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Erfassung der Schallfelder von frei am Markt erhältlichen Ultraschallquellen: Abschätzung des Schädigungspotentials

Bioakkumulation von persistenen Stoffen

Die Bioakkumulation von Stoffen anthropogenen Ursprungs, die in der Umwelt persistent sind, kann für die betroffenen Organismen eine Gefahr darstellen. Viele Stoffe akkumulieren im Fettgewebe von Organismen. Für neutrale organische Stoffe mit einer geringen bis mittelgrossen molaren Masse trifft dies mehrheitlich zu. Dort existieren Modelle, die auf dem Octanol-Wasser-Verteilungskoeffizenten (Kow) basieren und mit welchen die Bioakkumulation relativ zuverlässig abgeschätzt werden kann. Für andere Stoffe, insbesondere bei solchen, die in der Umwelt teilweise oder vollständig in anionischer oder kationischer Form vorliegen oder beispielsweise an Proteine binden, gibt es noch bedeutende Wissenslücken. Ziel des Projekts ist eine Verringerung dieser Kenntnislücken. Der Wissensgewinn wird im Zusammenhang mit der Überprüfung der Selbstkontrolle, bei der Beurteilung von Neustoffen sowie bei der internationalen Zusammenarbeit in Expertengruppen (z.B. der PBT Expert Group) genutzt. Projektziele: Abschätzung der Bioakkumulation von bestimmten persistenten Stoffen Abhängig von den physiko-chemischen Eigenschaften eines Stoffs kann sein Bioakkumulationspotential besser oder schlechter abgeschätzt werden. Die existierenden Modelle decken quasi nur Stoffe ab, sie sich vornehmlich im Fettgewebe von Organismen akkumulieren. Für andere Stoffe, insbesondere bei solchen, die in der Umwelt teilweise oder vollständig in anionischer oder kationischer Form vorliegen oder beispielsweise an Proteine binden, fehlen passende Modelle. Mit den in diesem Projekt gewonnen Erkenntnissen soll die Grundlage für die Entwicklung geeigneter Modelle verbessert werden.

Morphologische Charakterisierung der Adipozytenentwicklung sowie adipogener Proliferations- und Differenzierungsprozesse im Muskelgewebe

Bei der Rindfleischproduktion wird weltweit zur Sicherung der Geschmacksqualität und Verbraucherakzeptanz eine exzessive Verfettung der Tierkörper in Kauf genommen, und es werden wertvolle Futtermittel verschwendet. Eine der Zielsetzungen der Tierzuchtwissenschaftler muß es daher sein, die Regulationsmechanismen der Fetteinlagerung (Adipogenese) im Tierkörper und im Muskel zu erforschen. Die Untersuchungen zur Adipogenese sind Bestandteil des interdisziplinären Forschungsschwerpunktes des FBN: 'Genetische und physiologische Grundlagen des Nährstoffumsatzes von genetisch differenten Rindern in segregierenden Familienstrukturen' (SEGFAM). Arbeitsaufgaben in diesem Projekt sind die Untersuchung von Transkriptionsfaktoren in ihrer Bedeutung für die Regulation der Prädipozytendifferenzierung und das Wachstum der Fettzellen sowie die Aufklärung der Rolle des von den Adipozyten sezernierten Hormons Leptin für das Wachstum, die Futteraufnahme und die Regulation des Stoffwechsels beim Rind. Die Anwendung der Erkenntnisse zur Adipogenese können helfen, die Produktqualität des Fleisches zu verbessern und gleichzeitig einen uneffektiven Verbrauch von Ressourcen zu vermindern.

