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Untersuchung zur in vivo-Wirkung von Zearalenon auf funktionelle Parameter ovarieller, Eileiter- und endometrialer Zellen beim Schwein

Mykotoxine sind Metaboliten des Sekundärstoffwechsels mikroskopisch kleiner Pilze, vor allem der Gattung Aspergillus, Penicillium und Fusarium. In bestimmten Konzentrationen wirken sie toxisch für Mensch, Tier und Pflanze. Die als Feldpilze bekannten Fusarien bilden Mykotoxine (Trichothezen und Zearalenon) zum Teil schon während der Wachstums- und Reifungsphase des heimischen Futtergetreides und beim Mais. Trichothezen (Deoxynivalenol, DNO) übt eine zytotoxische Wirkung aus, indem es die Protein- und DNA-Synthese hemmt. Aufgrund seiner hohen Zytotxizität greift die Substanz an verschiedenen Systemen des Körpers ein, so dass infolge einer Abwehrschwäche Fruchtbarkeitsstörungen (Unfruchtbarkeit, Umrauschen), Aborte, Totgeburten und mimifizierte Früchtte sowie Uterusatrophie bei Sauen insbesondere bei Jungsauen aufgetreten sind. Im Gegensatz dazu sind die Zearalenone nicht toxisch. Ihre Aktivität im Tier besteht in einer östrogenen Wirkung, die zu Veränderungen an den Fortpflanzungsorganen und zu Fruchtbarkeitsstörungen beim Schwein führen. Ein Einfluss von Mykotoxin auf die Fruchtbarkeit wurde bisher weitgehend nach Fütterung von mykotoxin-haltigen Futtermitteln beobachtet. Grundlagenerkenntnisse über direkte negative Einflüsse von Mykotoxinen auf die Fruchtbarkeit können mit Hilfe von Untersuchungen mittels In-vitro-Kultivierung von Eizellen und Embryonen, ovariellen und uterinen Zellen gewonnen werden. Die physiologische Aktivität der genannten Zelltypen des weiblichen Reproduktionstraktes kann über funktionelle Tests gemessen werden, die ihrerseits darüber Auskunft geben, in welchem Maße die Leistungen dieser Zellen bzw. Embryonen störanfällig gegenüber Zearalenon und Trichothezen sind.

Tragweite und Grenzen der internationalen Safeguard-Kontrollen - Untersuchungen zur technischen Wirksamkeit der Spaltmaterialkontrollen

Teilprojekt 5^RiSKWa: NeuroBox: Methodische Weiterentwicklung zur Bewertung von neurotoxischen Effekten im Wasserkreislauf^Teilprojekt 6, Teilprojekt 4

Referenzuntersuchungen sowie Auswertung, Bewertung und Berichterstattung der im Rahmen des nationalen Ringversuchs mit dem YES-Test zur Erfassung endokriner Wirkungen erhobenen Daten

Es soll ein Wirktest (Screeningverfahren) zur Detektion östrogener Effekte international genormt werden. Als Voraussetzung für die Annahme eines neuen Normungsprojektes (New Work Item Proposal, NWIP) fordert die Internationale Normungsorganisation ISO die Durchführung eines Prävalidierungsringversuchs (Ringtest) als Nachweis für die Eignung des Testverfahrens entsprechend den dort definierten Testanforderungen. Die BfG hat angeboten, den Ringversuch durchzuführen. Das betrifft die gesamte Organisation, den Probenversand und die abschließende Berichterstattung. Aufgrund der Vielzahl der teilnehmenden Labore ist die Aus- und Bewertung der Messergebnisse arbeitsintensiv und aufwändig und kann von der BfG mit eigenen Personalkapazitäten nicht geleistet werden. UBA hat angeboten, finanzielle Mittel für die weitere Betreuung des Ringversuchs (weitere Testungen zur Qualitätssicherung) sowie für die Datenauswertung und Berichterstattung zur Verfügung zu stellen, weil wir sehr an einer zweifelsfreien statistischen Aus- und Bewertung der Testergebnisse interessiert sind. Nur so hat das Verfahren eine Chance auf nationale und internationale Akzeptanz. Konsistente und belastbare Daten zur Prävalidierung sind eine unabdingbare Voraussetzung zur Einreichung eines NWIP auf ISO-Ebene.

