Einfluss der endokrinen Disruptoren Bisphenol A und Bisphenol S auf das Verhalten des Modelorganismus Caenorhabditis elegans

Abstract

Trotz bestehender und zukünftiger Verordnungen der Europäischen Kommission zur Reduzierung von Bisphenol A-Emissionen werden andere Bisphenole, wie Bisphenol S, zunehmend in der Umwelt nach-gewiesen. Viele dieser Bisphenol-A-Alternativen erweisen sich als sogenannte „bedauerliche Substitutionen“ (regrettable substitutions), da sie ähnliche problematische Eigenschaften aufweisen. Daher ist es entscheidend, potenzielle Substitute auf ihre endokrin disruptiven und neurotoxischen Wirkungen um-fassend zu überprüfen, damit ihr Gefahrpotential („Hazard Potential“) eingeschätzt werden kann. Dafür ist die Entwicklung sensibler Testverfahren notwendig. Der Nematode Caenorhabditis elegans scheint dabei aufgrund des großen Spektrums an Hormonrezeptoren, seiner frequenten Lokomotion, der einfachen Handhabung und des anerkannten Umgangs in der Laborpraxis ein geeigneter Testorganismus zu sein. Dazu bietet der Verhaltensparameter als Endpunkt die Möglichkeit, die Sensibilität zu gewährleisten, weil bereits geringere Konzentrationen eingesetzt werden können, um einen messbaren Effekt zu erkennen. Entsprechend wurden in der vorliegenden Arbeit die Anzahl der Kopfbewegungen („head thrashes“) als Lokomotions- und Vitalitätsparameter sowie als zusätzlicher Parameter die Körperlänge von C. elegans bei Exposition zu BPA und BPS analysiert. Während viele Studien einen Rückgang in Körperlänge und Kopf-bewegungen nachweisen, liefert diese Arbeit komplexere Ergebnisse. Außerdem soll untersucht werden, ob C. elegans die nötigen Gene besitzt, um die Wirkung von endokrinen Disruptoren sowie neurotoxischen Schadstoffen nachweisen zu können. Zudem werden Ansätze zur automatisierten Lokomotionsauswertung der head thrashes mithilfe von Python vorgestellt.

Despite existing and future European Commission regulations to reduce bisphenol A emissions, other bisphenols, such as bisphenol S, are increasingly being detected in the environment. Many of these bisphenol A alternatives turn out to be regrettable substitutions, as they have similar problematic properties. It is therefore crucial to test potential substitutes for their endocrine disrupting and neurotoxic effects so that their hazard potential can be assessed. To investigate these bisphenols and endocrine disruptors, the development of more sensitive test methods is necessary. The nematode Caenorhabditis elegans and a test method with a behavioral parameter offer a promising option. This requires the development of sensitive test methods. The nematode Caenorhabditis elegans appears to be a suitable test organism due to its large spectrum of hormone receptors, its simple handling and its recognized handling in laboratory practice. In addition, the behavioral parameter as an endpoint offers the possibility of ensuring sensitivity, because even low concentrations can have an effect on behavior. Accordingly, the present study analyzed the number of head thrashes as a locomotion and vitality parameter and, as an additional parameter, the body length for C. elegans being exposed to BPA and BPS. While many studies show a decrease in body length and head movements, this study provides more complex results. In addition, it will be investigated whether C. elegans possesses the necessary genes to detect the effects of endocrine disruptors and neurotoxic pollutants. In addition, approaches for automated locomotion analysis of head thrashes using Python will be presented.