Jak ścieki wpływają na ryby

Celem projektu "Fishing for markers of effluent exposure using metabolomics" (FISHMETABOLOME) było opracowanie zestawu testów biochemicznych umożliwiających zidentyfikowanie markerów znakujących narażenie na działanie wód odpływowych oraz skutki tego działania dla populacji ryb. Badacze przyjrzeli się przede wszystkim zmianom w metabolitach osocza krwi ryb i zidentyfikowali markery służące do monitorowania narażenia ryb na działanie toksycznych substancji zanieczyszczających.


Dojrzałą płciowo płoć (Rutilus rutilus) wystawiono na działanie skażonych wód odpływowych z oczyszczalni ścieków lub czystej wody kontrolnej. Po 15 dniach ryby poddano znieczuleniu i pobrano od nich osocze krwi i tkanki do analizy.


Próbki osocza krwi wyekstrahowano z użyciem technik opracowanych w ramach projektu, a następnie poddano je profilowaniu metodą spektrometrii mas. Markery chemiczne i biochemiczne narażenia na działanie wód odpływowych zidentyfikowano i porównano ze spektrum mas z bazy danych lub z czystymi próbkami normatywnymi.


Wyniki dowiodły istnienia wyraźnych różnic między osobnikami kontrolnymi, a tymi wystawionymi na działanie wód odpływowych. Różnice dało się zaobserwować w osoczu krwi, próbkach tkanek pobranych z gonad, nerek i wątroby. Dowiodły one znaczących zmian w składzie chemicznym tkanki ryb narażonych na działanie tych wód.


Wśród substancji zanieczyszczających gromadzących się w tkankach ryb znalazły się związki zaburzające gospodarkę hormonalną i mieszanka licznych związków farmaceutycznych. Analiza metabolitów wykazała zaburzenia szlaków eikozanoidów, steroidów, serotoniny, kwasów żółciowych, karnityny i sfingozyny. Część z tych zaburzeń metabolicznych można powiązać z obecnością chemicznych czynników stresowych w tkance ryb.


Zespół FISHMETABOLOME dowiódł, że czułe nieukierunkowane techniki profilowania chemicznego można zastosować do wykrywania mieszanek składników zanieczyszczających i czynników zakłócających kluczowe szlaki metaboliczne w tkance ryb. Narażenie na działanie wód odpływowych spowodowało zakłócenia kilku fundamentalnych szlaków sygnałowych u ryb, w tym tych odpowiadających za transport jonów, funkcje odpornościowe i rozmnażanie.


Zaobserwowano także obniżenie poziomu androgenu i podniesienie poziomu metabolitów serotoniny, co wskazuje na potencjalny wpływ na reprodukcję i układ nerwowy narażonych ryb. W związku z tym podejście nieukierunkowane może okazać się niezwykle przydatne w badaniu skutków zdrowotnych oraz występowania substancji skażających występujących u ryb narażonych na działanie wód odpływowych.


Działania przeprowadzone w ramach projektu FISHMETABOLOME dostarczyły narzędzi i technik do badania wpływu zanieczyszczonego środowiska na organizmy wodne. Dzięki nim wiemy, że ryby zasiedlające akweny skażone wodami odpływowymi są wysoce podatne na działanie kilku związków farmaceutycznych, które nie pozostają bez wpływu na zachowanie, układ odpornościowy i rozmnażanie.