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Bilanzierung von Schadstoffen auf urbanen Flächen durch chemische und bildanalytische Methoden

In Deutschland wird in vielen Städten und Gemeinden das Regenwasser über eine Mischwasserkanalisation zusammen mit dem Abwasser der Haushalte/Kleinindustrien dem Klärwerk zugeführt. Bei Regenereignissen fallen so enorme zusätzliche Wasservolumina im Klärwerk an und müssen - um einen optimalen Betriebszustand beibehalten zu können - im Kanalnetz oder eigens dafür gebauten Rückhaltebecken zwischengespeichert werden. Ökonomischer und - unter dem Aspekt der Grundwasserneubildung - auch ökologischer wäre daher eine direkte Regenwasserversickerung in den Boden vor Ort. Infolge des zunehmenden Straßenverkehrs und anderer Immissionsquellen ist unser Regenwasser heutzutage jedoch nicht frei von Schadstoffen. Dies kann zu einer Belastung des Bodens und des Grundwassers bei der Regenwasserversickerung führen. Deshalb untersucht werden, inwieweit Dachmaterialien als Senke bzw. Quelle für Schadstoffe fungieren können. Bei der unvollständigen Verbrennung von fossilen Brennstoffen entstehen z.B. Verbindungen aus der Klasse der Polyzyklischen Aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK). Einige dieser Verbindungen sind krebserregend und werden frei oder an (Staub-)Partikel adsorbiert mit dem Niederschlag aus der Atmosphäre ausgewaschen. Deshalb wird innerhalb des Projektes die Konzentration der PAK im Regenwasser und den Dachabläufen unterschiedlicher Dachmaterialien (Tonziegel, Betondachsteine, Dachpappe, Titanzink, Kupfer, usw.) als Funktion der Jahreszeit und Regenintensität bestimmt. Gleichzeitig wird auch der Eintrag von Metallen in den Regenwasserabfluss der ausgewählten Dachmaterialen als eine mögliche Schadstoffquelle untersucht. Die Ergebnisse aus den Modelldachexperimenten werden mit Befunden realer Dachflächen verglichen. Eine Hochrechnung des Eintrages größerer Einzugsgebiete erfolgt durch die Ermittlung der Dachflächen und Materialien z.B. mittels Laserscanning und Hyperspektralaufnahmen.

Eignung hochdifferenzierter humaner Hepa-RG Hepatom-Zellen zur Vorhersage der Induktionswirkung von Stoffen auf den Fremdstoffmetabolismus

Determinanten der Krebsbildung bei Xiphophorus: I. Molekulare Konkretisierung der Krebsgene

Seit unserer formalgenetischen Erstbeschreibung von Krebsdeterminanten arbeiten wir an deren molekularbiologischer Konkretisierung. In der Berichtszeit untersuchten wir die Expression xiphophoriner Onkogene (x-oncs) in erblichen xiphophorinen Melanomen, Neuroblastomen, Fibrosarkomen und Karzinomen, deren Boesartigkeit durch den homozygoten Verlust eines keimbahnvererbten onkostatischen Gens, Diff, und deren Gutartigkeit durch den hemizygoten Verbleib von Diff determiniert wird. Onkogentranskripte in gesunden Embryonen, Neugeborenen und Adultendienten als Standard: In gutartigen Neoplasien fanden wir im allgemeinen eine embryotypischex-onc-Expression. In boesartigen Tumorenherrscht meist Ueberexpression. Dies trifft zu fuer zwei von vier x-erbB-Genen, zwei von vier x-erbA-Genen, alle drei x-sis-, zwei x-pdgf-r-, drei x-src- ,drei x-ras-Transkripte sowie fuer die Transkripte zweier Retrotransposons. Das restliche der x-erbBGene, die beiden restlichenx-erbA, sowie x-myc sind bei gut- und boesartigen Tumoren gleichbleibend mittelstark exprimiert. Keiner der Tumoren, wohl aber deren Zellkulturen, zeigten x-myb-Expression. An der Bildung einer Neoplasie arbeiten demnach viele Onkogene, deren Aktivitaet koordiniert ist. Hiermit koordiniert ist der Inositoleinbau in Phoshoinositide, der hier als Mass fuer die Wachstumsregulation der Tumoren betrachtet wird. Als Koordinator tritt das zur x-erbB-Familie gehoerende Onkogen x-erbB hoch a auf, denn es ist die einzige hier bekannte Krebsdeterminante, die neben der komplexen Korrelation von Onkogenexpression und Malignitaetsgrad einen Erbgang zeigt (Nachweiseines v-erbB-homologen Fragments im Southern-blot), der sich mit dem der Suszeptibilitaet zur Tumorbildung deckt. x-erbB hoch a ist demnach der eigentlichen Tumorbildung vorgeschaltet; es verhaelt sich wie ein Kapellmeister, der dem Orchester vorsteht, aber auch mit seinem eigenen Instrument zum Konzert beitraegt. Zwei terminale Deletionen in der Keimbahn brachten weitere Hinweise auf die Koordinatorfunktion von x-erbB hoch a: Die eine verlor ein Gen fuer die Differenzierung von Pigmentzell-Vorlaeufern, behielt aber x-erB hoch a; die andere verlor beide Gene; ansonsten sind sie genetisch mit den Traegern erblich gut- und boesartiger Melanome identisch. Phaenotypisch sind sie gleich und bilden keine Melanome. Es zeigte sich, dass die in den Melanomen vorgefundene konzertierte Aktion von Expression und Ueberexpression der Determinanten der Krebsbildung incl. Inositollipid Turnover von x-erbB hoch a abhaengt, egal ob Tumoren gebildet werden oder nicht.

