entsprechenden Messwerten und der Ökotoxizitat ermittelt wurde; (iv) die Kinetik ausgewählter PCĄ-Parameter (Agglomerationsverhalten; ZetaĄ-Potential, Reaktivität, Löslichkeit) im Test. Ferner wird eine größere Anzahl an ECĄ-Werten benötigt, um die Aussagekraft der Statistik zu erhöhen. Quelle: Forschungsbericht
Zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie (2000/60/EG) sind in der Oberflächengewässerverordnung (OGewV) für neue flussgebietsspezifische Schadstoffe Umweltqualitätsnormen (UQN, EQS) festzulegen. Für viele Spurenstoffe ist eine realitätsnahe UQN-Ableitung nicht möglich, da valide Testergebnisse fehlen. Zur Risikoabschätzung relevanter Stoffe müssen somit einerseits bereits vorhandene Daten auf Validität überprüft, andererseits Datenlücken mithilfe von Biotests geschlossen werden. Im Teilvorhaben A wurden valide Daten für ausgewählte, umweltrelevante Schadstoffe anhand von Literaturrecherchen und ökotoxikologischen Standardtests (Algen-, Daphnien-, Fischeitest) erarbeitet und Vorschläge für Umweltqualitätsstandards abgeleitet. Für die folgenden Stoffe wurden EQS vorgeschlagen: 4-Aminoantipyrin (Metabolit von Metamizol), Amisulprid, Bisoprolol, Clindamycin, Clindamycinsulfoxid und N-Desmethylclindamycin (Metaboliten), Gabapentin, Metformin und Guanylurea (Transformationsprodukt), Lamotrigin, Oxipurinol (Metabolit von Allopurinol), Torsemid, Valsartansäure, Venlafaxin und O-Desmethylvenlafaxin (Metabolit), Methoxymethyltriphenylphosphoniumchlorid, 1,4-Dioxan, Desethylterbutryn und Terbutrynsulfoxid (Transformationsprodukte von Terbutryn und Cybutryn). Als potenziell gewässerrelevant können die Stoffe Venlafaxin, Clindamycin, N-Desmethylclindamycin, Metformin (siehe Teilvorhaben B) und Desethylterbutryn eingestuft werden, d. h. eine Schädigung der aquatischen Biozönose ist nicht auszuschließen. Im Teilvorhaben B wurden Untersuchungen zu chronischen, subletalen Wirkungen des Antidiabetikums Metformin sowie Guanylurea an Regenbogenforellen (Oncorhynchus mykiss) durchgeführt. In zwei separaten Versuchsansätzen wurden subadulte Regenbogenforellen über 28 Tage Konzentrationen von 0,1-1.000 (my)g/L der jeweiligen Testsubstanz ausgesetzt. Im Anschluss an die Exposition erfolgten eine Bestimmung von Biomarkern und klinisch-chemischen Parametern sowie hämatologische Untersuchungen zur Erfassung des allgemeinen Gesundheitszustandes der Fische. Ausgewählte Organe der Testtiere wurden einer histopathologischen Untersuchung unterzogen. Zudem erfolgte eine histologische Bestimmung der Reifegrade männlicher Gonaden. In einem dritten Versuch wurden juvenile Regenbogenforellen im Alter von 44 Tagen nach dem Schlupf Konzentrationen von 0,1-1.000 (my)g/L Metformin ausgesetzt. Schwerpunkt dieser Studie war die Überprüfung eines möglichen Effektes von Metformin auf die Gonadenentwicklung in dieser hierfür besonders sensiblen Lebensphase. Die Untersuchungsergebnisse weisen auf eine Beeinflussung des Hormonsystems subadulter, männlicher Regenbogenforellen nach Metformin-Exposition hin. Von den Veränderungen wird insbesondere der Nachweis einer zwar geringen, aber signifikante Induktion von Vitellogenin als ein eindeutig auf die Metformin-Exposition zurückzuführender Effekt interpretiert. Nach Exposition in Guanylurea wurden bei adulten Regenbogenforellen beiderlei Geschlechts signifikante Veränderungen der Sexualhormone nachgewiesen. Die Werte ließen jedoch keine klare Tendenz oder Dosis-Wirkungsbeziehung erkennen, sodass sie im Rahmen einer Risikobewertung keine Berücksichtigung finden. Weder Metformin, noch Guanylurea führten zu pathologischen Veränderung der Fischorgane oder zu eindeutigen, auf die Testsubstanzen zurückzuführende hämatologische und klinisch-chemische Veränderungen. Eine Metformin-Exposition juveniler Lebensstadien von Regenbogenforellen