Verbundprojekt: JPI-O Microplastic - EPHEMARE: Ökotoxikologische Effekte von Mikroplastik in marinen Ökosystemen; Vorhaben: Mikroplastik in einfachen Modell-Nahrungsketten

Plastikmaterialien sind ubiquitär in marinen Ökosystemen nachzuweisen, und ihre globale Produktion steigt weiter an. Plastik ist zumeist schlecht abbaubar, aber Verwitterungsprozesse führen zu Fragmenten, die als Mikroplastik (MP) im µm- bis mm-Bereich von Suspensions- und Sedimentfressern in Nahrungsnetze gelangen. MPs können aufgrund von Additiven (Farbstoffe, Weichmacher, Flammschutzmittel etc.) per se toxisch sein; sie können aber auch persistente Substanzen (PPs) anreichern. Das Ziel von EPHEMARE besteht darin, (1) Aufnahme, Verteilung, Verbleib und Effekte von MPs in typischen Vertretern mariner Ökosysteme sowie (2) die Rolle von MPs als Vektoren von Schadstoffen zu klären. Die ökotoxikologischen Untersuchungen basieren auf einer europaweiten Analyse von MPs und PPs, so dass ihre ökologische Relevanz auf molekularer, zellulärer, physiologischer und organismischer Ebene sichergestellt ist. EPHEMARE will Biomarker für den Nachweis von MPs bereitstellen und über Omics-Verfahren Pfade von molekularen Prozessen zu biologischen Effekten aufzeigen. Zur Validierung der Laborbefunde werden Freilandstudien in vier repräsentativen Regionen mit unterschiedlicher anthropogener Belastung durchgeführt. Das deutsche Teilprojekt führt an einem etablierten Modellorganismus, dem Zebrabärbling (Danio rerio), Untersuchungen zur Wirkung von MPs verschiedener Herkunft sowie adsorbierten Schadstoffen durch, wobei aus Tierschutzgründen vor allem mit Embryonen gearbeitet wird. Die Wirkung von direkt aus dem Wasser aufgenommenen MPs und PPs wird mit der Aufnahme entlang von einfachen Modellnahrungsketten verglichen. Als weitere tierversuchsfreie Systeme werden Zellkulturen eingesetzt, um grundlegende Prozesse der Aufnahme und Wirkung von MPs und PPs zu verstehen. Die toxikologischen Endpunkte umfassen Embryo-, Neuro-, Immun-, Cyto- und Gentoxizität sowie Teratogenität, Induktion von Cytochrom P450 und endokrine Wirkungen.