Einfluss von Umweltöstrogenen auf endokrine Faktoren, die während der Schwangerschaft die Immunantwort modulieren

Durchführung und wissenschaftliche Begleitung eines Fischmonitorings mit ergänzender Begleitanalytik zur Erfolgskontrolle des Einsatzes von Aktivkohle im Klärwerk Mannheim

Die bisherigen Spurenstoffmessungen im Rahmen der Begleitung der adsorptiven Teilstrombehandlung im Klärwerk Mannheim haben gezeigt, dass mit der Zugabe von Pulveraktivkohle zu biologisch gereinigtem Abwasser eine Vielzahl von Einzelsubstanzen zusätzlich eliminiert werden können. Mit Hilfe eines Fischmonitorings, das im Rahmen der technischen Gewässeraufsicht bayernweit zum Nachweis von estrogen wirksamen Substanzen eingesetzt wird, soll zusätzlich überprüft werden, inwiefern durch die Anwendung von Aktivkohle eine Verminderung von hormonell wirksamen Substanzen gegeben ist. Parallel zum Fischmonitoring wird die estrogene Gesamtaktivität des Abwassers mittels E-Screen-Assay bestimmt, um eine mögliche Übertragbarkeit der Ergebnisse des Fischmonitorings auf das Testsystem des E-Screen-Assay feststellen zu können. Zusätzlich wird anhand einer instrumentellen Einzelstoffanalytik von Estrogenen und estrogen wirksamen Substanzen überprüft, durch welche Stoffe die estrogene Aktivität des Abwassers hervorgerufen wird.

Bewertung des endokrinen Potenzials von Bisphenol Alternativstoffen in umweltrelevanten Verwendungen

Bisphenol A und die Gruppe der Bisphenole insgesamt stehen im Verdacht, den Hormonhaushalt von Mensch und Tieren zu stören, und so als endokrine Disruptoren in der Umwelt zu wirken. Als prominenteste Vertreter dieser Gruppe sind Bisphenol A und Bisphenol S aktuell Ziel verschiedener regulatorischer Aktivitäten. Aufgrund nachgewiesener reproduktionstoxischer Eigenschaften (Einstufung als Repro. Tox 1B) und Hinweisen auf eine endokrine Wirkung in Mensch und Umwelt, plant Frankreich Bisphenol A als besonders besorgniserregenden Stoff nach Artikel 57 c und f der REACH Verordnung zu identifizieren. Zusätzlich steht eine EU weite Beschränkung für den Einsatz von Bisphenol A in Thermopapier unmittelbar bevor. Ebenfalls gibt es in verschiedenen Staaten nationale Beschränkungen, die z.B. den Einsatz von Bisphenol A in Lebensmittelverpackungen regeln. Bisphenol S gilt für viele Verwendungen als die Hauptalternative zu Bisphenol A und steht ebenfalls im Verdacht, endokrin aktiv zu sein. Aktuell bewertet Belgien in einer Stoffbewertung das Gefahrenpotenzial von Bisphenol S. Das UBA möchte vermeiden, dass als Substitute Substanzen zum Einsatz kommen, die ein vergleichbares Gefahrenpotenzial aufweisen.. Das Ziel dieses Projektes ist es daher zunächst für diejenigen Verwendungen von Bisphenol A, Bisphenol S und weiterer Bisphenole, für die das UBA einen besonders hohen Umwelteintrag der Stoffe erwartet, nach möglichen Alternativstoffen (auch weitere Vertreter der Bisphenolgruppe) zu recherchieren. Für die so identifizierten Substitutionskandidaten soll dann das endokrine Gefahrenpotenzial ermittelt werden. Dies soll zum einen auf der Auswertung vorhandener Literaturdaten geschehen und zum anderen sollen für identifizierte Datenlücken Tests auf in vitro Ebene durchgeführt werden. Für diese Tests soll eine Testbatterie mit den gängigsten in vitro Assays für östrogene, androgene und thyroidale Wirkungen eingesetzt werden. Die so generierten Informationen (Text gekürzt)

Aquabase, Fate of 17-ethinylestradiol in the aqueous environment and the associated effects on organisms

