In einem interdisziplinären Ansatz wurde das Themenfeld Schwimm- und Badebeckenwasser unter chemischen, mikrobiologischen, toxikologischen und aufbereitungstechnischen Gesichtspunkten von insgesamt 8 Teilprojekten inhaltlich bearbeitet. Das Teilprojekt 'Epidemiologie war für die Planung und Koordinierung eines Humanbiomonitorings (HBM) verantwortlich. Das HBM erfolgte in enger Zusammenarbeit mit 4 weiteren Teilprojektpartnern (Umweltbundesamt / Bad Elster, Arbeitskreis Molekulare Mechanismen Umweltbedingter Gentoxizität / Universität Mainz, Landesgesundheitsamt Baden-Württemberg / Stuttgart, GEW RheinEnergie AG, Wasserlabor / Köln), die unmittelbar an den unten aufgeführten Analysen und der damit verbundenen Erarbeitung einer toxikologischen Datenbasis beteiligt waren. Ziel war eine verlässliche Abschätzung der von Desinfektionsnebenprodukten (DNP) ausgehenden Gesundheitsrisiken, die durch den Chloreinsatz im Rahmen der Wasseraufbereitung entstehen, zu ermitteln. Die epidemiologische Betreuung umfasste neben der Probandenrekrutierung, Felderschließung und Handhabung des Probenmaterials auch das Datenmanagement sowie die statistisch- epidemiologische Auswertung. In einer Querschnittsuntersuchung an gesunden Leistungssportlern wurden Schwimmer (N = 110) im Alter von 11 - 25 Jahren aus 3 Schwimmleistungszentren untersucht. Eine entsprechende Anzahl an nicht-exponierten Probanden (N=112) mit ähnlichem Leistungsspektrum wurde aus Leichtathletik- und Feld-Hockey-Nachwuchsstützpunkten rekrutiert. Die Hauptfelderschließung erstreckte sich von Oktober 2001 bis September 2002. In Anlehnung an die Pilotphase des Kinder- und Jugend-Gesundheitssurvey (KiGGS) 2001/02 des Robert Koch-Institutes und Umweltbundesamtes kam ein standardisierter Probanden- und Elternfragebogen zum Einsatz. Ergänzend zum Interview wurde eine körperliche Untersuchung durchgeführt, die auch Lungenfunktionsuntersuchungen sowie Blutdruckmessungen einschloss. Externe (Luft/Wasser) sowie interne (Serum) Trihalogenmethan-Konzentrationen wurden zur Expositionsbestimmung ermittelt. Die Erfassung gentoxischer Endpunkte erfolgte über den Nachweis von DNA-Einzelstrangbrüche mittels Comet-Assay und Chromosomenaberrationen in peripheren Lymphozyten. Zusätzlich wurde als Biomarker die Mikrokernrate in zytologischen Abstrichen der Mund- und Nasenschleimhäute bestimmt. Eine mögliche nephrotoxische Wirkung soll über den Nachweis von ß2-Mikroglobulin im Urin erfolgen.
Die Einzelzellgelelektrophorese (SCG) Technik ist der zur Zeit empfindlichste Kurzzeittest zum Nachweis gentoxischer Substanzen in einzelnen Zellen. Eine wichtige zukuenftige Anwendung ist im Human Biomonitoring zu sehen und in der Untersuchung von Tieren (zB Fische, Wuermer) zum Nachweis einer gentoxischen Umweltbelastung. Das hier geplante Projekt soll zur Validierung der Methode beitragen und mit experimentellen Ansaetzen Aussagen zu den Einsatzmoeglichkeiten im Biomonitoring machen. Dazu werden menschliche Zellen in vitro mit verschiedenen Schadstoffen behandelt. Es wird untersucht, wie lange induzierte DNA-Schaeden in proliferierenden und nichtproliferierenden Zellen nachgewiesen werden koennen. Mit Hilfe von reparardefekten Zellen wird der Einfluss der DNA-Reparatur auf die Persistenz induzierter DNA-Schaeden untersucht. Ausserdem werden nicht-gentoxische Kanzerogene untersucht, um zu klaeren, ob die im SCG-Test beobachteten Effekte spezifisch fuer gentoxische Wirkungen sind oder auch als Folge zytotoxischer Wirkungen (Zelltod) auftreten koennen. Ergebnisse: Es wurden Untersuchungen mit der Einzelzellgelelektrophorese (SCG-Test oder Comet Assay) durchgefuehrt, um Aufschluesse ueber einen Einsatz dieser Methode im Rahmen von Biomonitoring-Studien zu erhalten. Fruehere Untersuchungen hatten gezeigt, dass der SCG-Test eine sehr sensitive Methode zum Nachweis eines breiten Spektrums von DNA-Schaeden in vivo und in vitro ist. Im Rahmen dieses Projektes konnte zum ersten Mal nachgewiesen werden, dass starke koerperliche Belastung zu DNA-Veraenderungen fuehrt, die mit dem SCG-Test erfasst