Ziel des Vorhabens war es, zu überprüfen, ob durch niederfrequente Magnetfelder die antiproliferative Wirkung des Zirbeldrüsenhormons Melatonin und des antiöstrogen wirkenden Brustkrebsmedikaments Tamoxifen auf Brustkrebszellen abgeschwächt wird. Liburdy et al. hatten 1993 und 1997 entsprechende Ergebnisse publiziert, die sie an der Brustkrebszelllinie MCF-7 erhalten hatten. Für die Exposition der Zellen in einem möglichst homogenen Magnetfeld bei sehr niedrigen magnetischen Flussdichten wurden neuartige Magnetfeld-Inkubatoren konstruiert. Es wurden verschiedene Brustkrebszelllinien verwendet, die eine sehr unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber Melatonin, Tamoxifen und niederfrequenten Magnetfeldern aufwiesen. Die antiproliferative Wirkung des Tamoxifens wurde durch niederfrequente Magnetfelder (50 Hz) abgeschwächt, wobei der Effekt bei einer magnetischen Flussdichte von 1,2 µT am stärksten war. In Gegenwart von 10-9 M und 5x10-9 M Melatonin zeigten die Zelllinien eine Reduzierung der östrogen-abhängigen Zellvermehrung. Wurden die Zellen gleichzeitig mit einem niederfrequenten Magnetfeld von 1,2 µT, 10 µT oder 100 µT exponiert, war der antiproliferative Effekt des Melatonins deutlich abgeschwächt. Insgesamt konnten die Ergebnisse von Liburdy et al. bestätigt werden. Darüber hinaus wurde für die Magnetfeldwirkung ein sogenannter Fenstereffekt beobachtet, bei dem die Wirkung bis zu einer magnetischen Flussdichte von 1,2 µT zunimmt und bei höherer Flussdichte wieder schwächer wird. Die Ergebnisse wurden bisher nur an Brustkrebszelllinien ermittelt. Ob sie auf die in-vivo-Situation übertragbar sind und damit Auswirkungen auf Brustkrebspatientinnen bzw. auf die allgemeine Bevölkerung zu befürchten sind, muss in weiteren Untersuchungen geklärt werden.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von quo data Gesellschaft für Qualitätsmanagement und Statistik mbH durchgeführt. Ziel des Antrages ist die Entwicklung eines biotechnologischen Analyseverfahrens zur Anreicherung und optischen Messung von steroidhormon-wirksamen Substanzen in Wasser, Abwasser, Urin, Blutplasma, Milch und Futtermitteln. Es sollen zwei Teillösungen entstehen. Ein Steroidhormon-Anreicherungschip für (anti-)östrogen-wirkende oder (anti-)androgen-wirkende Substanzen, der auch mit konventioneller Analysetechnik kombiniert werden kann. Die Integration einer Lichtemitterstruktur auf dem Chip erweitert das Konzept zu einem BIO-LED-Sensor zur Messung dieser Substanzen. Die Arbeitsplanung beinhaltet Arbeitspakete zur Herstellung von rekombinanten Rezeptorelementen (hERa und hAR) in Hefe. Mittels mathematischer Modellierung des Bindungsverhaltens zwischen (anti-)östrogen- und/oder (anti-)androgen-wirkenden Substanzen wird das Chipsystem dimensioniert. Die Entwicklung eines Chipsystems in Silizium-Mikrostrukturtechnik und eine Printing-Technologie zur Immobilisierung der Rezeptoren ermöglichen den Chipaufbau. Design und Layout der Lichtemitter und des Lichtemitterchips ergänzen das System zum Sensor. Analyseergebnisse werden über ein multidimensionales Kalibriermodell berechnet und validiert. Das Verwertungskonzept sieht die Weiterentwicklung zum Serienprodukt und die Fertigung durch die beteiligten KMUs vor. Die Konzeption als Plattformtechnologie soll die Erschließung von Nischenmärkten in den Bereichen Pharmaforschung, Medizin, Doping, Umwelt- und Lebensmittelanalytik ermöglichen. Das Verwertungskonzept sieht die Weiterentwicklung zum Serienprodukt und die Fertigung durch die beteiligten KMUs vor. Die Konzeption als Plattformtechnologie soll die Erschließung von Nischenmärkten in den Bereichen Pharmaforschung, Medizin, Doping, Umwelt- und Lebensmittelanalytik ermöglichen.
