Cytologische und biochemische Untersuchung der Alveolarmakrophagen sowie Bestimmung der Serum-Immunglobuline der Immunreaktion auf Fremdkoerper an Ratten nach Langzeitexposition gegenueber Schwermetallsalzen und -oxiden.
Die Klassifizierung von Nanomaterialien, Hilfs- und Arzneistoffen sowie atemwegssensibilisierenden Chemikalien hinsichtlich möglicher inhalationstoxikologischer Effekte stellt einen immer wichtigeren Aspekt im Rahmen einer Sicherheitsbewertung dar. Bisher wird die Sicherheitsevaluierung von Nanomaterialien sowie Hilfs- und Arzneistoffen von in-vivo Verfahren abgeleitet. Zur Erkennung potenzieller Inhalationsallergene werden heute aufgrund der Nichtverfügbarkeit eines spezifischen in-vivo Verfahrens unterschiedliche Tierversuche durchgeführt. Bisherige Anstrengungen zur Entwicklung von Alternativverfahren (3R Prinzip) haben noch keine zufriedenstellenden Verfahren geliefert. Gelingt es, prädiktive Marker und Methoden für die gewählten Stoffgruppen zu finden, wird dies die Zahl der in-vivo Untersuchungen zukünftig reduzieren. Für die betrachteten Stoffgruppen kann der Nachweis einer Entzündungsreaktion und Beeinträchtigung der Epithelbarriere im Alveolarbereich als Indiz für eine Deregulation der Makrophagenaktivierungskaskade mit möglicher systemischer Verfügbarkeit betrachtet werden, was beispielsweise zur Aufnahme durch dendritische Zellen und nachfolgend einer Aktivierung des Immunsystems führt. Im Rahmen von AeroSafe soll eine möglichst einfache Teststrategie für die verschiedenen Stoffgruppen entwickelt werden. Hierfür werden anhand der Evaluierung von fast 30 Stoffen sowohl bekannte Marker als auch neu identifizierte Marker auf ihre in-vivo Aussagekraft und Nutzbarkeit in einer in-chemico/in-vitro Teststrategie untersucht. Konkret werden in AeroSafe neben einem in-chemico Verfahren (P4), 1-Zellsysteme und Co-Kulturmodelle (P1+2) mit steigender Komplexität entwickelt und analysiert (P1-4). Diese Vorgehensweise erlaubt uns die Ermittlung der Modellkomplexität, die für die verschiedenen Stoffgruppen zur frühzeitigen Erkennung von inhalationstoxikologischen Effekten zwingend notwendig ist.
Die Klassifizierung von Nanomaterialien, Hilfs- und Arzneistoffen sowie atemwegssensibilisierenden Chemikalien hinsichtlich möglicher inhalationstoxikologischer Effekte stellt einen immer wichtigeren Aspekt im Rahmen einer Sicherheitsbewertung dar. Bisher wird die Sicherheitsevaluierung von Nanomaterialien sowie Hilfs- und Arzneistoffen von in-vivo Verfahren abgeleitet. Zur Erkennung potenzieller Inhalationsallergene werden heute aufgrund der Nichtverfügbarkeit eines spezifischen in-vivo Verfahrens unterschiedliche Tierversuche durchgeführt. Bisherige Anstrengungen zur Entwicklung von Alternativverfahren (3R Prinzip) haben noch keine zufriedenstellenden Verfahren geliefert. Gelingt es, prädiktive Marker und Methoden für die gewählten Stoffgruppen zu finden, wird dies die Zahl der in-vivo Untersuchungen zukünftig reduzieren. Für die betrachteten Stoffgruppen kann der Nachweis einer Entzündungsreaktion und Beeinträchtigung der Epithelbarriere im Alveolarbereich als Indiz für eine Deregulation der Makrophagenaktivierungskaskade mit möglicher systemischer Verfügbarkeit betrachtet werden, was beispielsweise zur Aufnahme durch dendritische Zellen und nachfolgend einer Aktivierung des Immunsystems führt. Im Rahmen von AeroSafe soll eine möglichst einfache Teststrategie für die verschiedenen Stoffgruppen entwickelt werden. Hierfür werden anhand der Evaluierung von fast 30 Stoffen sowohl bekannte Marker als auch neu identifizierte Marker auf ihre in-vivo Aussagekraft und Nutzbarkeit in einer in-chemico/in-vitro Teststrategie untersucht. Konkret werden in AeroSafe neben einem in-chemico Verfahren (P4), 1-Zellsysteme und Co-Kulturmodelle (P1+2) mit steigender Komplexität entwickelt und analysiert (P1-4). Diese Vorgehensweise erlaubt uns die Ermittlung der Modellkomplexität, die für die verschiedenen Stoffgruppen zur frühzeitigen Erkennung von inhalationstoxikologischen Effekten zwingend notwendig ist.
