Beschreibung
Ökosysteme stehen weltweit unter zunehmendem Druck. Klimawandel, Habitatfragmentierung und invasive Arten beeinträchtigen ihre Stabilität und setzen die darin lebenden Organismen erheblich unter Stress. Diese Belastungen führen dazu, dass zusätzliche Faktoren wie Pathogene oder die wachsende Verschmutzung durch Chemikalien und Düngemittel noch leichter schädliche Wirkungen entfalten können. Bisher wird bei der Zulassung von Stoffen der Einfluss multipler Stressoren und insbesondere deren Wirkung auf das Immunsystem von Organismen kaum berücksichtigt. Dabei ist bekannt, dass Chemikalien wie Pestizide gezielt auf immunrelevante Prozesse wirken und in Kombination mit Krankheitserregern die Stabilität ganzer Ökosysteme schwächen können. Um Umweltrisiken realistisch bewerten zu können, ist es daher entscheidend, immunökotoxische Wirkmechanismen („immunotoxic modes of action“, MoA) zu identifizieren und ihre Auswirkungen auf natürliche Lebensgemeinschaften besser zu verstehen.
Ökosysteme stehen zunehmend unter Stress durch Klimawandel, Schadstoffe und Krankheitserreger – Faktoren, die das Immunsystem vieler Organismen beeinträchtigen können.
In Kooperation mit dem Fraunhofer IME Schmallenberg (Abteilung Ökotoxikologie und Abteilung Ecotoxicogenomics) und der Universität Münster (AG Kurtz; Research Group Animal Evolutionary Ecology) werden diese Wirkmechanismen im Labor untersucht und die Ergebnisse auf das Freiland übertragen. Im Rahmen des Teilprojekts am Fraunhofer IME entwickelt MSc Kirsten Germing standardisierte Methoden zur Erkennung immunotoxischer Effekte von multiplen Stressoren wie Chemikalien und Pathogenen. Als Modellspezies dienen dabei Danio rerio (Zebrabärbling) und Tribolium castaneum (Roter Reismehlkäfer).
In unserem Teilprojekt wird eine Verbindung zum Freiland hergestellt: Der Immunstatus freilebender Laufkäfer der Art Poecilus cupreus wird mit dem von Laborpopulationen sowie dem Modellorganismus T. castaneum verglichen. P. cupreus eignet sich hierfür besonders gut, da die Art in verschiedenen Lebensräumen verbreitet, ökologisch relevant, wissenschaftlich gut untersucht und unter Laborbedingungen leicht zu halten ist.
Die Labortiere werden gezielt mit immunstimulierenden und immunsuppressiven Chemikalien behandelt, deren Wirkmechanismen bekannt sind. Anschließend erfolgt eine sogenannte Challenge, bei der Pathogen-assoziierte molekulare Muster (PAMPs) injiziert werden, um das Immunsystem gezielt zu aktivieren. Die anschließenden Immunreaktionen werden auf transkriptomischer und proteomischer Ebene analysiert, um molekulare Veränderungen und relevante Parameter zu identifizieren. Diese Laborergebnisse werden mit den Immunprofilen von Freiland-Laufkäfern verglichen. So soll der immunökotoxikologische Zustand der Tiere in spezifischen Habitatsituationen bewertet und Rückschlüsse auf die Übertragbarkeit der Befunde auf andere Ökosysteme gezogen werden. Langfristig soll das Projekt außerdem ermöglichen, von der Modellspezies Tribolium castaneum und Poecilus cupreus auf weitere Käferarten und deren Immunreaktionen zu schließen – ein wichtiger Schritt, um ökologische Risiken von Chemikalien umfassender und praxisnäher zu beurteilen.
Informationen
Fördermittelgeber: Fraunhofer IME
Mitarbeiter: Erik Melchior, Martina Roß-Nickoll
Laufzeit: 2025 – 2028
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