A nyílt vizeinkben található gyógyszermaradványok és rovarölő szerek hatnak-e a vízicsigák és a halak szaporodásbiológiájára, illetve milyen változást okoznak a viselkedésükben? Pirger Zsolt neurobiológus, az MTA Ökológiai Kutatóközpont Balatoni Limnológiai Intézetében munkacsoportjával erre a kérdésre kereste a választ.
-A Nemzeti Agykutatási Program, a NAP támogatásával végezték ezeket a kutatásokat. Mivel foglalkoztak kiemelten?
- Ez elsősorban egy gerinctelen szervezeteken, főleg vízicsigákon végzett alapkutatás volt. Gyakorlatilag a NAP-pályázat támogatása hozott haza Angliából, hogy folytassam azt a kutatást, amelyet a kilencvenéves Balatoni Limnológiai Intézetben - a gerinctelen neurobiológia egyik fellegvárában - már nagyon régen elkezdtek. Tihanyban az idegrendszeri eredetű neurodegeneratív betegségek olyan alapkutatásokra épülő vizsgálati szemléletét sikerült megvalósítanunk, amit az országban máshol eddig még nem.
-Mi volt a kutatás célja, és miért éppen a vízicsigára esett a választásuk?
- A gyógyszermaradványok (hormonok), valamint peszticidek által kiváltott neurális válaszokat vizsgáltuk molekuláris, sejt- és viselkedési szinteken, elsősorban gerinctelen, és részben gerinces vízi szervezetekben. Azért esett a választásunk a vízicsigára, mert idegrendszeri sajátosságaiból adódóan - kisebb számú, de jóval nagyobb, pigmentált idegsejtek - számos kérdésre sokkal egyszerűbben tudtunk válaszolni. Segítette a munkánkat, hogy pontosan ismertük azokat a neuronhálózatokat az állatban, amelyek például a táplálkozásért, mozgásért, légzésért, szívműködésért vagy a szaporodásért felelnek.
-A kutatás fő témája tehát az endokrin rendszert károsító anyagok és a hatásuk volt.
- A NAP-pályázatom alapvetően arról szólt, hogy a Balaton és a Zala folyó vízrendszerében kimutatható humán eredetű gyógyszermaradványoknak van-e valamilyen hatásuk ezekre az alacsonyabb rendű vízi szervezetekre. Sok időt kellett arra fordítanunk, hogy információt szerezzünk a szennyező anyagokról, mert erről semmilyen adat nem állt rendelkezésre. Az első években lendületes munka folyt annak kiderítésére, hogy megjelennek-e a vízben például humán eredetű fogamzásgátlók, és ha igen, akkor milyen koncentrációban. Érdekesebbé tette a témát, hogy a kutatásnak egy olyan aspektusát adhatjuk meg, amit előttünk más még nem. Milyen idegrendszeri hatásuk van ezeknek a hormonoknak? - tettük fel a kérdést, miután kimutattuk, hogy mely szennyező anyagokról van szó, valamint azt, hogy literenként körülbelül 10 nanogramm koncentrációban vannak jelen a vízben.
-A nemzetközi szennyezési adatokhoz képest ez jobb vagy rosszabb?
- Ez az érték megfelel a nemzetközi szennyezési adatoknak, sem nem jobb, sem nem rosszabb a helyzet nálunk. A szennyvíztisztítási technológiák hasonlóak külföldön és itthon, de sajnos nincsenek összhangban az ipar és a biotechnológia fejlődésével. Ez az oka annak, hogy az új, szintetikus molekulákat nem képesek kiszűrni, így azok - anyagtól függően - 30-70 százalékban visszajutnak a tisztított szennyvízzel a természetbe.
- Milyen vizsgálati módszereket alkalmaztak, és milyen eredményeket értek el?
- Kontrollált laborkísérleteket végeztünk ezekkel a hormonokkal, és azt tapasztaltuk, hogy nagyon megváltozik például a csigák táplálkozási magatartása, és próbálnak elmenekülni ebből a környezetből. Miután láttuk, hogy a felnőtt állatok viselkedési mintázatai megváltoztak, neuronhálózati szinten folytattuk a kutatást, és kulcsneuronokon végeztünk elektrofiziológiai meg biokémiai vizsgálatokat. Sikerült kimutatnunk például, hogy ezekben a neuronokban változik az elektromos tulajdonság, tüzelési mintázat. Mindez hozzájárul ahhoz, hogy rendszerszinten megváltozzanak az élőlény viselkedési mintázatai. A vizsgálati eredményünk abból a szempontból is érdekes, hogy bennünket, embereket is érint a hormonszennyezés, a férfiaknál csökken például az ivarsejtek száma. Ugyanezt mutattuk ki a vízicsigákon is. Halakon is elvégeztük a teszteket, és azt tapasztaltuk, ahogy nő a hormonkoncentráció, úgy csökken az ivarsejtek száma és a peték kikelési rátája.
A NAP-pályázat másik fontos témája volt egy rovarölő szer, a rotenon hatásainak kutatása. Megállapítottuk, hogy ez a szer Parkinson-kórra jellemző tüneteket idéz elő a vízicsigákban. Gya-korlatilag létrehoztunk egy Parkinson-modellt, ezáltal egy teljesen más oldalról tudtuk vizsgálni ezt a neurodegeneratív betegséget. A Pécsi Tudományegyetem Anatómiai Intézetével párhuzamosan folytak nálunk a vízicsiga, náluk pedig a patkánykísérletek. A vizsgálatok elvégzése után azt tapasztaltuk, hogy ugyanazok a molekuláris rendszerek, enzimmechanizmusok sérültek a rágcsálókban, mint a csigákban. A sejten belül, egészen a fehérjék szintjéig folytattuk a kutatást. Az evolúciós távolság ellenére ugyanazok a mechanizmusok zajlottak le a csigában és a patkányban. Egy vízicsiga sejtszinten teljesen ugyanúgy viselkedik egy ilyen kórképben, mint egy patkány. Ezek az eredmények azt sugallják, hogy az evolúciósan kódolt neurodegeneratív betegségek bizonyos szintig vizsgálhatók akár a sokkal kisebb anyagi ráfordítást igénylő vízicsigákon is.
-Infrastrukturális fejlesztésekre is volt lehetőségük a program során?
- A NAP támogatásával kiépítettünk Tihanyban egy korszerű laboratóriumot a már meglévő szövettani, elektrofiziológiai laborok mellett. A feltételek adottak tehát ahhoz, hogy egy olyan neuroanalitikai vonalat folytassunk, amely egyedülálló a maga nemében. Új technológiát kezdtünk el alkalmazni, összekapcsoltunk egy HPLC-MS analitikai rendszert egy elektrofiziológiai mérőállással, ennek köszönhetően ismeretlen eredetű hatóanyagoknak egyszerre tudjuk meghatározni a típusát és megmérni a mennyiségét. Valamint ezzel egy időben azonosított idegsejteken vizsgáltuk ezeknek az anyagoknak a fiziológiai, élettani hatását. Úgy gondoljuk, hogy ebben a technológiában nagy lehetőségek rejlenek.
-Lehetőséget kaptak a munka folytatására a NAP 2-ben is?
- Igen, sikerült a NAP 2 program támogatását elnyernünk, ami a tihanyi intézetben eddig elvégzett munkánk elismerését jelenti.