Die Klassifizierung von Nanomaterialien, Hilfs- und Arzneistoffen sowie atemwegssensibilisierenden Chemikalien hinsichtlich möglicher inhalationstoxikologischer Effekte stellt einen immer wichtigeren Aspekt im Rahmen einer Sicherheitsbewertung dar. Bisher wird die Sicherheitsevaluierung von Nanomaterialien sowie Hilfs- und Arzneistoffen von in-vivo Verfahren abgeleitet. Zur Erkennung potenzieller Inhalationsallergene werden heute aufgrund der Nichtverfügbarkeit eines spezifischen in-vivo Verfahrens unterschiedliche Tierversuche durchgeführt. Bisherige Anstrengungen zur Entwicklung von Alternativverfahren (3R Prinzip) haben noch keine zufriedenstellenden Verfahren geliefert. Gelingt es, prädiktive Marker und Methoden für die gewählten Stoffgruppen zu finden, wird dies die Zahl der in-vivo Untersuchungen zukünftig reduzieren. Für die betrachteten Stoffgruppen kann der Nachweis einer Entzündungsreaktion und Beeinträchtigung der Epithelbarriere im Alveolarbereich als Indiz für eine Deregulation der Makrophagenaktivierungskaskade mit möglicher systemischer Verfügbarkeit betrachtet werden, was beispielsweise zur Aufnahme durch dendritische Zellen und nachfolgend einer Aktivierung des Immunsystems führt. Im Rahmen von AeroSafe soll eine möglichst einfache Teststrategie für die verschiedenen Stoffgruppen entwickelt werden. Hierfür werden anhand der Evaluierung von fast 30 Stoffen sowohl bekannte Marker als auch neu identifizierte Marker auf ihre in-vivo Aussagekraft und Nutzbarkeit in einer in-chemico/in-vitro Teststrategie untersucht. Konkret werden in AeroSafe neben einem in-chemico Verfahren (P4), 1-Zellsysteme und Co-Kulturmodelle (P1+2) mit steigender Komplexität entwickelt und analysiert (P1-4). Diese Vorgehensweise erlaubt uns die Ermittlung der Modellkomplexität, die für die verschiedenen Stoffgruppen zur frühzeitigen Erkennung von inhalationstoxikologischen Effekten zwingend notwendig ist.
Inhalierte Nanopartikel, die in den Alveolarbereich der Lunge vordringen können, werden dort ganz überwiegend von Alveolarmakrophagen aufgenommen und aus dem Organ heraustransportiert. Ein sehr kleiner Anteil der Nanopartikel kann jedoch auch in andere Zellen der Lunge gelangen oder erreicht periphere Organe und Gewebe, in denen weitere Effekte ausgelöst werden könnten. Um diese Prozesse genauer zu untersuchen, wollen die Partner des Projekts NanoBioDetect Nanopartikel mit State-of-the-Art Methoden in der Lunge und anderen Zielorganen detektieren. Ziel ist es, den Einfluss von Nanopartikeln auf Körperfunktionen noch besser zu verstehen, indem Zelltypen, die Nanopartikel enthalten, zunächst identifiziert und charakterisiert werden. Die pro Zelle enthaltene Partikelmasse soll nach Möglichkeit quantifiziert werden. Weitere Arbeiten werden sich der Detektion veränderter Biomoleküle widmen, zu denen u.a. Protein- oder DNA-Modifikationen gehören. Neben Nanopartikel-haltigen Zellen werden auch Geweberegionen untersucht, in denen Nanopartikel angereichert sind. Obschon Effekte von zumeist hohen Nanopartikelkonzentrationen seit langem für Zellen in vitro beschrieben sind, ist die Übertragbarkeit dieser Resultate auf den komplexen Organismus noch immer unklar. Das Wissen um die in vivo Dosis von Nanopartikeln im Tierexperiment, das im Verlauf des Projekts zusammengetragen wird, soll diese Fragen neu beleuchten. In diesem Sinne sollen die Ergebnisse helfen, die Aussagekraft vorhandener in vitro Tests zu verbessern. Gegebenenfalls werden im Projekt auch neue in vitro Tests bereitgestellt, die hinsichtlich Zelltyp und Dosis besser auf die in vivo Situation abgestimmt sind. Die interdisziplinäre Arbeit an Zellen und