Organochlorverbindungen in Haus- und Wildschweinen

Technische Organochlorverbindungen und solche mit insektizider Wirkung sind in der Bundesrepublik Deutschland wegen ihres gesundheitsgefaehrdenden Potentials und ihrer Persistenz in der Umwelt in ihrer Anwendung und Herstellung meistens verboten. Sie koennen aber wegen dieser Persistenz heute noch in nahezu allen Nahrungsmitteln nachgewiesen werden. Im Tier reichern sie sich vorwiegend im Fettgewebe an. Anhand von Transportmodellen fuer luftgetragene Schadstoffe kann man ableiten, dass Waldoekosysteme als sehr effektive Filter fuer diese meist schwebstaubgetragenen unerwuenschten Stoffe wirken. Diese Staeube fallen dann mit den Nadeln und dem Laub in die Streu und reichern sich nach deren Zersetzung letzten Endes aufgrund ihrer Wasserunloeslichkeit in den Humusschichten der Waldboeden an. Tiere, die sich wenigstens zum Teil aus diesen Schichten ernaehren und das sind z.B. Wildschweine sollten daher sehr viel hoehere Gehalte an diesen unerwuenschten Stoffen in ihrem Fettgewebe aufweisen als andere Tiere. Zu Vergleichszwecken sollen die Organochlorverbindungsgehalte im Fettgewebe von Hausschweinen untersucht werden, die aufgrund ihrer Stallaufzucht keine Moeglichkeit zum Wuehlen hatten. Untersucht werden zusaetzlich Waldbodenprofile und Streuverteilungen, die diese Arbeiten ergaenzen, bei denen auch klimatische und topographische Faktoren beruecksichtigt werden sollen. Ziel ist es einerseits die Schadstoffverteilung - Waldoekosystem zu kontrollieren, andererseits vergleichende Aussagen zu Organochlorbelastung von Haus- und Wildschweinen fuer die Gesetzgebung zum Gesundheitsschutz zu bekommen.

Erfassung halogenierter Kohlenwasserstoffe in Humanorganproben aus verschiedenen Regionen der neuen fuenf Bundeslaender

In den Territorien der bisherigen DDR ergeben sich zur Belastungssituation durch halogenierte Kohlenwasserstoffe neue bekannte Fragestellungen. In dem Vorhaben soll geklaert werden, inwieweit die Belastungen von denen der Bundesrepublik abweichen oder gaenzlich andersartig gelagert sind. Eingeschlossen in diese Untersuchungen wird der Nachweis auf Dibenzodioxine und Dibenzofurane in fetthaltigen Humanmatrices wie Frauenmilch, Blut und Fettgewebe.

Brustdruesenkrebs und Beta-HCH-Belastungen bei Frauen

Ausgehend von einer 1987 begonnen Kohortenstudie werden die Sterbe- und Erkrankungshaeufigkeiten an Brustdruesenkarzinomen bei Frauen beschrieben, die in einem ehemals in Hamburg angesiedelten Betrieb zur Herstellung von Insektiziden und Herbiziden beschaeftigt waren. Die Kohorte umfasst 398 Frauen. Der Anfang der Untersuchung wurde auf den 1.1.1952 rueckdatiert. In toxikologischer Hinsicht verdienen die verschiedenen bei der Insektizidherstellung angefallenen Isomere des Hexachlorcyclohexans (HCH) sowie die insbesondere bei der Herbizidproduktion (Trichlorphenoxycessigsaeurebasis) als unerwuenschte Nebenprodukte aufgetretenen Dioxine und Furane, darunter vor allem das 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-p-dioxin (TCDD), Beachtung. TCDD und beta-HCH wirken als Speichergifte mit einer Halbwertszeit der Wiederausscheidung aus dem Koerper von jeweils etwa 7 Jahren. Entsprechend den unterschiedlichen Beschaeftigungsarten der Frauen an verschiedenen Arbeitsplaetzen des Betriebes finden sich sowohl in bezug auf beta-HCH als auch auf TCDD in zum Teil noch hohen Konzentrationen auch 20 bis 30 Jahre nach Aufgabe der Exposition erhoehte Werte im Blut- oder im Fettgewebe. Den Ergebnissen frueherer auf die maennlichen Mitglieder der Kohorte bezogener Untersuchungen zufolge muss sowohl dem TCDD als auch dem beta-HCH eine krebserzeugende Wirkung beigemessen werden. Diese Wirkung tritt allerdings bei den Maennern erst in Konzentrationen auf, die bei den Frauen im allgemeinen nicht erreicht werden. Wie aus den hier durchgefuehrten Untersuchungen zu schliessen ist, stellen die Brustdruesenkarzinome in dieser Hinsicht eine Ausnahme dar, daneben allerdings auch Karzinome der sonstigen weiblichen Geschlechtsorgane. In diesen Faellen sind fuer das Karzinomrisiko deutlich niedrigere Schwellenwerte anzunehmen als bei anderen boesartigen Tumoren, so insbesondere bei solchen der Maenner. Es wird angenommen, dass hormonelle Einfluesse die Sensibilitaet dieser Organe gegenueber der krebserzeugenden Wirkung der beiden Schadstoffe verstaerken, wobei theoretisch zu erwaegen ist, dass diese Sensibilisierung ueber die Funktion als Xenooestrogene erfolgt. Einige Tests weisen darauf hin, dass der krebserzeugende Effekt von dem Zusammentreffen der beiden Schadstoffe abhaengt und dass hierfuer bestimmte Konzentrationen Bedeutung haben.