Vergleich zyto- und gentoxischer Wirkungen des Abgaspartikulats von verschiedenen Dieselfahrzeugen bei Betrieb mit fossilem Brennstoff und Rapsoelmethylester (Biodiesel)

Dieselmotoremissionen (DME) haben sich bei Verbrennung fossiler Kraftstoffe als mutagen erwiesen. Die Karzinogenitaet wurde von der IARC im Tierversuch als gesichert (sufficient evidence) und fuer den Menschen als wahrscheinlich (limited evidence) eingestuft. In unseren Studien werden die DME beim Betrieb von PKW und Traktoren mit Rapsoelmethylester (RME) und herkoemmlichem Dieselkraftstoff (DK) untersucht. Das filtergesammelte Abgaspartikulat wird schonend extrahiert, mit HPLC auf PAH analysiert und im direkten Vergleich zwischen RME und DK im AMES-Test auf seine mutagenen Eigenschaften und im Neutralrot-Test auf Zytotoxizitaet untersucht. In den bisher durchgefuehrten Versuchen waren die Filterextrakte bei RME-Betrieb trotz hoeherer absoluter Masse in fast allen Laststufen und Fahrzyklen deutlich weniger mutagen als die DK-Extrakte. Dies ist wahrscheinlich auf die niedrigere PAH-Konzentration im Abgas bei RME-Betrieb zurueckzufuehren. Sollte sich bestaetigen, dass RME-Abgase eine niedrigere mutagene Potenz aufweisen als DK-Abgase, so muss ein Ersatz von DK durch RME beim Betrieb von Dieselfahrzeugen an besonders kritischen Arbeitsplaetzen (in Hallen, unter Tage) und anderen Stellen (z.B. Taxis und Busse in Innenstaedten) diskutiert werden.

Oxidativer und reduktiver Stoffwechsel von Acrylamid und Acrylnitril beim Menschen - Merkaptursäuren und Hb-Addukte als Parameter der Dosis und des biochemischen Effektes

Acrylnitril (ACN) und Acrylamid (AA) werden in diesem Vorhaben gemeinsam behandelt, wegen ihrer Strukturähnlichkeiten, ihrer zum Teil ähnlichen, zum Teil unterschiedlichen gesundheitlichen Wirkungen und weil die zu bestimmenden Parameter der Belastung und der biochemischen Effekte mit den zu entwickelnden Methoden gemeinsam in jeweils einem Analysenlauf bestimmt werden können. Im Mittelpunkt der Untersuchungen sollen die krebserzeugenden Wirkungen beider Substanzen stehen. Die krebserzeugende Wirkung von AA und ACN wird in erster Linie von ihren oxidativen Stoffwechselprodukten getragen. Bisher wurden bei Menschen aber fast ausschließlich Produkte des reduktiven Stoffwechsels untersucht. Dies betrifft die Merkaptursäuren im Urin sowie die Haemoglobinaddukte im Blut. Die Quantität und damit das genotoxische Potential der im menschlichen Körper entstehenden ultimalen Kanzerogene ist unbekannt. Dies ist umso kritischer, als im Tierversuch große Interspezies-Unterschiede bezüglich des Verhältnisses vom oxidativen zum reduktiven Stoffwechsel gefunden wurden. Diese Erkenntnisdefizite führen dazu, dass für die arbeits- und umweltmedizinische Überwachung Parameter eingesetzt werden, die keinen Rückschluss auf das Krebsrisiko zulassen. Es ist deshalb das Ziel dieses Vorhabens, neben den auf reduktivem Wege entstandenen Merkaptursäuren und Hb-Addukten des AA und ACN auch die entsprechenden auf oxidativem Wege entstandenen Merkaptursäuren und Hb-Addukte zu bestimmen. Die Ergebnisse werden außerdem Rückschlüsse auf das kanzerogene Potential zulassen, das ACN und AA für den Menschen darstellen.