werden koennen. Ein Mehrstufentest auf dem Laufband fuehrte zu einer deutlichen Zunahme von DNA-Strangbruechen in Leukozyten. Dieser Effekt trat mit zeitlicher Verzoegerung auf und betraf die Mehrzahl der untersuchten Zellen. Da eine Zunahme von DNA-Schaeden nur nach starker koerperlicher Belastung unter anaeroben Stoffwechselbedingungen auftrat, wurde oxidativer Stress als Ursache vermutet. Tatsaechlich konnten die Autoren zeigen, dass die Einnahme von Vitamin E vor dem Lauf den DNA-schaedigenden Effekt verhindert. Diese Ergebnisse geben einen wichtigen Hinweis auf die Bedeutung freier Radikale als Ursache der DNA-Schaedigung nach koerperlicher Belastung. In einer ersten Populationsstudie mit dem SCG-Test konnte nachgewiesen werden, dass Muelldeponiearbeiter gegenueber einem Kontrollkollektiv vermehrt DNA-Effekte im SCG-Test aufweisen. Der Mittelwert der DNA-Schaedigung zeigte einen signifikanten Unterschied zwischen den beiden Gruppen. Dieser Unterschied war deutlicher, wenn das 'tail-moment' anstelle der Gesamtlaenge der DNA-Migration ('image-length') fuer die Auswertung zugrunde gelegt wurde...
Die Einzelzellgelelektrophorese (SCG-Technik) ist der zur Zeit empfindlichste Kurzzeittest zum Nachweis genotoxischer Substanzen in einzelnen Zellen. Diese schnelle und empfindliche Methode eignet sich zur direkten Quantifizierung von DNA-Schaeden und DNA-Reparatur in individuellen Zellen in vitro und in vivo. (Neben seiner hohen Empfindlichkeit hat dieser Test gegenueber anderen den Vorteil, dass DNA-Schaeden in Einzelfaellen von Zellkulturen oder Geweben nachgewiesen werden koennen. Es eignen sich sowohl profilierende als auch nicht-profilierende Zellen und es werden nur wenige Zellen fuer den Test benoetigt.) Fuer die Zukunft zeichnet sich ein vielversprechender Einsatz dieser Methode im Biomonitoring ab. Das hier geplante Projekt soll zur Validierung der Methode beitragen und die Basis fuer die Interpretation von in vivo-Befunden liefern. Menschliche Lymphozyten und Fibroblasten sollen in vitro mit mutagenen Kanzerogenen behandelt werden. Dabei sollen Substanzen eingesetzt werden, die sich im Spektrum der induzierten DNA-Schaeden und der durch sie aktivierten Reparaturprozesse unterscheiden. Es soll untersucht werden, wie lange die induzierten Schaeden durch die SCG-Technik in profilierenden Zellen nachgewiesen werden koennen. Darueber hinaus soll geklaertwerden, welchen Einfluss Metalle auf die Haeufigkeit und die Persistenz dieser Schaeden haben. Die Untersuchungen koennen Hinweise darauf liefern, ob kanzerogene Metallverbindungen die Reparatur induzierter DNA-Schaeden behindern und auf diese Weise einen indirekten genotoxischen Effekt haben. Es wurden Untersuchungen mit der Einzelzellgelelektrophorese (SCG-Test oder Comet Assay) durchgefuehrt, um Aufschluesse ueber einen Einsatz dieser Methode im Rahmen von Biomonitoring-Studien zu erhalten. Fruehere Untersuchungen hatten gezeigt, dass der SCG-Test eine sehr sensitive Methode zum Nachweis eines breiten Spektrums von DNA-Schaeden in vivo und in viotro ist. Im Rahmen dieses Projektes konnte zum ersten Mal nachgewiesen werden, dass starke koerperliche Belastung zu DNA-Veraenderungen fuehrt, die mit dem SCG-Test erfasst werden koennen. Ein Mehrstufentest auf dem Laufband fuehrte zu einer deutlichen Zunahme von DNA-Strangbruechen in Leukozyten. Dieser Effekt trat mit zeitlicher Verzoegerung auf und betraf die Mehrzahl der untersuchten Zellen. Da eine Zunahme von DNA-Schaeden nur nach starker koerperlicher Belastung unter anaeroben Stoffwechselbedingungen auftrat, wurde oxidativer Stress als Ursache vermutet. Tatsaechlich konnten die Autoren zeigen, dass die Einnahme von Vitamin E vor dem Lauf den DNA-schaedigenden Effekt verhindert. Diese Ergebnisse geben einen wichtigen Hinweis auf die Bedeutung freier Radikale als Ursache der DNA-Schaedigung nach koerperlicher Belastung. In einer ersten Populationsstudie mit dem SCG-Test konnte nachgewiesen werden, dass Muelldeponiearbeiter gegenueber einem Kontrollkollektiv vermehrt DNA-Effekte im SCG-Test aufweisen...
