Bioassays voor neuroactieve stoffen in water

Wereldwijd worden steeds meer stoffen in het oppervlaktewater gevonden die mogelijk nadelige effecten hebben op het zenuwstelsel. Omdat ongeveer veertig procent[1] van het Nederlandse drinkwater wordt gemaakt van geïnfiltreerd oppervlaktewater is kennis over aanwezigheid en mogelijke nadelige effecten van neuroactieve stoffen in het aquatisch milieu essentieel[2]. Vooral tijdens de (vroege) ontwikkeling van mens en dier zijn de hersenen gevoelig voor deze stoffen. Om de aanwezigheid aan te tonen en de eventuele nadelige gezondheidseffecten te interpreteren, zijn veel ontwikkelingen gaande rondom testmethoden (zgn. bioassays) die gebruik maken van menselijke of dierlijke zenuwcellen en modelorganismen.

Duiden van mogelijk nadelige gezondheidseffecten

Neurotoxiciteit is een complex toxicologisch eindpunt dat moeilijk in te schatten is met één simpele bioassay. Een getrapte teststrategie waarin verschillende bioassays gecombineerd worden is noodzakelijk om mogelijk nadelige gezondheidseffecten op het zenuwstelsel te kunnen duiden. Hierbij kan onderscheid gemaakt worden tussen bio-analytische tools (bijvoorbeeld bioassays om blootstelling in te schatten) en bioassays voor integrale risicobeoordeling (bijvoorbeeld inschatten van nadelige gezondheidseffecten voor de mens).

Bio-analytische tools moeten relatief simpele modellen zijn die kosteneffectief en snel uitgevoerd kunnen worden (screening), zoals bioassays die gebruik maken van dierlijke of menselijke cellen en cellijnen. Voor screening is het wenselijk dat de meetmethode ook kosteneffectief en snel is.

Bioassays voor integrale risicobeoordeling kunnen ook meer geavanceerde modellen zijn, die gebruikt worden voor verder onderzoek na prioritering op basis van de resultaten van de bio-analytische tools, bijvoorbeeld embryonale stamcellen en zebravissen. Als meetmethode kunnen in de nabije toekomst ook meer complexe en kostbare technieken worden gebruikt, zoals functionele –omics, hoewel eenvoudige technieken en kosteneffectieve technieken op een geavanceerd model ook kunnen volstaan.

Neurotoxiciteitstesten voor de watersector

Verkennend onderzoek op basis van nationaal onderzoek en literatuur naar verschillende bioassays voor neuroactieve stoffen laat zien dat neurotoxiciteitstesten in vitro of in alternatieve organismen toepasbaar zijn in de watersector. Welke modellen en welke technieken het meest geschikt en kosteneffectief zijn, moet nog verder worden onderzocht.

Om de waarschijnlijkheid van het optreden van nadelige gezondheidseffecten te kunnen inschatten, kan het uitkomst bieden gebruik te maken van een getrapte teststrategie, waarin verschillende methoden met elkaar worden gecombineerd. Voor het toelaten hiervan in de chemische, farmaceutische en voedingsindustrie zijn veel ontwikkelingen in de wet- en regelgeving gaande, maar ook specifiek voor het testen van de waterkwaliteit. Aanbevolen wordt om deze ontwikkelingen te blijven volgen, alsmede deze omtrent ontwikkeling in modellen en technieken, om bij te kunnen dragen aan het ontwikkelen van een strategie en het implementeren van neurotoxiciteitstesten in waterkwaliteitsmonitoring.

[1] https://soundcloud.com/kwr_water/s01e06-pieter-stuyfzand-waarom-gebruiken-we-de-duinen-voor-het-zuiveren-van-ons-water

[2] Legradi JB, Di Paolo C, Kraak MHS, van der Geest HG, Schymanski EL, Williams AJ, Dingemans MML, Massei R, Brack W, Cousin X, Begout ML, van der Oost R, Carion A, Suarez-Ulloa V, Silvestre F, Escher BI, Engwall M, Nilén G, Keiter SH, Pollet D, Waldmann P, Kienle C, Werner I, Haigis AC, Knapen D, Vergauwen L, Spehr M, Schulz W, Busch W, Leuthold D, Scholz S, Vom Berg CM, Basu N, Murphy CA, Lampert A, Kuckelkorn J, Grummt T, Hollert H. An ecotoxicological view on neurotoxicity assessment. Environ Sci Eur. 2018;30(1):46. doi: 10.1186/s12302-018-0173-x.