Wissenschaftler von der Stanford University und der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA ) haben entdeckt, dass Rohöl stört Fischherzzellen. Die toxische Folge ist eine verlangsamte Herzfrequenz, verringert Herzkontraktilität und unregelmäßige Herzschläge , die zu Herzstillstand und plötzlichem Herztod führen kann.
Die Forschung, die in der Zeitschrift Science veröffentlicht wurde, ist Teil der laufenden Natural Resource Damage Assessment des April 2010 Deepwater Horizon Ölpest.
Während Rohöl ist bekannt für die Entwicklung kardiotoxischen Fisch zu sein , waren die physiologischen Mechanismen, die die schädlichen Auswirkungen unklar. Stanford und NOAA Wissenschaftlern die Untersuchung der Auswirkungen von Rohöl aus der Deepwater Horizon Spill auf Thunfisch entdeckt, dass es die Fähigkeit der Fischherzzelleneffektiv zu schlagen bricht .
Rohöl ist ein komplexes Gemisch von Chemikalien , von denen einige bekannt sind toxisch für Meerestiere sein. Vergangenheit Forschung hat sich insbesondere auf " polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe " (PAK) , die auch in Kohle-Teer , Kreosot , Luftverschmutzung und Niederschlagsabfluss von Land zu finden sind konzentriert. In der Zeit nach einem Ölunfall kann PAK seit vielen Jahren in marinen Lebensräumen bestehen und verursachen eine Vielzahl von negativen Auswirkungen auf die Umwelt .
Die Forscher berichten , dass Öl stört HerzzelleErregbarkeit , Kontraktion und Entspannung - lebenswichtige Prozesse für den normalen Schlag - zu-Schlag- Kontraktion und Stimulation des Herzens .
Ihre Tests zeigten, dass sehr niedrige Konzentrationen von Rohöl stören die spezielle Ionenkanalporen- wo Moleküle strömen in und aus den Herzzellen - die Herzfrequenz und Kontraktion der Herzmuskelzellezu steuern.
Diese zyklische Signalweg in den Zellen im ganzen Herzen ist, was treibt das Blut aus der Pumpe an jedem Takt. Die Proteinkomponenten des Signalwegs sind stark in den Herzen der meisten Tiere , einschließlich Menschen konserviert .
Die Forscher fanden heraus , dass die Ölblöckedie Kaliumkanäle in Herz Zellmembranen verteilt , erhöht die Zeit , um das Herz bei jedem Schlag zu starten. Dies verlängert die normale Herztätigkeitspotential und letztendlich verlangsamt den Herzschlag. Die Kaliumionenkanal in der Thun belastet ist für den Neustart des Herzmuskelzelle Kontraktionszyklus nach jedem Schlag verantwortlich , und ist sehr gesamten Wirbeltieren konserviert , was die Möglichkeit , die Tiere so vielfältig wie Thunfische, Schildkröten und Delfine können in ähnlicher Weise durch Rohöl Exposition betroffen sein . Oil führte auch zu Herzrhythmusstörungen in einigen ventrikuläre Zellen .
"Die Möglichkeit einer Herzzelle zu schlagen ", erklärte Barbara Block, Professor für Meereswissenschaften an der Stanford ", hängt von seiner Fähigkeit, wesentliche Ionen wie Kalium bewegen und Kalzium in die und aus den Zellen schnell . Dieses dynamische Verfahren , das für alle Vertebraten gemeinsam ist , wird als " elektromechanischen Kopplung . ' Wir haben entdeckt, dass Rohöl stört dieser wichtigen Signal-Prozess wichtig für unser Herz -Zellen , um richtig funktionieren . "
"Wir haben von NOAA Forschung in den letzten zwei Jahrzehnten, dass Rohöl toxisch auf die Entwicklung von Herz Fischembryonen und Larven ist , aber noch nicht genau verstanden, warum ", sagte Co-Autor Nat Scholz, Leiter der Ökotoxikologie Program der NOAA , Northwest Fisheries Science Center in Seattle . " Diese neuen Ergebnisse klarer zu definieren Erdöl gewonnenen chemischen Bedrohungen für Fische und andere Arten in Küsten- und Meereslebensräumen, mit Auswirkungen , die über Ölverschmutzungen zu anderen Quellen der Verschmutzung, wie landgestützten Stadt Abfluss von Regenwasser zu erweitern. "
Die neue Studie nennt auch die Aufmerksamkeit auf eine zuvor unterschätzte Gefahr für Mensch und Tier , vor allem vor der Exposition gegenüber PAK , die auch bei relativ angereicherten Niveaus der Luftverschmutzung gibt es herz .