hatte keinen eindeutigen Einfluss auf die Geschlechtsdifferenzierung und Gonadenentwicklung der Tiere. Zusammenfassend ergaben die im Rahmen der Studie erhobenen Befunde Hinweise auf eine negative Beeinflussung der Fischgesundheit durch Metformin und Guanylurea. Zur Ableitung eines ökotoxikologischen Schwellenwertes für Metformin werden die Veränderungen der Vitellogenin-Konzentrationen bei männlichen Regenbogenforellen herangezogen. Die NOEC hinsichtlich der Vitellogenin-Induktion lag mit 50 (my)g/L im Bereich der maximal in Oberflächengewässern gemessenen Metformin-Konzentrationen. Damit ist Metformin als gewässerrelevanter Spurenstoff einzustufen. Quelle: Forschungsbericht
Zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie (2000/60/EG) sind in der Oberflächengewässerverordnung (OGewV) für neue flussgebietsspezifische Schadstoffe Umweltqualitätsnormen (UQN, EQS) festzulegen. Für viele Spurenstoffe ist eine realitätsnahe UQN-Ableitung nicht möglich, da valide Testergebnisse fehlen. Zur Risikoabschätzung relevanter Stoffe müssen somit einerseits bereits vorhandene Daten auf Validität überprüft, andererseits Datenlücken mithilfe von Biotests geschlossen werden. Im Teilvorhaben A wurden valide Daten für ausgewählte, umweltrelevante Schadstoffe anhand von Literaturrecherchen und ökotoxikologischen Standardtests (Algen-, Daphnien-, Fischeitest) erarbeitet und Vorschläge für Umweltqualitätsstandards abgeleitet. Für die folgenden Stoffe wurden EQS vorgeschlagen: 4-Aminoantipyrin (Metabolit von Metamizol), Amisulprid, Bisoprolol, Clindamycin, Clindamycinsulfoxid und N-Desmethylclindamycin (Metaboliten), Gabapentin, Metformin und Guanylurea (Transformationsprodukt), Lamotrigin, Oxipurinol (Metabolit von Allopurinol), Torsemid, Valsartansäure, Venlafaxin und O-Desmethylvenlafaxin (Metabolit), Methoxymethyltriphenylphosphoniumchlorid, 1,4-Dioxan, Desethylterbutryn und Terbutrynsulfoxid (Transformationsprodukte von Terbutryn und Cybutryn). Als potenziell gewässerrelevant können die Stoffe Venlafaxin, Clindamycin, N-Desmethylclindamycin, Metformin (siehe Teilvorhaben B) und Desethylterbutryn eingestuft werden, d. h. eine Schädigung der aquatischen Biozönose ist nicht auszuschließen. Im Teilvorhaben B wurden Untersuchungen zu chronischen, subletalen Wirkungen des Antidiabetikums Metformin sowie Guanylurea an Regenbogenforellen (Oncorhynchus mykiss) durchgeführt. In zwei separaten Versuchsansätzen wurden subadulte Regenbogenforellen über 28 Tage Konzentrationen von 0,1-1.000 (my)g/L der jeweiligen Testsubstanz ausgesetzt. Im Anschluss an die Exposition erfolgten eine Bestimmung von Biomarkern und klinisch-chemischen Parametern sowie hämatologische Untersuchungen zur Erfassung des allgemeinen Gesundheitszustandes der Fische. Ausgewählte Organe der Testtiere wurden einer histopathologischen Untersuchung unterzogen. Zudem erfolgte eine histologische Bestimmung der Reifegrade männlicher Gonaden. In einem dritten Versuch wurden juvenile Regenbogenforellen im Alter von 44 Tagen nach dem Schlupf Konzentrationen von 0,1-1.000 (my)g/L Metformin ausgesetzt. Schwerpunkt dieser Studie war die Überprüfung eines möglichen Effektes von Metformin auf die Gonadenentwicklung in dieser hierfür besonders sensiblen Lebensphase. Die Untersuchungsergebnisse weisen auf eine Beeinflussung des Hormonsystems subadulter, männlicher Regenbogenforellen nach Metformin-Exposition hin. Von den Veränderungen wird insbesondere der Nachweis einer zwar geringen, aber signifikante Induktion von Vitellogenin als ein eindeutig auf die Metformin-Exposition zurückzuführender Effekt interpretiert. Nach Exposition in Guanylurea wurden bei adulten Regenbogenforellen beiderlei Geschlechts signifikante Veränderungen der Sexualhormone nachgewiesen. Die Werte ließen jedoch keine klare Tendenz oder