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Evolution of haemocyanin and its influence on thermal sensitivity in cold adapted cephalopods

Das Projekt "Evolution of haemocyanin and its influence on thermal sensitivity in cold adapted cephalopods" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. Temperature, pH and oxygen concentration are the three most important parameters that influence oxygen-binding capacities of cephalopod blood and for survival at nearly -2 degree Celsius, a cephalopod requires a highly specialised blood-gas exchange. By using extracellular haemocyanin, cephalopods possess a less effective respiratory protein than fish (which have intracellular haemoglobin). In order to successfully compete with fish, cephalopods have developed a high level of haemocyanin adaptability. Despite their prominent position in Antarctic food webs and being highly abundant, very little is known about Antarctic octopod physiology in general and specifically of the role of haemocyanin as a mediator between the organism and an extreme environment. By means of an integrative physiological and molecular genetic approach, this study aims to shed light on the physiological adaptation as well as the phylogeny of octopodid haemocyanin during the adaptive radiation of these animals into Antarctic waters and to assist in explaining the recent biogeography of Antarctic octopods.

Biomonitoring von 2,4,6-Trinitrotoluol

Das Projekt "Biomonitoring von 2,4,6-Trinitrotoluol" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Walther-Straub-Institut für Pharmakologie und Toxikologie durchgeführt. Ziele: Entwicklung von Methoden zum Biomonitoring von 2,4,6-Trinitrotoluol exponierten Personen und Korrelation mit biologischen Effekten. Es ist bekannt, dass TNT-Arbeiter haeufig am Grauen Star erkranken. Bei einer Gruppe von chinesischen Arbeitern wurden Haemoglobin-Addukte von 2,4,6-Trinitrotoluol gefunden. Nach basischer Hydrolyse von Haemoglobin konnten 2-Amino-4,6-dinitrotoluol und 4-Amino-2,6-dinitrotoluol mittels GC-MS nachgewiesen werden. In der Arbeitsgruppe mit den hoechsten Haemoglobin-Addukt-Mengen war die Inzidenz des Grauen Stars am hoechsten.

Belastung und Beanspruchung der Bevölkerung durch Aromatische Amine - Acrylamid - Quellen und Gesundheitsrisiko

Das Projekt "Belastung und Beanspruchung der Bevölkerung durch Aromatische Amine - Acrylamid - Quellen und Gesundheitsrisiko" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg - Medizinische Fakultät - Institut und Poliklinik für Arbeits-, Sozial- und Umweltmedizin durchgeführt. Aromatische Amine, wie z.B. Anilin, Toluidine, Naphtylamine, etc und deren Abkömmlinge finden überall in unserer Umwelt Verwendung. So werden sie u.a. als Ausgangsprodukte zur Herstellung von Arzneistoffen, Kunststoffen, Pflanzenschutzmitteln und Farbstoffen eingesetzt. Darüber hinaus werden aromatische Amine in nicht unerheblichen Mengen freigesetzt sowohl über den Hauptstromrauch als auch in noch größeren Mengen über den Nebenstromrauch von Zigaretten, Zigarren, etc.. Als mögliche Quellen für die Belastung mit Aminoaromaten kommen daher für die Allgemeinbevölkerung neben Tabakrauch insbesondere Chemikalien und Farbstoffe in Textilien und Lederwaren, Rückstände von Pflanzenschutzmitteln in Lebensmitteln sowie Inhaltsstoffe von Kosmetika und Haarfärbemittel in Betracht. Viele dieser aromatischen Amine sind als krebserzeugend eingestuft. Beruflicher Kontakt mit aromatischen Aminen wird für die Entstehung von Harnblasenkrebs verantwortlich gemacht. An dieser Krebsart erkranken pro Jahr in Deutschland etwa 15.000 Personen neu. Wie kürzlich am Institut für Arbeitsmedizin in Erlangen (IPASUM) gezeigt werden konnte, nimmt auch die Allgemeinbevölkerung eine ganze Reihe dieser aromatischen Amine aus der Umwelt auf. Zu einem Teil werden diese mit dem Urin wieder ausgeschieden. Die Konzentrationen dieser Stoffe im Urin sind dabei ein Maß für die in den letzten Stunden bzw. Tagen aufgenommenen Menge (Dosismonitoring). Auch im Blut von Personen der Allgemeinbevölkerung konnten wir aromatische Amine in Form von Reaktionsprodukten mit dem roten Blutfarbstoff (Hämoglobin-Addukte) nachweisen. In Gestalt der Hämoglobinaddukte (Biochemisches Effektmonitoring) hat man einen sehr empfindlichen Parameter zur Verfügung, der die wirksame Belastung der letzten Monate widerspiegelt und gleichzeitig auch Rückschlüsse auf das Krebsrisiko zulässt. Aus unseren Ergebnissen war abzuleiten, dass die Exposition gegenüber Tabakrauch (aktiv und passiv) lediglich einen kleinen Anteil an der Belastung mit aromatischen Aminen darstellen kann. Andere Quellen tragen offenbar zu weit größerem Anteil zur Belastung der Allgemeinbevölkerung mit Aminoaromaten bei. Ziel der Untersuchungen ist es deshalb, die Belastung der Bevölkerung durch Aminoaromaten zu messen und das daraus resultierende Gesundheitsrisiko abzuschätzen. Dieses Risiko könnte abgesenkt werden, wenn wir durch diese Untersuchungen bessere Kenntnisse darüber erhalten, aus welchen Quellen die Aminoaromaten aufgenommen werden.