Das Projekt "Numerische Simulation der Dynamik von Flüssigschlick (MudSim)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Problemstellung und Ziel: In vielen Bereichen der Deutschen Küste führt eine zunehmende Verschlickung von Häfen, Hafenzufahrten und Teilabschnitten der Ästuare zu hohen Unterhaltungskosten. Besonders in strömungsberuhigten Zonen akkumuliert der Schlick und konsolidiert letztendlich. Diese konsolidierten Schlickschichten sind nur mit hohem Aufwand zu mobilisieren oder abzutragen. Fragestellungen des Suspensionstransports werden mit hydrodynamischen numerischen Modellverfahren untersucht. Die derzeitig etablierten und erprobten Modellverfahren sind jedoch kaum in der Lage die Dynamik von Flüssigschlick (fluid mud, hochkonzentrierte Schlicksuspension) zu simulieren. Dies begründet sich in den besonderen rheologischen Eigenschaften von Flüssigschlick. Das Fließverhalten von Flüssigschlick entspricht nicht einem Newtonschen Fluid, wie Klarwasser. Jedoch basieren die hydrodynamischen numerischen Modelle in der Regel auf diesem Ansatz. In diesem Forschungsprojekt soll daher ein bestehendes und bewährtes hydrodynamisches Modellverfahren für die Simulation von Flüssigschlick erweitert werden. Bedeutung für die WSV: Mit Hilfe des Verfahrens MudSim sollen zukünftig erforderliche Maßnahmen auch in ihrer Wirkung auf Schlicktransport und Schlickakkumulation untersucht werden können, um Bau- und Unterhaltungsmaßnahmen im Hinblick auf die Minimierung dieser Prozesse ausrichten zu können. Zudem sollen hiermit bestehende und zukünftige Managementstrategien zur Umlagerung und Unterbringung hoch konzentrierter Schlicksuspensionen und konsolidierter Schlicke verbessert werden. Untersuchungsmethoden: Grundlegend für die Entwicklung neuer Methoden zur numerischen Simulation von Flüssigschlick sind die Erforschung rheologischer Eigenschaften und die Bestimmung der charakterisierenden Parameter zur Beschreibung von Flüssigschlick. Einer der wichtigsten charakterisierenden Parameter für das Verhalten von Flüssigschlick ist der Feststoffgehalt, bzw. die dazu proportionale Dichte. Dieser Parameter wird für die numerische Modellierung genutzt, indem der Wasserkörper und die Schlicksuspension in Schichten gleicher Dichte unter Annahme einer stabilen Schichtung unterteilt werden. Diese Schichten gleicher Dichte, Isopyknen, bilden die vertikale Diskretisierung im Modell. Jeder Isopykne wird ein bestimmtes rheologisches Verhalten (Newtonsches, nicht-Newtonsches Fluid) zugeordnet. Der konzeptionelle isopyknische Modellansatz ist besonders für die Modellierung stark geschichteter Strömungen geeignet. Das isopyknische Modell ist um die entscheidenden Transportprozesse wie Deposition, Konsolidierung, Entrainment und Fluidisierung sowie um rheologische Ansätze für Schlicksuspensionen zu erweitern. Die Rheologie von Flüssigschlick wird über den Spannungstensor im Modell realisiert. Durch rheometrische Laboruntersuchurigen werden Zusammenhänge von Schubspannung und Scherrate sowie Viskosität und Scherrate in Abhängigkeit von der Suspensionskonzentration ermittelt. usw.
Das Projekt "Identifizierung und Quantifizierung endokrin wirksamer Substanzen (endocrine disruptors) sowie deren Risikobewertung für die Reproduktionsbiologie - Amphibien als Indikator für Ökosysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Das durch die BWPLUS-Förderung etablierte Amphibien-Modell zum Nachweis (anti)östrogener bzw. (anti)androgener Wirkungen der endocrine disruptors soll hier in Kombination mit chemischen Analysetechniken eingesetzt werden, um die tatsächliche Bedrohung für die Reproduktion durch die Gewässerbelastung mit endocrine disruptors in Baden-Württemberg am Beispiel der Alb zu klären. Hierzu werden Extrakte aus verschiedenen Probenahmestellen (Quellwasser, Wasser vor, aus und hinter Kläranlagenausläufen) und daraus hergestellte Fraktionen durch Reportergenassays für Ostrogen- und Androgen-Rezeptoren von Xenopus sowie die Beeinflussung der Expression der Biomarker-mRNAs (Vitellogenin bzw. Ostrogenrezeptor, Retinol Binding Protein) in vitro auf ihre (anti)östrogenen bzw. (anti)androgenen Eigenschaften untersucht. Durch weiterführende chemische Analytik, im Kontext mit den Bioassays, werden die endokrin aktivsten Substanzen isoliert, identifiziert und quantifiziert, wobei deren Überprüfung durch die in vitro- und in vivo-Methoden die Risikobewertung dieser endokrin wirksamen Substanzen hinsichtlich ihrer Anteile an der Gesamtbelastung in verschiedenen Gewässerabschnitten erlaubt. Durch diesen Ansatz kann erstmalig die Identifizierung, Quantifizierung und Risikobewertung sowohl von (anti)östrogenen als auch von (anti)androgenen Stoffen erfolgen, wobei hier über Bioassays die Identifizierung der biologisch aktivsten Substanzen definiert wird. Es steht zu erwarten, dass hiermit geklärt werden kann, wo das Hauptpotential endokrin aktiver Stoffe herrührt (z. B. bei Östrogenen: natürliche, synthetische, pflanzliche, Umweltchemikalien).