Dosis-Wirkungsbeziehung erkennen, sodass sie im Rahmen einer Risikobewertung keine Berücksichtigung finden. Weder Metformin, noch Guanylurea führten zu pathologischen Veränderung der Fischorgane oder zu eindeutigen, auf die Testsubstanzen zurückzuführende hämatologische und klinisch-chemische Veränderungen. Eine Metformin-Exposition juveniler Lebensstadien von Regenbogenforellen hatte keinen eindeutigen Einfluss auf die Geschlechtsdifferenzierung und Gonadenentwicklung der Tiere. Zusammenfassend ergaben die im Rahmen der Studie erhobenen Befunde Hinweise auf eine negative Beeinflussung der Fischgesundheit durch Metformin und Guanylurea. Zur Ableitung eines ökotoxikologischen Schwellenwertes für Metformin werden die Veränderungen der Vitellogenin-Konzentrationen bei männlichen Regenbogenforellen herangezogen. Die NOEC hinsichtlich der Vitellogenin-Induktion lag mit 50 (my)g/L im Bereich der maximal in Oberflächengewässern gemessenen Metformin-Konzentrationen. Damit ist Metformin als gewässerrelevanter Spurenstoff einzustufen. Quelle: Forschungsbericht
Das Projekt "Expertentreffen zum New OECD-Guideline-Proposal on Fish Embryo Toxicity Test with Danio rerio am 16.7.04 in Berlin Reisekostenübernahme Prof. Nagel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltbundesamt durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Toxizitätstests (DarT und ELST)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Hydrobiologie durchgeführt. Für die Prüfung der Ökotoxizität von Chemikalien im Rahmen des Chemikalien- und des Pflanzenschutzgesetzes werden akute, verlängerte und chronische Fischtests eingesetzt. Für die Chemikalienprüfung steht mit dem Embryo-Test mit dem Zebrabärbling (DarT - Danio rerio Toxizitäts-Test) und für die Abwasserprüfung mit dem Fischei-Test, in dem ebenfalls Embryonen des Zebrabärblings eingesetzt werden, Alternativen für akute Tests zur Verfügung. Für verlängerte und chronische Fischtests gibt es jedoch noch keine Ersatzmethoden. Versuche mit Embryonen von Wirbeltieren (Embryokultur) zählen nach dem Tierschutzgesetz zu den schmerzfreien in vitro-Methoden (Organkultur) und sind als Ersatzmethode anerkannt. Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines Verfahrens, das die Aussagefähigkeit ökotoxikologischer Untersuchungen mit Fischembryonen erweitert und dadurch auch einen Ersatz von verlängerten bzw. chronischen Fischtests ermöglicht. Toxische Effekte von Umweltchemikalien können unmittelbar oder mittelbar zu einer Veränderung von Genexpressionsmustern führen. Durch Analyse dieser Genexpressionsmuster in Embryonen des Zebrabärblings soll ein geeignetes Vorhersagemodell für die verlängerte und chronische Fischtoxizität entwickelt werden. Hierzu werden mit Hilfe von zwei Modellsubstanzen (3,4-Dichloranilin, Cadmiumchlorid) unter Verwendung eines Zebrabärblings Oligo-Array mit 14 000 unabhängigen Gensequenzen zunächst geeignete sensitive Marker-Gene identifiziert (d.h. Gene, die bei Exposition mit Chemikalien induziert oder reprimiert sind). Mit Hilfe ausgewählter Marker-Gene wird dann ein Testsystem auf Basis einer RT-PCR entwickelt und für die Analyse weiterer Testchemikalien eingesetzt. Hierzu werden 15-20 Testchemikalien ausgewählt, für die bereits Daten aus verlängerten und chronischen Fischtests vorliegen. Außerdem werden Genexpressionsmuster von exponierten Embryonen, Larval- und Juvenilstadien verglichen. Durch die vorgesehenen Untersuchungen soll eine Korrelation zwischen Genexpressionsmustern im Embryo und toxischen Effekten in verlängerten und chronischen Fischtests hergestellt werden. Auf Basis dieser Korrelation soll ein Vorschlag für eine Prüfrichtlinie erarbeitet werden, die den Ersatz von verlängerten und chronischen Fischtests durch einen Genexpressions-Danio rerio-Embryotest (Gen-DarT) ermöglichen soll.