" Wenn wir diese Art von akuten Wirkungen auf Herzzellebene, " Block sagte, " es ist nicht verwunderlich , dass die chronische Exposition gegenüber Ölverschmutzungenaus wie der Deepwater Horizon können, um langfristige Probleme in Fischen Herzen als unsere NOAA führen , Kollegen haben in Studien der Fischlarven Entwicklung beobachtet.
" Die Proteinionenkanälewir in der Thunfischherzzellenbeobachten, ähnlich dem, was wir in jedem Wirbel Herzen zu finden und den Nachweis erbringen , wie Erdölprodukte negativ sein Auswirkungen auf die Herzfunktion in einer Vielzahl von Tieren ", sagte sie . " Dies wirft die Möglichkeit, dass die Exposition gegenüber PAK in vielen Tieren - einschließlich des Menschen - . Konnte den Herzrhythmusstörungen und Bradykardie oder Verlangsamung der Herz führen "
Die Deepwater Horizon -Katastrophe freigesetzt über 4 Millionen Barrel Rohöl auf dem Höhepunkt Laichzeit für den Roten Thun im Frühjahr 2010 Elektronische Kennzeichnung und Fischerei fangen Daten zeigen, dass Rotem laichen in der Gegend, wo die Deepwater Horizon Ölplattform zusammenbrach, was die Möglichkeit , dass Eier und Larven , die in der Nähe der Gewässer schwimmen , wurden in Öl ausgesetzt ist.
Das Unglück ereignete sich in der Hauptlaichgebietdes westlichen Atlantik Bevölkerung von Rotem Thun im Golf von Mexiko. Die jüngste Bestandsabschätzung sind, im Jahr 2012 durchgeführt wurde, schätzte die Laichpopulationauf nur 36 Prozent der 1970 Baseline- Bevölkerung. Darüber hinaus wurden auch viele andere pelagische Fische wahrscheinlich in geölt Lebensräume , einschließlich Gelbflossenthun, Blue Marlin und Schwertfisch hervorgebracht haben .
NOAA -Wissenschaftler haben bereits gezeigt, dass die Exposition gegen Rohöl abgeleitete PAK stört die Herzfunktion und beeinträchtigt die Entwicklung der Larven Fische. Zahlreiche Studien , vor allem in der Zeit nach der Exxon Valdez im Jahr 1989 , haben ein Syndrom von embryonalen beschrieben Herzinsuffizienz , Bradykardie, Herzrhythmusstörungen und Ödem in exponierten Fischembryonen . Das Potenzial für schädliche Auswirkungen auf die Jungfische im nördlichen Golf von Mexiko wird immer noch in der Zeit nach der Deepwater Horizon Spill sucht. In der vorliegenden Studie wurde eine Partnerschaft der NOAA -Team mit der Stanford -Forscher , um festzustellen , warum Öl speziell Auswirkungen Herzzellen .
Unter Ausnutzung der wilden Populationen von Rotem und Gelbflossenthun an der Thunfischforschung und Conservation Center ( einer gemeinschaftlichen Einrichtung von Stanford und dem Monterey Bay Aquarium betrieben wird) , war das Forscherteam in der Lage, direkt zu beobachten , die Auswirkungen von Rohöl vom Golf von gesammelten Ölproben Mexiko auf lebende Fische Herzzellen .
Block und ihr Team isoliert gebadet Herzzellen aus dem Thunfisch in niedriger Dosierung ähnlich wie Fische im frühen Entwicklungsstufen in den Oberflächengewässern , wo sie nach dem April 2010 Ölpest im Golf von Mexiko hervorgebracht wurden Fehler aufweist Rohölkonzentrationen .
Sie messen die Reaktion der Herzzellen " mit einer Kombination von anspruchsvollen elektrophysiologischen Techniken - einschließlich " Patch-Clamp "und" konfokale Mikroskopie " - zu erfassen, wie Ionen in die und aus der Herzzellen floss , und die spezifische Proteine im Anregungs identifizieren -contraction Weg, der durch Erdöl chemischen Komponenten betroffen.
" Die Funktion der gesunden Herzzellen in vitro können wir untersuchen, und tatsächlich in das Mikroskop , wie sie auf das Vorhandensein von Erdöl in Echtzeit reagieren zu messen ", sagt Fabien Brette , wissenschaftlicher Mitarbeiter in Block Labor und führen Autor der Studie.
" Die normale Sequenz und synchrone Kontraktion des Herzens erfordert schnelle Aktivierung in einer koordinierten Art und Weise der Herzzellen ", sagte Block . "Wie Detektive, seziert wir diesen Prozess mit Hilfe von Labor physiologischen Techniken, um zu fragen, wo Öl beeinflussen diese wichtige Mechanismus . "