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Transformation und Stabilisierung organischer Substanz durch Bodenarthropoden: Mikrobielle Aktivitäten und Funktion der alkalischen Abschnitte im Darm humusfressender Käfer- und Dipterenlarven

Die streu- und humusfressende Makrofauna spielt eine wichtige Rolle beim Abbau und bei der Stabilisierung organischer Substanz im Boden. Anhand ausgewählter Modellorganismen (Käfer- und Dipterenlarven) soll untersucht werden, welche Rolle den besonderen physikochemischen Verhältnissen in den Intestinaltrakten dieser Tiere, insbesondere den extrem alkalischen Darmabschnitten, sowie der ausgeprägten Darmmikrobiota bei den Stabilisierungsprozessen zukommt. Mit chromatographischen und spektro-skopischen Methoden sollen die chemische und mikrobielle Transformation der organischen Substanz und der mikrobiellen Biomasse des Bodens verfolgt werden. Weitere Schwerpunkte liegen bei der Rolle von Humin-stoffen als Mediatoren der mikrobiellen Reduktion von Eisenverbindungen sowie beim Beitrag der mikrobiellen Produk-tion des Darms zur refraktären organischen Substanz in den Ausscheidungen der Tiere. Die Untersuchungen beinhalten den Einsatz von Mikrosensoren, die Mikroinjektion von Radiotracern und Fütterungsexperimente mit Huminstoff-Modellverbindungen.

Analytik und Bildung von N-Nitroso-Verbindungen

Entwicklung und Verbesserung von analytischen Nachweismethoden fuer fluechtige und nicht-fluechtige cancerogene N-Nitroso-Verbindungen. Anwendung dieser Methoden zum Nachweis solcher Stoffe in der menschlichen Umwelt. Zur Bildung von N-Nitroso-Verbindungen aus Vorstufen unter Bedingungen des Magen-Darm-Traktes werden chemische und biologische Untersuchungen durchgefuehrt mit dem Ziel einer Risikoabschaetzung.

Rolle von Epoxyden und Nitrosaminen bei der Tumorgenese des menschlichen Gastrointestinaltraktes und der Leber