Entwicklung und Erprobung von Methoden des biological Monitoring fuer BTX-Aromaten

Das Projekt "Entwicklung und Erprobung von Methoden des biological Monitoring fuer BTX-Aromaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Ordinariat für Arbeitsmedizin, Arbeitsgruppe Toxikogenetik durchgeführt. Im Rahmen eines Verbundprojektes sollen die genotoxischen und kanzerogenen Eigenschaften von BTX-Aromaten untersucht werden. Dabei ist es das Ziel des Gesamtprojektes, einen Parameter zu finden, der es erlaubt, das mit einer Exposition verbundene Gesundheitsrisiko routinemaessig abzuschaetzen. Diese Frage ist von grosser arbeits- und umwelt-medizinischer Bedeutung, weil diese Kohlenwasserstoffe industriell vielfaeltig verwendet werden, und weil sie als Hauptbestandteile von Kraftfahrzeugabgasen ubiquitaer auftreten. Das hier dargestellte Teilprojekt umfasst die Untersuchung, in welchem Ausmass Alkylbenzole oder deren Stoffwechselprodukte an DNA binden. Mit Hilfe zytogenetischer Techniken soll dann eine Bindung von DNA-Addukten hinsichtlich einer mutationsausloesenden biologischen Wirkung ueberprueft werden. Alle in vitro Untersuchungen werden an Humanzellen in Kultur durchgefuehrt. Sie werden durch Untersuchungen an exponierten Kollektiven ergaenzt. Die Ergebnisse werden zu den Ergebnissen des Teilprojektes I (Bestimmung von Haemoglobin-Addukten, Prof. Angerer, Erlangen) in Beziehung gesetzt.

Entwicklung und Erprobung von Methoden zur Bestimmung von Schadstoff Hb- und DNA-Addukten als Parameter einer gesundheitlichen Beanspruchung des Menschen durch elektrophile Substanzen am Beispiel der BTX-Aromaten

Das Projekt "Entwicklung und Erprobung von Methoden zur Bestimmung von Schadstoff Hb- und DNA-Addukten als Parameter einer gesundheitlichen Beanspruchung des Menschen durch elektrophile Substanzen am Beispiel der BTX-Aromaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Arbeits- und Sozial-Medizin und Poliklinik für Berufskrankheiten durchgeführt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen Methoden erarbeitet werden, die es erlauben, die Addukte elektrophiler Substanzen an Haemoglobin und DNA quantitativ zu bestimmen. Als Beispiel solcher Substanzen sollen die sog BTX-Aromaten (Benzol, Toluol, Xylole, Ethylbenzol) dienen. HB-und DNA-Addukte sind relativ leicht zugaengliche Indikatoren fuer eine quantitative Abschaetzung des krebserzeugenden Risikos. Es werden chemisch-analytische Verfahren erarbeitet, mit denen die Addukte von BTX-Aromaten an Haemoglobin und DNA entsprechend exponierter Personen bestimmt werden koennen. Andererseits sollen die BTX-Aromaten in vitro mit Enzymsystemen aktiviert und mit Blut bzw Haemoglobin umgesetzt werden. Aus dem in vivo und in vitro gewonnenen biologischen Material wird das veraenderte Haemoglobin mit elektrophoretischen und chromatographischen Methoden abgetrennt und in die einzelnen Aminosaeuren gespalten. Dabei werden Kapillargaschromatographie bzw HPLC eingesetzt. Die quantitative und qualitative Bestimmung der veraenderten Aminosaeuren wird mit der Massenspektrometrie durchgefuehrt.