Introduction: In aquatic systems, the bioavailability of a compound is dependent on numerous factors such as partitioning between water, different organisms and solids, biotransformation and food web transfer. This project dealt with the fate of an important environmental xeno-estrogen, 17-ethinylestradiol (EE2), in the aquatic environment. Therefore, the kinetics of EE2 in indicator species representing the different trophic levels of an ecosystem were assessed. As primary producers, green algae (Desmodesmus suspicatus) were selected. The water flea Daphnia magna and larvae of the midge Chironomus riparius were introduced as primary consumers of the water phase and the sediment, respectively. Finally, water as well as dietary uptake of EE2 were investigated in a target species and secondary consumer: zebrafish (Danio rerio). Methodology: In a first series of experiments, uptake of 14C-labelled EE2 (14C-EE2) from the water phase and elimination by the different organisms were investigated over time. In a second test series, both primary consumers were fed 14C-EE2 spiked algae in order to study bioaccumulation. Uptake of 14C-EE2 by chironomid larvae after water and sediment spiking was compared, including sediments of different composition. In a third series of experiments, male fish were short term (48 h) exposed to 14C-EE2 through different routes: by water exposure (WE) and by dietary exposure (DE) via both contaminated daphnids and chironomid larvae. Distribution of 14C-EE2 in the fish was studied by measuring the amount of radioactivity (RA) in the different fish tissues. Additionally, the effect of EE2 on the vitellogenin (Vtg) induction in male fish was compared after WE and DE in a long term (14 d) experiment. The RA in liquid samples was quantified by means of liquid scintillation counting (LSC). Solid samples were subjected to combustion in a biological oxidiser, trapping (14)CO2, measured with LSC. Water and organism extracts were analysed by means of HPLC with a radiodetector, except for algae extracts that were subjected to TLC. Metabolites were identified with GC-MS, high resolution LC-MS and enzymatic hydrolysis followed by HPLC with radiodetection. Metabolites, detected in the water phase, were tested for estrogenic activity by means of YES and ER-CALUX assays. Results: Accumulation and effects: Of the four organisms mentioned above, bioconcentration of 14C-EE2 was highest in the algae. Whereas the growth rate of D. subspicatus was significantly affected at high EE2 concentrations compared to unexposed algae, EE2 had no acute effects on D. magna and C. riparius. Daphnids showed a higher bioaccumulation potential after exposure via spiked algae. For chironomids, water exposure was the predominant uptake route. The presence of sediment lowered the bioavailability of 14C-EE2 to the larvae after both water and sediment spiking. Nevertheless, uptake was higher when the nutritional quality of the sediment was better. Etc.

Aquabase, Studies on the metabolic fate of 13C- Nonylphenol in water and sediment and related microbial system

The aim of this research project is to study the metabolic fate of 13C-labelled nonylphenol in water, sediment and related microbial model systems. The main use of nonylphenol is the production of NP polyethoxilates. These nonionic surfactants have different application such as the production of industrial and household detergents. The most common route of nonylphenol to enter in the environment is through the wastewater. In fact NP polyethoxilates is most used in cleaners and for this reasons is discharged directly in the sewage system. Under anaerobic conditions NP polyetoxilates is degraded to NP. Laboratories studies on NP have demonstrated that NP can be classified as endocrine disrupter compound. Isomers highly branched in the alpha position of the nonyl chain show an higher estrogenic activity and that the para position is favorite as well for estrogenic activity.So far data on the metabolic fate of NP in water and soil are limitated in literature. Several studies have been performed in the laboratories about the metabolic fate of EDC using 14C labelled compounds. But this lead to 2 disadvantages: 1) the complete identification of the metabolites was not possible using GC/MS and 2) problems related with the discharge of radioactive compounds. For the previous reasons isomers of NP (353-NP, 363-NP, 33-NP) will be synthesised and labelled with 13C on the aromatic ring. An equimolar mixture of the labelled compound with the corresponding non labelled compound will yields a characteristic double peak with approximately the same abundance in MS analyses. Taking advantages of this it will be able to follow the degradation of nonylphenol in the experiments. The metabolic fate of NP exposed to different conditions will be studied: exposed to UV light, degraded by a recombinant yeast and in aerobic and anaerobic conditions. The first line of the project is to study the metabolic fate of NP exposed under condition of photo degradation. In fact NP can be exposed to sunlight when present in the aquatic environment. UV rays are of a short wavelength and have the energy to degrade products in sunlights. A lamp that had a ratio of UV-A and UV-B quite similar to the sun light was chosen. The NP degradation will be followed in a water/sediment system and in chlorinated water. The water sediment system and chlorinated water will be spiked with the nonylphenol, than the sample will be exposed to UV light at difference distance from the lamp and for different time. Than the metabolites will be extracted and analyzed via GC/MS. The second line of the project is to study the metabolic fate of NP after degradation with a recombinant yeast. The host used will be the yeast Saccharomyces cerevisiae, because it is well known and the genome of this yeast has been completely sequenced. The yeast will be transformed with an expression vector containing one cytochrome P-450 and the yeast reductase. Etc.