Geweben zusammen mit der physikalisch-chemischen Expertise soll es den Projektpartnern erlauben, dieses 'Dosis-Effekt-Problem' für eine repräsentative Auswahl von Nanopartikeln zu lösen. Mit Hilfe der intensivierten Dunkelfeld-, der Raman-, sowie der Hyperspektral-Mikroskopie sollen partikelhaltige Gewebebereiche zunächst identifiziert werden. Wichtige Ergebnisse werden dabei elektronenmikroskopisch kontrolliert. Eine spezielle Übertragungsmethode soll erarbeitet und etabliert werden, um lichtmikroskopisch aufgefundene Gewebebereiche den bildgebenden Analysemethoden zuzuführen: Mit Hilfe der Ionenstrahl-Mikroskopie (engl. ion beam microscopy, IBM) sollen dabei Elementgehalte hochaufgelöst und quantitativ mittels Protonen-Beschuss bestimmt werden. Die 'time-of-flight'-Massenspektrometrie (ToF-SIMS) kann bereits jetzt Nanopartikel zusammen mit organischen Molekülen nachweisen, doch ist ein weiterer instrumenteller Ausbau der Methode vorgesehen, um ihre Effizienz und Auflösung weiter zu steigern. Die 'laser-ablation-inductively-coupled-mass spectrometry' (LA-ICP-MS) wird ebenfalls weiter optimiert und als quantitatives Nachweisinstrument zusammen mit weiteren Techniken (myXRF) eingesetzt. (Test gekürzt)
Inhalierte Nanopartikel, die in den Alveolarbereich der Lunge vordringen können, werden dort ganz überwiegend von Alveolarmakrophagen aufgenommen und aus dem Organ heraustransportiert. Ein sehr kleiner Anteil der Nanopartikel kann jedoch auch in andere Zellen der Lunge gelangen oder erreicht periphere Organe und Gewebe, in denen weitere Effekte ausgelöst werden könnten. Um diese Prozesse genauer zu untersuchen, wollen die Partner des Projekts NanoBioDetect Nanopartikel mit State-of-the-Art Methoden in der Lunge und anderen Zielorganen detektieren. Ziel ist es, den Einfluss von Nanopartikeln auf Körperfunktionen noch besser zu verstehen, indem Zelltypen, die Nanopartikel enthalten, zunächst identifiziert und charakterisiert werden. Die pro Zelle enthaltene Partikelmasse soll nach Möglichkeit quantifiziert werden. Weitere Arbeiten werden sich der Detektion veränderter Biomoleküle widmen, zu denen u.a. Protein- oder DNA-Modifikationen gehören. Neben Nanopartikel-haltigen Zellen werden auch Geweberegionen untersucht, in denen Nanopartikel angereichert sind. Obschon Effekte von zumeist hohen Nanopartikelkonzentrationen seit langem für Zellen in vitro beschrieben sind, ist die Übertragbarkeit dieser Resultate auf den komplexen Organismus noch immer unklar. Das Wissen um die in vivo Dosis von Nanopartikeln im Tierexperiment, das im Verlauf des Projekts zusammengetragen wird, soll diese Fragen neu beleuchten. In diesem Sinne sollen die Ergebnisse helfen, die Aussagekraft vorhandener in vitro Tests zu verbessern. Gegebenenfalls werden im Projekt auch neue in vitro Tests bereitgestellt, die hinsichtlich Zelltyp und Dosis besser auf die in vivo Situation abgestimmt sind. Die interdisziplinäre Arbeit an Zellen und Geweben zusammen mit der physikalisch-chemischen Expertise soll es den Projektpartnern erlauben, dieses 'Dosis-Effekt-Problem' für eine repräsentative Auswahl von Nanopartikeln zu lösen. Mit Hilfe der intensivierten Dunkelfeld-, der Raman-, sowie der Hyperspektral-Mikroskopie sollen partikelhaltige Gewebebereiche zunächst identifiziert werden. Wichtige Ergebnisse werden dabei elektronenmikroskopisch kontrolliert. Eine spezielle Übertragungsmethode soll erarbeitet und etabliert werden, um lichtmikroskopisch aufgefundene Gewebebereiche den bildgebenden Analysemethoden zuzuführen: Mit Hilfe der Ionenstrahl-Mikroskopie (engl. ion beam microscopy, IBM) sollen dabei Elementgehalte hochaufgelöst und quantitativ mittels Protonen-Beschuss bestimmt werden. Die 'time-of-flight'-Massenspektrometrie (ToF-SIMS) kann bereits jetzt Nanopartikel zusammen mit organischen Molekülen nachweisen, doch ist ein weiterer instrumenteller Ausbau der Methode vorgesehen, um ihre Effizienz und Auflösung weiter zu steigern. Die 'laser-ablation-inductively-coupled-mass spectrometry' (LA-ICP-MS) wird ebenfalls weiter optimiert und als quantitatives Nachweisinstrument zusammen mit weiteren Techniken (myXRF) eingesetzt. (Test gekürzt)
