Cyanobakterien - eine unterschätzte Gefahr in unseren Gewässern?

News: Cyanobakterien - eine unterschätzte Gefahr in unseren Gewässern?

Viel Sonnenschein und überdüngte Gewässer lassen Cyanobakterien, die auch als Blaualgen bekannt sind, hervorragend wachsen und 'aufblühen'. Dabei geben sie Giftstoffe ab, die in einigen Fällen schon zum Tod bei Tier und Mensch geführt haben. Aber völlig wehrlos sind höhere Zellen nicht gegen die Toxine. Sie versuchen, sich mit Hilfe bestimmter Enzyme zu wehren.

Der zunehmende Eintrag von Nährstoffen aller Art in unsere Gewässer begünstigt die Massenentwicklung von Cyanobakterien. Die blaugrüne Schicht kann mehrere Zentimeter Dicke erreichen. Sie wird von Millionen dieser Kleinstlebewesen gebildet. In den Berliner und Brandenburger Seen ist sie keine Seltenheit. Bei günstiger Witterung kommt es vor allem in den Sommermonaten zu einer explosionsartigen Vermehrung dieser Bakterien. Das ruft Sauerstoffmangelzustände im Gewässer hervor und verdirbt durch unappetittliches Erscheinungsbild und üblen Geruch auch den Badespaß.

Forscher konnten in den letzten Jahren nachweisen, daß diese Organismen eine Reihe unterschiedlicher Gifte (Toxine) bilden und eine bisher unterschätzte Gefahr für Tiere, Pflanzen und auch für die Trinkwasserversorgung darstellen.

Bereits 1879 wurde in Australien ein Viehsterben mit Cyanobakterien in Verbindung gebracht, die in Tränken auftraten. In den letzten Jahren mehrten sich Berichte, wonach Kühe, Schafe oder Hunde an diesen Giften gestorben sind. 1997 meldete die englische "THE TIMES" das Sterben der königlichen Schwäne auf der Themse bei Oxfordshire, das Cyanobakterien verursacht haben. Auch der Mensch ist betroffen – nicht nur als Badegast. Sogar Todesfälle sind bekannt – Dialysepatienten in Brasilien starben während der Behandlung an mit Blaulagengiften kontaminiertem Wasser.

Untersuchungen am Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) zeigten, daß schon bei geringer Konzentration dieser Blaualgengifte im Wasser Fische ihre Tag-Nacht-Rythmik ändern, Wachtumsverzögerungen bei Fischembryonen auftreten können und, allerdings nur bei sehr hohen Konzentrationen, Fischeier irreparablen Schaden nehmen.

In der Arbeitsgruppe Ökotoxikologie des Zentralen Chemielabors des IGB hat Stephan Pflugmacher mit seinem Team weiterführende Fragestellungen rund um die Cyanobakteriengifte aufgegriffen. Die Toxine, besonders das Microcystin-LR, sind relativ grosse Moleküle, die aus einem Ring von sieben Aminosäuren bestehen. Ob solch große Moleküle überhaupt in den Organismus eindringen können, wurde mit radioaktiv-markiertem Microcystin-LR in Fischeiern und aquatischen Pflanzen untersucht. Das Ergebnis: Bereits nach wenigen Stunden konnte in den Fischeiern und in den Pflanzen das Toxin nachgewiesen werden.

Die Aufnahme von Giften löst in den Zellen Abwehrreaktionen verschiedenster Art aus, darunter eine verstärkte Aktivität sogenannter detoxierender Enzymsysteme (beispielsweise der Glutathion S-Transferase). Diese Enzyme machen das Toxin durch Ankoppeln von anderen zelleigenen Molekülen wasserlöslicher. Ist dies geschehen, kann die gebildete Verbindung weiter abgebaut oder leichter ausgeschieden werden.

In den Fischeiern und den untersuchten Wasserpflanzen wurde nach Verabreichung des giftigen Microcystin-LR deutlich eine Aktivierung der Glutathion S-Transferase festgestellt. Dieses Enzym koppelt in der Zelle das Glutathion, ein zelleigenes Tripeptid (aus den Aminosäuren Glycin, Cystein und Glutaminsäure) an einen meist elektrophilen Fremdstoff, um ihn wasserlöslicher und leichter ausscheidbar zu machen.

Die Aktivierung der Glutathion S-Transferase gab den Wissenschaftlern den entscheidenen Hinweis, wie sich die Zelle gegen das Blaualgengift Microcystin zur Wehr setzt. Ihr Ziel, in weiteren In vitro- Studien mit tierischen und pflanzlichen Enzymextrakten die Bildung des Abwehrkonjugats Glutathion-Microcystin nachzuweisen, ist inzwischen gelungen. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Molekulare Pharmakologie (FMP) wurde das Konjugat durch Massenbestimmung exakt charakerisiert. Ob es ähnliche Entgiftungsmechanismen auch für andere Cyanobakteriengifte gibt, sollen weitere Forschungsarbeiten klären.