Das Projekt "GenOvotox: Entwicklung und Evaluierung eines sensitiven und kostengünstigen Tierersatzsystems für die Abschätzung des Hormon-toxischen Potenzials von Chemikalien als Disruptoren der embryonalen Gonadenentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Ökologie, Evolution und Diversität, Abteilung Aquatische Ökotoxikologie durchgeführt. Das Vorhaben verfolgt drei Ziele: 1. Erfassung gen- und zytotoxischer, antiöstrogener und antiandrogener Potentiale von Chemikalien in einem sich entwickelnden Individuum in verschiedenen Entwicklungsphasen und deren Auswirkungen auf die Biodiversität 2. Erfassung endokriner Wirkungen dieser Chemikalien auf die Geschlechtsentwicklung des Individuums und deren Auswirkungen auf die Population, 3. Erfassung toxischer und endokriner Potentiale sowie der zytotoxischen, antiöstrogenen und antiandrogenen Potentiale von Chemikalien im Rahmen ihrer Zulassung. Arbeitsplanung: In den ökotoxikologischen Versuchen werden Hühnerembryonen mit verschiedenen Konzentrationen der zu untersuchenden Substanz beimpft und bis zum benötigten Zeitpunkt (6 Tage, 19 Tage) bebrütet. Die Auswirkungen der Substanzen werden im Institut morphologisch beschrieben und histologisch ausgewertet. Es wird eine für die SuperSAGE- Analysen relevante Effekt-Konzentration ausgewählt, die Embryonen mit dieser Konzentration bebrütet und das zu untersuchende Gewebe isoliert. Nach der SuperSAGE-Analyse der Gewebe beim Projektpartner werden diese Ergebnisse interpretiert, mit den histopathologischen Befunden korreliert und diese Ergebnisse veröffentlicht.
Das Projekt "Chemikalien mit unerwünschter antigestagener Wirkung: Ein Risiko für die weibliche Fertilität?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Klinik für Frauenheilkunde durchgeführt. Die Embryo-Implantation ist ein kritischer Schritt im Fortpflanzungszyklus des Menschen, die Rezeptivität des Endometriums gilt hier als Fertilitäts-determinierender Faktor. Die Implantation und die gleichzeitigen funktionellen Veränderungen im Endometrium stehen dabei unter der hormonellen Kontrolle von Progesteron. Antigestagene und selektive Progesteronrezeptor-Modulatoren (SPRM) wirken kontrazeptiv und stören die Implantation. Beispiele für SPRM sind die Arzneistoffe Ulipristalacetat und Mifepriston, die für die Notfall-Kontrazeption bzw. Abortinduktion zugelassen sind. Von allen Zielgeweben reagiert das Endometrium am sensitivsten auf SPRM. Ausgangspunkt unserer Untersuchungen sind Befunde aus Reportergenassays über antigestagene Wirkungen von Chemikalien. In unserem Projekt haben wir einen Endometrium-spezifischen, humanen in vitro-Assay zur Untersuchung antigestagener Chemikalieneffekte entwickelt. Zur Untersuchung von Antigestagenen und SPRM werden endometriale epitheliale Ishikawa-Zellen über 3 Tage mit 17-Estradiol vorinkubiert und mit Kombinationen von Progesteron und Testsubstanzen über 48 h getestet. Mit Microarrays wurden zuvor die Estrogen-Sulfotransferase (SULT1E1) und der Progesteronrezeptor (PR) als aussagekräftige Zielgene für antigestagene Substanzen identifiziert. Effekte auf die Expression relevanter Zielgene werden mit RT-qPCR und Western Blotting analysiert. Die SPRM Mifepriston, Ulipristalacetat und ZK137316 antagonisierten dosisabhängig die Wirkungen von Progesteron bei beiden Zielgenen (EC50 ca. 10-9 M). Die Chemikalien 4-Nonylphenol, Bisphenol A und der Naturstoff Apigenin zeigten analoge, aber schwächere Effekte (EC50 > 10-6 M). Unser Ishikawa-Modell ist somit geeignet, Effekte von antigestagenen Wirkstoffen auf endometriale Zielgene in vitro quantitativ zu charakterisieren. Positiv getestete Substanzen müssen als Risikostoffe für die Embryo-Implantation angesehen werden und entsprechend weiter abgeklärt werden. Beispielhaft wurden an unserem Modell bisher antigestagene Eigenschaften für die weit verbreiteten Chemikalien Nonylphenol und Bisphenol A nachgewiesen. Der beobachtete Effekt auf die SULT1E1 deutet an, dass diese Stoffe auch die intrazellulären Estrogenspiegel erhöhen können. Angesichts der weiter wachsenden Chemikalienproduktion werden nun weitere Stoffe auf unerwünschte antigestagene Wirkungen untersucht.