Im laufenden Projekt des Antragstellers konnte ua gezeigt werden, dass Ballungsraeume Quellen fuer mutagen wirksame organische Luftschadstoffe darstellen. Da die Identitaet der Verbindungen, die den groessten Anteil an dieser Aktivitaet haben, unbekannt ist, kann deren oekosystemare Bedeutung nicht abgeschaetzt werden. Ziel des Folgeprojektes ist es daher, die Identitaet dieser Verbindungen zu ermitteln. Das Schicksal dieser Einzelverbindungen in der Umwelt soll nachfolgend untersucht werden, um die oekotoxikologische Wirkung und Relevanz mutagener Stoffe in der Aussenluft aufzuzeigen. Zur Analyse werden die im Vorprojekt gewonnenen Luftextrakte verwendet, die Extrakte vom Glasfaserfilter und vom PU-Filter werden getrennt untersucht. Die Gesamtextrakte werden durch praeparative HPLC getrennt und die Fraktionen werden im Biotest untersucht. Es ist geplant, die Fraktionen im Ames Test, im Comet Assay, auf Cytotoxizitaet sowie auf ihre Induktionswirkung fuer heat-shock-proteins zu testen. Mit dem Post-labeling Assay soll die Adduktbildungskapazitaet der Fraktionen untersucht werden. Weiterhin wird eine Kooperation mit anderen PAOe-Arbeitsgruppen angestrebt, um die Fraktionen auch auf andere, oekotoxikologisch relevante Endpunkte pruefen zu lassen. Ziel ist es, die wichtigsten chemischen Verbindungen zu identifizieren, die fuer die beobachteten Wirkungen in Frage kommen. Die aktiven Fraktionen werden daher mit verschiedenen instrumentellen Methoden weiteruntersucht. Zeitlich parallel wird der Probenahmestandort Mannheim mit dem Routineverfahren (Ames-Test) engmaschig weiteruntersucht. Ziel ist es hierbei, die im laufenden Projekt grundsaetzlich festgestellten Korrelationen auch fuer kuerzere Zeitintervalle aufzuzeigen (oder auszuschliessen). Auch aus der Korrelation zu bestimmten gasfoermigen Schadstoffen sollen Hinweise auf die Quelle und das Schicksal dieser Verbindungen abgeleitet werden. Gesamtziel ist es, neue Erkenntnisse zu Quellen, Transformation und zur oekosystemaren Bedeutung luftgetragener mutagener Schadstoffe zu gewinnen. Die in der Aussenluft vorhandene mutagene Aktivitaet (im Ames-Test) wird im allgemeinen auf die Anwesenheit von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) zurueckgefuehrt. Neuere Arbeiten haben jedoch gezeigt, dass diese allenfalls fuer einen gewissen Anteil der Aktivitaet verantwortlich gemacht werden koennen. Zudem ist nachgewiesen worden, dass der Grossteil der genotoxischen Aktivitaet der organischen Luftschadstoffextrakte polaren Verbindungen zukommt. Ihre eigentliche Identitaet und ihr Verhalten in der Umwelt sind jedoch weiterhin unbekannt. Diese mutagenen organischen Luftschadstoffextrakte sind Gegenstand der hier vorgestellten Untersuchungen. Im Rahmen dieses PAOe-Projektes wurden an acht Stellen in Baden-Wuerttemberg (Mannheim, Karlsruhe, Stuttgart, Reutlingen, Freiburg, Freudenstadt, Weil und Kaelbelescheuer im Hochschwarzwald) von Januar 1993 bis Dezember 1994 in regelmaessigen Abstaenden ...