Verteilung im Organismus und Fettgewebsspeicherung von hochlipophilen Umweltschadstoffen

Seit 1977 Untersuchungen zur Verteilung, Elimination und Fettgewebsspeicherung von PCB's bei der Ratte. Seither auch DDE. Projekt 1990-92 : Aufnahme und Freisetzung von PCB's in isolierten Fettgewebszellen und in der perfundierten Leber. Studium der Kinetik und Mechanismen der Transportprozesse. Einfluss der Bindung an Blutbestandteile.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1313: Biological Responses to Nanoscale Particles, Interactions of hydrophobic and hydrophilic semiconductor quantum dots with cell model systems for liver and adipose tissue (NANOFATE)

Humane Thrombozytenextrakte als Serum-Ersatz in der Kultivierung von Stammzellen in In-vitro-Toxizitätstests

Die Verwendung von Seren als Zusatz zu Wachstumsmedien ist Routine in der Zell- und Gewebekultur. Seren versorgen die Kulturen mit Hormonen, Wachstums- und Anheftungsfaktoren, Bindungs- und Transportproteinen, zusätzlichen Aminosäuren, anorganischen Salzen, Spurenelementen sowie Puffer- und Neutralisationssystemen (z. B. Proteaseinhibitoren). Ferner werden mit dem Serum auch Fettsäuren und Lipide in das Kulturmedium eingebracht. Die Verwendung von fetalem Kälberserum birgt aber Nachteile. Seren können toxische Stoffe (z. B. Umweltgifte), bakterielle Toxine (Endotoxine) und unerwünschte Mikroorganismen wie Pilze (Hefen), Bakterien (einschließlich Mycoplasmen), Viren und Prionen enthalten. Darüber hinaus finden sich jahreszeitliche und geographische Schwankungen in der qualitativen und quantitativen Zusammensetzung einzelner Serum-Chargen. Der gravierendste Nachteil ist allerdings die Methode der Serumgewinnung. Fetales Kälberserum wird von Föten trächtiger Kühe gewonnen. Es wird angenommen, dass weltweit jährlich ca. 500.000 Liter fetales Kälberserum benötigt werden, was der Tötung von rund 1 Mio. Rinderföten entspricht. In den letzen Jahren sind die ethischen Bedenken gegenüber der Serumgewinnung immer lauter geworden und es wurden eine Reihe an Alternativen aufgezeigt, um durch eine Verringerung im Verbrauch bzw. durch den vollständigen Ersatz von fetalem Kälberserum die jährlichen Verbrauchszahlen an Rinderföten im Sinne der 3R zu senken. Wir konnten kürzlich in einem umfangreichen Projekt zeigen, dass Extrakte humaner Thrombozyten als vollwertiger Ersatz für fetales Kälberserum in einer Vielzahl unterschiedlicher Kultursysteme dienen können. Thrombozyten (Blutplättchen) produzieren eine Reihe von Wachstumsfaktoren, die sie in ihren á-Granula speichern und nach Aktivierung freisetzen. Der hohe Gehalt an spezifischen Wachstumsfaktoren macht humane Thrombozytenextrakte zu einem hervorragenden Ersatzprodukt für die Zell- und Gewebekultur, besonders für Zellen humanen Ursprungs und in der Stammzellkultur. Im vorliegenden Projekt sollen die von uns erarbeiteten Methoden zur Gewinnung geeigneter Thrombozytenextrakte an Stammzellkulturen unterschiedlicher Provenienz (humane mesenchymale Stammzellen aus dem Knochenmark bzw. Fettgewebe, embryonale Mausstammzellen) ausgetestet werden. In weiterer Folge sollen die unter den gewählten Bedingungen kultivierten Stammzellen auf ihre Eignung als innovative in vitro-Testsysteme geprüft werden. Folgende Fragen stehen dabei im Vordergrund: - Können Stammzellen mit Thrombozytenextrakten als Serumersatz kultiviert werden? - Können Stammzellen mit Thrombozytenextrakten im undifferenzierten, pluripotenten bzw. oligopotenten Stadium gehalten werden? - Können Stammzellen mit Thrombozytenextrakten in verschiedene, spezialisierte Zelltypen (tissue lineages) ausdifferenzieren? - Kann z. B. der Embryonale Stammzelltest (EST) unter den obengenannten Kulturbedingungen durchgeführt werden? Sind die Ergebnisse vergleichbar?