Atombomben auf Hiroshima und Nagasaki: Bedeutung für den Strahlenschutz

Atombomben auf Hiroshima und Nagasaki: Bedeutung für den Strahlenschutz Im August 1945 wurden in der Endphase des Zweiten Weltkrieges zum ersten und einzigen Mal Atomwaffen in einem militärischen Konflikt eingesetzt . Die erste von zwei amerikanischen Atombomben wurde am 6. August über der japanischen Stadt Hiroshima abgeworfen. Der zweite Bombenangriff auf die Stadt Nagasaki erfolgte drei Tage später. Das heutige Wissen über die gesundheitlichen Risiken ionisierender Strahlung basiert zu einem wichtigen Teil auf den Beobachtungen an den Überlebenden der Atombombenabwürfe. Insbesondere auf den Ergebnissen der sogenannten Life Span Study, einer epidemiologischen Kohortenstudie an den Atombombenüberlebenden. Die Studienergebnisse bilden eine wichtige Grundlage für den Strahlenschutz, insbesondere für die Festlegung von Grenzwerten. Auch in Zukunft sind wichtige Erkenntnisse aus dieser Studie zu erwarten. Historie Atombombenabwürfe: Auswirkungen Historie Friedensdenkmal in Hiroshima: Gedenkstätte für den ersten kriegerischen Einsatz einer Atombombe Während des Pazifikkriegs zwischen Japan und China beschloss die amerikanische Regierung, den Export von Erdöl und Stahl nach Japan einzuschränken, um die Kriegsausweitung nach Südostasien zu verhindern. Dieses wirtschaftliche Embargo führte am 7. Dezember 1941 zum japanischen Angriff auf Pearl Harbor und zur Ausweitung des Pazifikkrieges auf Amerika. Die USA begannen daraufhin im Jahr 1942 mit der Entwicklung und dem Bau der Atombombe ("Manhattan Project"), die im Juli 1945 in Los Alamos erfolgreich getestet wurde ("Trinity Test"). Nach fast vier Jahren andauernder Kriegsführung und der Ablehnung eines Kapitulationsultimatums seitens Japans bat die US-Militärführung um die Erlaubnis für den Einsatz der Atombombe. Obwohl viele an der Entwicklung beteiligte Wissenschaftler davon abrieten, wurde 1945 beschlossen, die Atombombe einzusetzen. Als Ziel für den Abwurf am 6. August wurde Hiroshima gewählt. Es war Sitz des Hauptquartiers der 2. Hauptarmee Japans und diente gleichzeitig zur Lagerung kriegswichtiger Güter. Zudem befand sich dort kein Kriegsgefangenenlager (mit US-Insassen). Als Ziel für den Abwurf der zweiten Atombombe am 9. August war ursprünglich die für die Rüstungsindustrie wichtige Stadt Kokura vorgesehen. Wegen schlechter Sicht wurde jedoch Nagasaki angeflogen, das Sitz des Rüstungskonzerns Mitsubishi war. Atombombenabwürfe: Auswirkungen Durch die Druck- und Hitzewellen (von mindestens 6.000 °C ) waren Sekunden nach den Abwürfen 80% der Innenstädte völlig zerstört. Die daraufhin aufsteigenden Atompilze bestanden aus aufgewirbeltem Staub und Asche, an die sich radioaktive Teilchen anhefteten. Diese Staubwolke ging ca. 20 Minuten später als radioaktiver Niederschlag (sogenannter Fall-out ) auf die Umgebung nieder. Die Opfer der Atombombenabwürfe kamen zum einen unmittelbar durch die Explosion ums Leben, zum anderen verstarben sie an den Akut- und Spätschäden der ionisierenden Strahlung. Eine eindeutige Unterscheidung der Todesursachen nach Verbrennungen, Verletzungen oder Strahlung war unmöglich, da auch die Druck- und Hitzewellen eine Rolle spielten. Da alle wichtigen Aufzeichnungen und Register in den Städten zerstört wurden, ist die genaue Anzahl der durch die Explosion Getöteten bis heute unklar. Nach Schätzungen starben in Hiroshima bis zu 80.000 und in Nagasaki bis zu 40.000 Menschen direkt, ebenso viele wurden verletzt. Abschätzung der Einwohnerzahl sowie der akuten Todesfälle in beiden Städten zum Zeitpunkt des Abwurfes bis 4 Monate danach Stadt Geschätzte Einwohnerzahl zum Zeitpunkt der Abwürfe Geschätzte Anzahl akuter Todesfälle Hiroshima 340.000 bis 350.000 90.000 bis 166.000 Nagasaki 250.000 bis 270.000 60.000 bis 80.000 Quelle: www.rerf.jp Die Anzahl der Überlebenden, die ionisierender Strahlung ausgesetzt waren, wurde in einem Zensus der japanischen Regierung auf etwa 280.000 Personen geschätzt. Als Maß für die Strahlenbelastung der Überlebenden verwendet die Radiation Effects Research Foundation (RERF) die mittlere, gewichtete Strahlendosis des Darms (Gewichtung: Gamma- Dosis des Darms + 10*Neutronen- Dosis des Darms). Diese hängt vom Aufenthaltsort zum Zeitpunkt der Explosion ab und steigt mit der Nähe zum Zentrum der Explosion (dem sogenannten Hypozentrum) stark an. Schätzung der mittleren gewichteten Strahlendosis der Überlebenden in Abhängigkeit von der Distanz zum Hypozentrum in beiden Städten Gewichtete Strahlendosis des Darms in Gray ( Gy ) Distanz Hypozentrum Hiroshima Distanz Hypozentrum Nagasaki 0,005 Gy 2.500 m 2.700 m 0,05 Gy 1.900 m 2.050 m 0,1 Gy 1.700 m 1.850 m 0,5 Gy 1.250 m 1.450 m 1 Gy 1.100 m 1.250 m Quelle: www.rerf.jp Epidemiologische Studien Um die Effekte von ionisierender Strahlung auf den Menschen zu erforschen, wurde 1950 eine Kohortenstudie ( Life Span Study ) begonnen, in die ca. 120.000 Überlebende einbezogen wurden. Zudem wurden mit Teilen dieser Kohorte folgende kleinere Kohortenstudien durchgeführt: eine Studie mit 20.000 Teilnehmenden, die regelmäßig körperlichen Untersuchungen unterzogen werden ( The Adult Health Survey ) eine Studie mit 77.000 Nachkommen von Überlebenden (F1-Studie) eine Studie mit 3.600 Teilnehmenden, die der ionisierenden Strahlung vor ihrer Geburt (in utero) ausgesetzt waren (In-utero study ) sowie eine Studie, in der anhand von 1.703 vorhandenen Blutproben von Überlebenden genetische Veränderungen erforscht werden. Die Life Span Study hat wegen ihrer großen Studienpopulation, einer relativ präzisen individuellen Dosisabschätzung, einem langen Beobachtungszeitraum und der Beobachtung zahlreicher Krankheiten eine große Bedeutung für die Erforschung der gesundheitlichen Auswirkungen ionisierender Strahlung . Im Jahr 2009 waren insgesamt ca. 38 % der Studienpopulation noch am Leben (Altersdurchschnitt 78 Jahre). Von denen, die zum Zeitpunkt der Abwürfe unter 10 Jahre alt waren, lebten im Jahr 2009 noch ca. 83 % . 2 Akute Strahlenschäden ( deterministische Strahlenwirkungen) Unmittelbar nach den Atombombenabwürfen erlitten die Betroffenen akute Strahlenschäden, sogenannte deterministische Strahlenwirkungen . Dabei handelt es sich um Gewebereaktionen, die durch das massive Absterben von Zellen verursacht werden und erst oberhalb einer Schwellendosis auftreten. Zu den deterministischen Strahlenwirkungen gehören beispielsweise die akute Strahlenkrankheit und Fehlbildungen nach Bestrahlung in-utero. Spätschäden (stochastische Strahlenwirkungen) Jahre bis Jahrzehnte nach den Atombombenabwürfen traten bei den Überlebenden Spätschäden, sogenannte stochastische Strahlenwirkungen (wie z.B. Krebs, Leukämien und genetische Wirkungen ), auf. Diese können auch von Strahlendosen verursacht werden, die unterhalb der Schwelle für deterministische Strahlenwirkungen liegen. Stochastisch bedeutet, dass diese Wirkungen nur mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit auftreten. Sie resultieren aus DNA -Mutationen (Schädigungen der Erbsubstanz der Zellen), die Krebs oder Leukämien auslösen können und die erst nach Jahren als klinisches Krankheitsbild in Erscheinung treten. Mutationen in den Ei- und Samenzellen (Keimzellen) können in den nachfolgenden Generationen Fehlbildungen oder Erbkrankheiten zur Folge haben. In den epidemiologischen Studien werden diese stochastischen Strahlenwirkungen untersucht. Bedeutung für den Strahlenschutz Die Daten aus verschiedenen epidemiologischen Studien werden von nationalen und internationalen wissenschaftlichen Gremien, wie der japanisch-amerikanischen Radiation Effects Research Foundation (RERF), ausgewertet und spielen eine wichtige Rolle für die Bewertung des Strahlenrisikos, z. B. durch das wissenschaftliche Komitee über die Effekte der atomaren Strahlung der Vereinten Nationen ( UNSCEAR ) und auch durch die deutsche Strahlenschutzkommission ( SSK ). Die Ergebnisse der Life Span Study , der größten Studie an Atombombenüberlebenden, bilden eine wichtige Grundlage für die Abschätzung strahlenbedingter Risiken und die Ableitung von Grenzwerten für Strahlenbelastungen und Strahlenschutzregelungen. Da die Atombombenüberlebenden jedoch einer hohen akuten Strahlenexposition ausgesetzt waren, ist die Abschätzung der Risiken durch niedrige oder chronische Strahlenexpositionen (wie sie heute eher relevant sind) aufgrund dieser Daten schwierig und wird bis heute kontrovers diskutiert. Die Aussagekraft der Life Span Study steigt mit zunehmender Beobachtungsdauer und es ist mit einer noch genaueren Beschreibung der Dosis-Wirkungs-Beziehung zu rechnen ( z. B. hinsichtlich Alters- und Geschlechtsunterschieden bei der Wirkung ionisierender Strahlung ). Literatur 1 Hsu, W. L., D. L. Preston, M. Soda, H. Sugiyama, S. Funamoto, K. Kodama, A. Kimura, N. Kamada, H. Dohy, M. Tomonaga, M. Iwanaga, Y. Miyazaki, H. M. Cullings, A. Suyama, K. Ozasa, R. E. Shore and K. Mabuchi (2013). The incidence of leukemia, lymphoma and multiple myeloma among atomic bomb survivors : 1950-2001 . Radiat Res 179(3): 361-382. 2 Grant, E. J., A. Brenner, H. Sugiyama, R. Sakata, A. Sadakane, M. Utada, E. K. Cahoon, C. M. Milder, M. Soda, H. M. Cullings, D. L. Preston, K. Mabuchid and K. Ozasa (2017). Solid Cancer Incidence among the Life Span Study of Atomic Bomb Survivors: 1958–2009. Radiat Res 187(5): 513-537. 3 Preston, D. L., E. Ron, S. Tokuoka, S. Funamoto, N. Nishi, M. Soda, K. Mabuchi and K. Kodama (2007). Solid cancer incidence in atomic bomb survivors: 1958-1998 . Radiat Res 168(1): 1-64. 4 Ozasa, K., Y. Shimizu, A. Suyama, F. Kasagi, M. Soda, E. J. Grant, R. Sakata, H. Sugiyama and K. Kodama (2012). Studies of the mortality of atomic bomb survivors, Report 14, 1950-2003: an overview of cancer and noncancer diseases . Radiat Res 177(3): 229-243. Stand: 04.08.2025

