A Pirger Zsolt, a Balatoni Limnológiai Kutatóintézet tudományos főmunkatársa vezette BLKI_NAP Adaptációs Neuroetológiai Kutatócsoport szinte az egyetlen olyan, a Nemzeti Agykutatási Program által támogatott kutatócsoport, amely nem gerincesekkel foglalkozik. Az ő puhatestű modellállatuk a nagy mocsári csiga (Lymnaea stagnalis). E csiga számos idegélettani és környezettoxikológiai kérdést megválaszoló kutatáshoz is ideális modellrendszert kínál.
„Az utóbbi három évben a csoportunk által kutatott kérdések eltolódtak a Balaton vízminőségének, az emberek által a tó vizébe hurcolt gyógyszermaradványok koncentrációjának, illetve azok (ideg)élettani hatásának vizsgálata irányába – mondja Pirger Zsolt. – A tóba több forrásból is érkezik emberi eredetű szennyeződés. Részben a tisztított szennyvizet is bevezetik a Balatonba helyenként, részben pedig a turizmus is hat a vízminőségre.”
Mindezek összességében azt eredményezik, hogy jelentős mennyiségű, emberi eredetű gyógyszermaradvány mutatható ki a Balatonból. Összesen 137 gyógyszerhatóanyagot vizsgáltak a kutatók, amelyeket gyógyszertári eladási adatok alapján választottak ki. Ezek több mint felét (71-et) mutatták ki a Balatonból, illetve a tavat tápláló vízfolyások vízgyűjtő területéről. A hatóanyagok biológiai hatásaik szerint csoportokba sorolhatók, és a Balaton környékén kimért hatóanyagok legnagyobb koncentrációban jelen lévő csoportjait az epilepsziaellenes és az antidepresszáns szerek alkotják.
De hogy jön ide a csiga? Nos, miután számos neurológiai hatású hatóanyagot sikerült kimutatniuk a vízből, adta magát a kérdés, hogy ezek az emberi eredetű szennyeződések a környezetben vajon gyakorolnak-e hatást az állatvilágra, és ha igen, milyen jellegű és milyen erősségű ez a hatás. Az teszi különösen fontossá és aggasztóvá e kérdést, hogy a Balatonban és környékén rengeteg olyan gerinctelen és gerinces állat él, amelyek, bár nem célszervezetei e gyógyszereknek, potenciálisan mégis hatnak rájuk.
„A kutatócsoportunk először a fogamzásgátló hatóanyagokkal, főleg a progesztogénekkel foglalkozott, megvizsgáltuk, hogy e gyógyszer hatóanyagok hogyan befolyásolják a gerinctelen szervezetek szaporodását, mozgását, táplálkozását, illetve anyagcseréjét (hiszen ismert, hogy a fogamzásgátlók hatnak például a zsíranyagcserére) – folytatja Pirger Zsolt. – Ezekből a kutatásokból kiderült, hogy a fogamzásgátlók valóban számos élettani folyamatot befolyásolnak a vízi szervezetekben egyed, sejt és molekuláris szinteken egyaránt. Az utóbbi időszakban azonban célzottan az antiepileptikumok (pl. karbamazepin, lamotrigin) hatásával kezdtünk foglalkozni. Ezek koncentrációja relatíve magas a környezetben, elérheti az 1 mikrogramm/litert is, továbbá 95%-nál magasabb az előfordulási gyakoriságuk a vizsgált mintákban.”
Bár ez a koncentráció alacsonynak tűnhet, fontos figyelembe venni, hogy itt krónikus expozícióról van szó, hiszen ezek az állatok folyamatosan ki vannak téve a gyógyszer-hatóanyagok terhelésének. Az antiepileptikumok számos módon fejthetik ki a hatásukat, de gyakori, hogy a glutamát serkentő neurotranszmitter felszabadulását gátolják. Ez az idegi ingerületátvivő anyag sok egyéb mellett fontos szerepet játszik a tanulási és memóriafolyamatokban, ezzel összefüggésben pedig az időskori memóriavesztésben is érintett lehet. Vagyis azt várhatjuk, hogy ha ezek az anyagok hatnak a vízben élő állatok központi idegrendszerére, akkor abban gátlódik a glutamát felszabadulás, aminek következtében az NMDA-receptor aktivitás gátlásán keresztül sérülhet a hosszú távú memória (LTM) kialakulása és az eltárolt emléknyomok felidézésének lehetősége.
Ezek a hatások és folyamatok a nagy mocsári csigában is kimutathatók. Sőt, a csigában még egyszerűbben vizsgálhatók, mint a gerinces modellszervezetekben, hiszen a puhatestűek idegrendszere egyszerűbb. A mocsári csigát közel fél évszázada használják, mint modellállat a Balatoni Limnológiai Kutatóintézetben, így óriási tudásanyag gyűlt össze a neuroanatómiájáról és az idegélettani folyamatairól.
„Tökéletesen ismerjük azokat a kulcsneuronokat és egyszerű neurális hálózatokat, amelyek a viselkedési mintázatok kialakításáért felelősek, ideértve a reprodukciót, a légzést, a tanulást vagy akár a mozgást is – érvel Pirger Zsolt. – Ebből kifolyólag tökéletesen tudjuk e viselkedési mintázatokat az idegsejtek szintjén manipulálni. A csigában a hosszú távú memórianyom kialakulásának hátterében például ugyanaz a szignalizációs útvonal húzódik, mint a gerincesekben.”
A csigában a szignalizációs útvonal minden eleme azonosított. Emellett a csigák könnyen bevonhatók az egyszerű asszociáción alapuló tanulási feladatokba, amely segítségével hosszú távú memóriaműködésüket lehet tanulmányozni. A klasszikus kondicionálás során cukoroldathoz (nem kondicionáló stimulus) társítják az állat számára egyébként közömbös kémiai ingert (amilacetát szaganyagot, kondicionáló stimulus) 2 percig. Ha sikeres a társítás, a csigában hosszú távú memórianyom alakulhat ki, ami akár három nappal később is előhívható, és pusztán a szag érzékelésekor is táplálkozási válasz lesz rögzíthető.
Borítókép: Nagy mocsári csiga (Fotó: Pirger Zsolt/ Balatoni Limnológiai Kutatóintézet)