Aktionsprogramm Umwelt und Gesundheit - Teilvorhaben: Rückstände von Flammschutzmitteln in Frauenmilch aus Deutschland unter besonderer Berücksichtigung von polybromierten Diphenylethern (PBDE)

PBDE sind lipophil, reichern sich im menschlichen Fettgewebe an und gehen in die Muttermilch über. Dies führt dazu, dass der gestillte Säugling gleich nach der Geburt gegenüber solchen Substanzen exponiert wird. Bei Plazentagängigkeit kommt es zuvor zusätzlich zu einer intrauterinen Exposition. Aus einer schwedischen Studie geht hervor, dass Frauenmilchproben aus dem Zeitraum 1972-1997 mit PBDE in zunehmendem Maße belastet sind. In den nachfolgenden Jahren zeichnet sich dann ein leicht rückläufiger Trend ab. In einer deutschen Studie, in welcher Frauenmilchproben aus dem Zeitraum 1984-1999 (Auswahlkriterium: Erstgebärende, unabhängig vom Zeitpunkt der Stillperiode) untersucht wurden, ist demgegenüber ein kontinuierlicher Anstieg von PBDE zu erkennen. Die Ergebnisse haben orientierenden Charakter, da analytische Probleme insbesondere beim Nachweis des Kongeners BDE Nr. 47 (4-BDE) auftraten. Frauenmilch ist nicht nur Lebensmittel für den Säugling, sondern zugleich ein guter Bioindikator für die Charakterisierung der internen Belastung der Allgemeinbevölkerung. Vor diesem Hintergrund sollen in einer Pilotstudie aktuelle Frauenmilchproben aus Deutschland in erweitertem Studiendesign auf PBDE analysiert werden: l. zeitlicher Verlauf der PBDE-Gehalte innerhalb der Stillperiode (ca. 25 Probandinnen), 2. Einfluss der Ernährung auf die PBDE-Gehalte (10 Veganerinnen) und 3. intraindividueller Vergleich der PBDE-Gehalte in Blut und Frauenmilch (10 Probandinnen). In das Kongenerenspektrum sollen neben den bisher in deutschen Humanproben quantifizierten 3-, 4-, 5- und 6-BDE (Nr. 28, 47, 66, 85, 99, 100, 153, 154) auch die 8- und 10-BDE (Nr. 183 und 209) einbezogen werden. Anhand der Analysenwerte sollen die Exposition für den gestillten Säugling abgeschätzt, Rückschlüsse auf die Belastung der Bevölkerung gezogen und in Verbindung mit der oben erwähnten deutschen retrospektiven Studie der zeitliche Trend verfolgt werden.

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