Benzol und polycyclische Aromaten in den Abgasen von Haushaltsfeuerungen

Das wichtigste Ziel der Arbeiten ist die umfassende qualitative und quantitative Analyse der (teilweise krebserregenden) polycyclischen Aromaten, die von Haushaltsfeuerungen emittiert werden. Die Untersuchungen erstrecken sich derzeit auf Einzeloefen fuer Gas, Erdoel und Kohle mit Heizleistungen um 6000 kcal/h.

Lungenkrebsrisiko durch Radon in der Bundesrepublik Deutschland

Ziel der Studie ist die Ermittlung der Expositions-Wirkungs-Beziehung zwischen Innenraumbelastungen an Radon und dem Auftreten des Lungenkarzinoms unter Beruecksichtigung des Rauchens und beruflicher Karzinogene. Dazu werden im Rahmen einer Fall-Kontroll-Studie in einem Zeitraum von vier Jahren mehr als 3000 Lungenkrebsfaelle und 3000 nach Alter und Geschlecht gematchten Kontrollpersonen in drei Studienregionen (Ostbayern, Saarland/NRW, Thueringen (Sachsen)) auf ihre Exposition befragt und durch Messung mittels Kernspurdosimetern in allen in den letzten 35 Jahren bewohnten Wohnungen ihre Exposition ermittelt.

Polycyclische cancerogene Kohlenwasserstoffe in vom Menschen genutzten Pflanzen

Arbeiten ueber die Ursachen des Vorhandenseins von krebserregenden Verbindungen in Nutzpflanzen, d. h. Klaerung, ob diese Substanzen von der Pflanze selbst produziert werden oder aus der Umgebung (Luft, Boden, Wasser) in die Pflanze eindringen. Forschungsarbeiten ueber den Transport dieser Substanzen in der Pflanze sowie etwaige Einbeziehung in den Stoffwechsel. Es kommen sowohl chemisch-analytische Verfahren wie auch Verfahren unter Verwendung markierter Substanzen in Frage.

Umweltchemie, Umweltanalytik und biologische Wirkungen von carcinogenen und/oder mutagenen Metallverbindungen

Es werden u.a. wissenschaftliche Workshops durchgefuehrt: 12./14. September 1983: Universite de Geneve. 20./22. Januar 1986: Villars sur Ollon. In Zukunft sollen noch vermehrt die toxikologische Biochemie (insbesondere in Zellen; incl. Transportvorgaenge) und individuell unterschiedliche Dispositionen studiert werden. Besonders wichtig sind das Verhalten von Chrom-, Nickel-, Beryllium-, Arsen- und Cadmiumverbindungen, sowie Modelluntersuchungen mit anderen Metallspecies.

Bildung von gentoxischen Nitrosoverbindungen durch Nitrosierung von Nahrungskomponenten

Nitrat wird durch die Bakterien der Mundhoehle im Durchschnitt zu etwa 10 Prozent zu Nitrit reduziert. Dieses gelangt mit dem Speichel in den Magen, wo die sauren Bedingungen eine Nitrosierung von Nahrungskomponenten foerdern. Die entstehenden Nitroso-verbindungen werden z.T. enzymatisch, z.T. spontan, in chemisch reaktive Produkte umgewandelt. Eine Reaktion dieser Abbauprodukte mit der Erbsubstanz DNA kann zur Krebsausloesung beitragen. Im Rahmen frueherer Dissertationen wurde gezeigt, dass Alkylharnstoffe, aromatische Amine, sowie einzelne Aminosaeuren als wichtige Vorlaeufer in Frage kommen. Nicht zuletzt wegen der steigenden Nitratbelastung durch unsere Ernaehrung ist es deshalb wichtig, die endogene Bildung von kanzerogenen Nitrosoverbindungen fuer verschiedene Stoffklassen zu analysieren und in Relation zu setzen mit der Aufnahme von vorgebildeten Nitrosoverbindungen.

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