Entzuendliche Lungenerkrankungen sind von Stoerungen des Gleichgewichtes von Surfactant-Synthese - Surfactant ist der Oberflaechenlipidfilm, der die Alveoli in der Lunge bedeckt - und Sekretion einerseits und Surfactant-Abbau bzw Abtransport aus dem Alveolarlumen andererseits begleitet. Da der Surfactant bei den lebensbedrohlichen Krankheitsbildern Respiratory Distress Syndrome (RDS) der Fruehgeborenen und beim Adult Respiratory Distress Syndrome (ARDS) seine urspruengliche Funktionalitaet verloren hat, liegt inzwischen der Verdacht nahe, dass durch die Aufnahme inhalativer Noxen das Surfactantsystem beeintraechtigt werden koennte. In dieser Studie sollte im Tiermodell ueberprueft werden, ob durch die Exposition gegenueber der Noxe NO2 spezifische Proteine des Surfactants Veraenderungen erfahren. Das Surfactant-spezifische Apoprotein A (SP-A), das im Surfactant-System der Lunge am haeufigsten auftritt, bestimmt sowohl die Dynamik des Surfactant-Metabolismus wie dessen Funktion. Zum ersten Mal ueberhaupt wurden Proteinveraenderungen nach einer in vivo-Exposition von Ratten mit NO2 (10 ppm, 72 h) untersucht und mit den Effekten nach einer in vitro-Exposition (5 und 10 ppm, 4 h) verglichen. Dabei ergaben sich folgende neue Erkenntnisse: die Exposition gegenueber 5 und 10 ppm NO2 bedingte einen starken Anstieg des Proteingehaltes in der bronchoalveolaeren Lavage, wobei der relative Anteil an SP-A im Vergleich zur Kontrolle abnahm. Als Parameter fuer die pulmonale Infektabwehr, die durch eine Interaktion des SP-A mit Kohlehydraten gewaehrleistet wird, wurde die Bindungsfaehigkeit von SP-A an Mannose untersucht. Bei der in vitro-Exposition mit NO2 konnte im Versuch eine deutliche Inhibierung der Mannose-Bindungsfaehigkeit festgestellt werden. Ebenfalls ein Parameter fuer die Infektabwehr des Respirationstraktes ist die Faehigkeit zur Protein-Lipid-Aggregation, wobei sich fuer diese Messparameter ebenfalls herausstellte, dass in vitro der groesste Effekt zu messen war. Dies wurde auch als Hinweis darauf gedeutet, dass in vivo eventuell Schutzmechanismen existieren, die den in vitro-gezeigten Effekt ueberlagern koennten. NO2 zeigte als weiteres Effekt auf isolierte Pneumocyten Typ II, die in der Lunge die Synthese des pulmonalen Surfactant zur Aufgabe haben. Weiterhin konnte aus den erzielten Ergebnissen schlussgefolgert werden, dass nach einer NO2-Exposition die beta-adrenerge Stimulierbarkeit des Surfactantmetabolismus entscheidend gestoert ist. Die Untersuchungen zu den NO2-bedingten Veraenderungen des SP-A leisten einen Beitrag zur Kenntnis der allgemeinen Toxikologie dieser inhalativen Noxe. Es wird in dieser Studie deutlich, dass die Effekte nach in vivo-Exposition geringer sind als die nach in vitro-Exposition. Deshalb sind Studien, die sowohl ...
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| Bund | 45 |
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| Förderprogramm | 45 |
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|---|---|
| offen | 45 |
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| Deutsch | 42 |
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