Wie beeinflusst Wasser unser Nervensystem?

Das Motto des diesjährigen Weltwassertages am 22.03.2017 lautete „Abwasser – die ungenutzte Ressource. Der Aktionstag sollte den Fokus auf die Aufbereitung des Abwassers, also die Erkennung, Bewertung und Eliminierung/Minimierung von Schadstoffen, als Voraussetzung zur nachhaltigen Nutzung der Ressource Wasser richten. In dieser Hinsicht spielt der Eintrag anthropogener Spurenstoffe wie Arzneimittel, Kosmetika oder Flammschutzmittel eine wesentliche Rolle. Angesichts der Vielzahl an Chemikalien, die im Wasserkreislauf mittlerweile auch in geringsten Mengen chemisch nachgewiesen werden können, gibt es immer mehr Stoffe, die derzeit toxikologisch noch nicht vollständig bewertet sind. Bei diesen Stoffen greift ein Vorsorgewert des Umweltbundesamtes: Der Gesundheitliche Orientierungswert (GOW). Der GOW orientiert sich an Wirkmechanismen und Strukturmerkmalen bekannter Substanzen hinsichtlich Gentoxizität, Neurotoxizität und endokrinen Effekten. Erst wenn neue toxikologische Daten verfügbar sind, kann eine umfassendere Bewertung vorgenommen werden. Dieser Ansatz wurde in der Fördermaßnahme RiSKWa des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Verbundprojekt „Tox-Box (02WRS1271) im Hinblick auf eine Batterie von geeigneten Testverfahren untersucht und weiterentwickelt. Im Fokus stand die Erstellung eines Leitfadens für das gefährdungsbasierte Risikomanagement von Spurenstoffen in Trinkwasser. Als ein Ergebnis zeigte sich, dass speziell für den Endpunkt Neurotoxizität noch umfassende Entwicklungsarbeit zu leisten ist.

Am 01.03.2017 ist das vom BMBF geförderte Verbundprojekt „NeuroBox als Anschlussprojekt gestartet. In sechs Teilprojekten wird bis Anfang 2020 eine praxisorientierte Testbatterie zur Erfassung anthropogener Spurenstoffe und deren Bewertung hinsichtlich schädigender Wirkung auf das Nervensystem entwickelt. Ein solcher Lösungsansatz ist im Hinblick auf die Zunahme von neurodegenerativen Erkrankungen und der eingeschränkten Therapiemöglichkeiten von großer Bedeutung. Zur Untersuchung und sicheren Bewertung des Einflusses chemischer Substanzen auf die komplexen Funktionen des Nervensystems müssen möglichst viele unterschiedliche Zellarten aus dem Nervensystem berücksichtigt werden. Dies erfordert die Weiterentwicklung der aktuellen Teststrategien. Durch die Einbeziehung neuer zentraler toxikologischer Endpunkte und die Kombination von öko- und humantoxikologischen Endpunkten kann der gesamte Wasserkreislauf berücksichtigt, komplexe Wirkmechanismen identifiziert und wissenschaftlich sichere Gesundheitliche Orientierungswerte abgeleitet werden.

Neuroaktive Substanzen sind infolge ihrer Allgegenwärtigkeit auch von ökologischer Relevanz. Sie beeinflussen beispielsweise die Reproduktion von Fischen und Wirbellosen. Die Eier und Jungstadien des Zebrabärblings (Danio rerio) dienen seit über 20 Jahren als Modellorganismus für die Beurteilung des toxischen und teratogenen Potenzials von Chemikalien bei Wirbeltieren. Dies bietet die Möglichkeit, Entwicklungs- und Neurotoxizität in einem einzigen Testverfahren zu untersuchen und zu bewerten. Die Betrachtung von Mischungen potentiell neurotoxischer Substanzen gestattet eine Verbesserung der bisherigen Einzelstoffbewertung, da die toxische Wirkung einzelner Substanzen in Mischungen maskiert sein kann. Neben dem Zebrabärbling werden auch Stammzellen von Mensch und Maus für den Nachweis neuroentwicklungstoxischer Endpunkte eingesetzt.

Die Erweiterung der bisherigen Teststrategie zur Erkennung und Bewertung relevanter neurotoxischer Substanzen im Wasserkreislauf ist damit das erklärte Ziel des Verbundprojektes NeuroBox. Auf dieser Grundlage können Wasserversorger und Behörden zukünftig schneller und wissenschaftlich basiert Maßnahmen zur nachhaltigen Verbesserung der Trinkwasserversorgung ergreifen.

Das Verbundprojekt „NeuroBox wird im Rahmen der Fördermaßnahme Risikomanagement von neuen Schadstoffen und Krankheitserregern im Wasserkreislauf (RiSKWa) im Förderschwerpunkt Nachhaltiges Wassermanagement (NaWaM) vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Kontakt
Dr. Tamara Grummt, Dr. Claudia Strobel, Jochen Kuckelkorn
Umweltbundesamt
Toxikologie des Trinkwassers und Badebeckenwassers
Heinrich-Heine-Str. 12
08645 Bad Elster
tamara.grummt@uba.de, claudia.strobel@uba.de, jochen.kuckelkorn@uba.de