Symbiosen von chemoautotrophen Bakterien mit marinen Invertebraten (Muscheln, Wuermer) aus sulfidreichen Biotopen (Abwasserausfluesse, Mangrovensuempfe, heisse Tiefseequellen)

Es ist eine Symbiose von chemoautotrophen Bakterien mit Invertebraten gefunden worden, d.h. Bakterien leben im Gewebe der Wirte (z.B. Muschelkiemen oder Wurmgewebe das dem Chloragog entspricht), fixieren Carbondioxid zur Synthese von organischer Substanz und oxidieren Sulfid. Sie ermoeglichen es dem Wirt somit, den Magen-Darm-Trakt voellig zu reduzieren bis in einigen Vertretern keine Spur davon mehr vorhanden ist. Die Verbreitung dieser Symbiose, ihre Bedeutung fuer die Oekologie und die Erforschung von Nahrungsketten wird mit biochemischen Methoden untersucht. Sie scheint viel verbreiteter zu sein als zunaechst angenommen und wird bedeutende Erkenntnisse ueber Ueberlebensweisen von Tieren liefern.

Insekten in antarktischen Oekosystemen

Bei niedriger Temperatur wird die Verdauung von Pflanzenmaterial erschwert. Die als Pflanzenfresser beschriebenen Insekten der antarktischen Inseln sind auf ihre Kaelte-Auffassung (bzw. Auffassung ihrer Verdauungsenzyme) zu untersuchen.

Quantitative Risikoabschaetzung fuer drei kanzerogene Stoffe in Altlasten

Die komplexe Risikosituation durch Altlasten wird zum einen durch die Vielzahl der moeglichen Schadstoffe und zum anderen durch die grosse Zahl moeglicher Expositionspfade bestimmt, auf denen die Schadstoffe zum Menschen gelangen koennen. Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht in der Abschaetzung gesundheitlicher Risiken, die durch polyaromatische Kohlenwasserstoffe (insbesondere Benzo(a)pyren), kanzerogene Schwermetalle (Cadmium oder Arsen) und Benzol verursacht werden. Neben der Toxizitaetsbeurteilung der einzelnen Stoffe ist die Expositionsabschaetzung Teil der Risikoabschaetzung. Letztere bildet den Arbeitsschwerpunkt und soll unter Benutzung typischer Verfahrensweisen des 'Health Risk Assessment' angestrebt werden. Dies bedeutet eine Zerlegung der Belastungssituation in ueberschaubare und berechenbare Teilaspekte. Darauf aufbauend laesst sich dann zB die Belastung ueber bestimmte Aufnahmepfade (Lunge, Magen-Darmtrakt, Haut) oder die Gesamtbelastung ermitteln.

Untersuchungen der belebten und der unbelebten Umgebung des Menschen auf Helicobacter pylori

Helicobacter pylori ist ein Bakterium, das bei vielen Menschen mit Magenproblemen in der Magenschleimhaut gefunden wird; dieser Erreger wird verdaechtigt, fuer Schleimhautentzuendungen, Geschwuere und Tumoren verantwortlich zu sein. Man weiss bis zum heutigen Tage nicht, ob der Keim in Haustieren und deren Produkten vorkommt, wie die Uebertragungsmechanismen sind. Die Untersuchungen sollen diese Fragen klaeren. Zwischenergebnisse: Schweine sind nicht Traeger und Uebertraeger; die Untersuchungen an Hunden und Hauskatzen sind noch nicht abgeschlossen. Tierische Produkte: es kann nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden, dass Uebertragungen moeglich sind.

Beanspruchung des arbeitenden Menschen durch mechanische Schwingungen auf landwirtschaftlichen Schleppern und Arbeitsmaschinen

Die langjaehrige Einwirkung mechanischer Schwingungen auf den Menschen fuehrt zu chronischen Schaeden der Wirbelsaeule und des Magens. Kurzfristig ergeben sich Minderung der Arbeitsleistung und -qualitaet. Verfahren der Schwingungsminderung und -daempfung muessen im Hinblick auf veraenderte Beanspruchung bewertet werden. Massnahmen zur Gestaltung von Schleppern und anderer Arbeitsmittel sind zu konkretisieren. (Das Vorhaben befindet sich im ersten Planungsstadium.)

Strahlenspaetschaeden an Leber und Magen-Darmtrakt

Tierexperimentelle Arbeiten ueber Strahlenspaetschaeden an Leber und Magen-Darmtrakt. 1) Strahlenbedingter Leberkarzinom. 2) Strahlenbedingte Gefaessschaeden am Magen und Darm. 3) Strahlenspaetschaeden am Dickdarm des Menschen. 1) und 2) sind tierexperimentelle Untersuchungen. 3) sind bioptische Untersuchungen.

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