Estrogene Aktivität im Abwasser - Nachweis mit Hilfe eines biologischen Wirktests und Erfassung der Elimination bei weitergehender Abwasserreinigung

Abwässer gelten als hauptsächliche Quelle von estrogen wirksamen Substanzen, bei denen es sich einerseits um natürliche und synthetische Hormone handelt und andererseits um Industriechemikalien, die in unerwünschter Weise das Hormonsystem beeinflussen können. In diesem Dissertationsprojekt wurde mit Hilfe eines biologischen in vitro Zelltests estrogene Aktivität in verschiedenen Arten von Abwasser nachgewiesen und die Elimination dieser Aktivität im Verlauf der Abwasserreinigung erfasst. Der verwendete in vitro Wirktest basierte auf der Induktion eines Reportergens in estrogen-sensitiven, gentransformierten Mammakarzinomzellen (sogenannten MVLN-Zellen). Die erfolgreiche Etablierung dieses Testsystems konnte unter anderem durch die mit Literaturdaten übereinstimmende Quantifizierung der relativen estrogenen Potenz von bekannten (Xeno)estrogenen demonstriert werden. Auch die Eignung der durchgeführten Probenaufarbeitung zur Gewinnung konzentrierter, für den MVLN-Test geeigneter Extrakte als entscheidender Schritt bei der Quantifizierung estrogener Aktivität in Umweltproben konnte belegt werden. Trotz weltweiter Forschungstätigkeiten in den letzten Jahren ist die Datenlage über die Elimination estrogen aktiver Substanzen aus dem Abwasser immer noch unzureichend. Die vorliegende Arbeit leistet hier einen Beitrag und ist darüberhinaus die erste systematische Untersuchung der in Deutschland häufigen, weitergehenden (tertiären) Abwasserreinigung hinsichtlich der Entfernung estrogen aktiver Substanzen. Die untersuchten acht kommunalen Kläranlagen erwiesen sich alle hinsichtlich der biologischen Reinigungsstufe als sehr effektiv im Vergleich zu Literaturdaten, wobei die Belastung im Zulauf der Kläranlagen in dem aus der Literatur bekannten Bereich lag. Dennoch enthielt das gereinigte Abwasser in sechs der acht kommunalen Kläranlagen zumindest zeitweise signifikante estrogene Aktivität. Auch in den Sedimenten des Vorfluters einer dieser Kläranlagen war estrogene Aktivität nachweisbar. Im Kontext kürzlich veröffentlichter Untersuchungen geben diese Ergebnisse Anhaltspunkte dafür, dass die bei allen untersuchten Anlagen vorhandene Nitrifikation und das damit verbundene hohe Schlammalter mit der Eliminationsleistung der estrogenen Aktivität zusammenhing. Weitere Faktoren wie die Art der Phosphatelimination und der Schlammbehandlung wiesen keinen Zusammenhang mit der Eliminationsleistung auf. Die wiederholte Beprobung der Kläranlagen zu verschiedenen Jahreszeiten ergab Hinweise auf eine temperaturabhängige Eliminationsleistung, aber auch auf eine jahreszeitlich unterschiedliche Belastung der Kläranlagen mit estrogen aktiven Substanzen. Neben kommunalem Abwasser wurden auch zwei weitere Arten von Abwasser untersucht, über die bisher nur wenig hinsichtlich der Belastung mit estrogen wirksamen Stoffen bekannt war. Dabei handelte es sich einerseits um Sickerwasser einer Siedlungsabfalldeponie und andererseits um reines Industrieabwasser. U.s.w.

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