Biomarker fuer die Beurteilung des Gesundheitsrisikos durch Isocyanat-Expositionen

Das Projekt "Biomarker fuer die Beurteilung des Gesundheitsrisikos durch Isocyanat-Expositionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Walther-Straub-Institut für Pharmakologie und Toxikologie durchgeführt. Isocyanate sind wichtige Ausgangsstoffe bei der Herstellung von Polyurethan-Kunststoffen, Farben und Klebstoffen. Jaehrlich werden weltweit etwa 3 Millionen Tonnen Isocyanate hergestellt. 4,4'-Methylendiphenyldiisocyanat (MDI) und Toluoldiisocyanate (TDI) sind die bedeutendsten Isocyanate. Isocyanate wirken reizend auf Augen und Atemwege (Verschlechterung der Lungenfunktion) sowie sensibilisierend auf die Atemwege ('Isocyanatasthma'). Die Angaben zur Karzinogenitaet und Mutagenitaet von Isocyanaten sind widerspruechlich. Isocyanate koennen in vivo zu den entsprechenden Aminen hydrolysieren, die zum Teil im Tierexperiment karzinogen sind. Im Rahmen unserer bisherigen Untersuchungen konnten wir zeigen, dass in MDI-exponierten Ratten und Arbeitern Blutprotein-Addukte und Urin-Metaboliten vom entsprechenden Amin (4,4'-Methylendianilin = MDA) vorhanden sind. Obwohl die Luft-Werte von MDI meistens unterhalb der Nachweisgrenze waren, haben wir bei vielen Arbeitern eine hohe interne Belastung feststellen koennen. Es ist jedoch nicht auszuschliessen, dass die internen Belastungen bei Arbeitern auch auf Umweltbelastungen zurueckzufuehren sind, da in diesen Studien nicht genuegend entsprechende Kontrollen untersucht wurden. Fuer das vorliegende Forschungsvorhaben moechten wir demzufolge Arbeiter und deren im gleichen Haushalt wohnende Angehoerige untersuchen, um zu sehen, ob die Wohnraum- oder die Berufs-Exposition die wichtigste Isocyanat-Quelle ist. Ferner wird beabsichtigt, Patienten zu untersuchen, bei denen vom Hausarzt oder vom Arbeitsmedizinischen Dienst ein Verdacht auf Isocyanat-Belastung besteht. Bei allen Patienten und Probanden werden Albumin- und Haemoglobin-Addukte und Urinmetaboliten der beiden wichtigsten Isocyanate, MDI und TDI, analysiert. Zusaetzlich werden bei den Patienten Radio-allergo-sorbent-Tests fuer die Stoffe MDI und TDI durchgefuehrt. Ferner werden individuelle Suszeptibilitaeten untersucht, die auf genetische Polymorphismen der Fremdstoff-metabolisierenden Enzyme zurueckzufuehren sind. Die Resultate aus diesen Studien sollten erlauben, die nicht-berufliche, gesundheitliche Gefaehrdung der Bevoelkerung durch Arylamine und Isocyanate festzustellen.

Sub project: Physiological match and mismatch in climate dependent distribution of boreal marine invertebrates

Das Projekt "Sub project: Physiological match and mismatch in climate dependent distribution of boreal marine invertebrates" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Zoophysiologie durchgeführt. The physiological mechanisms, by which temperature and its oscillations shape biogeography, species survival, and energy expenditure for growth are addressed as crucial elements of climate effects on ecosystems. Such climate dependent physiological patterns are most adequately identified in marine aquatic species which cover wide latitudinal clines in temperate zones (Northern hemisphere). Each population of these species (frequently genetically different from neighbouring populations) is adapted to a specific climate regime on a gradient between warm and cold climates and the associated seasonal and inter-annual variability of its physical environment. Comparison of populations of the lugworm Arenicola marina is intended for a comprehensive identification and quantification of physiological processes sensitive to climate change. The adjustment of oxygen supply versus demand appears most crucial in thermal adaptation; therefore components of the oxygen transfer system, like haemoglobin functional properties, blood and tissue oxygenation, as well as parameters setting oxygen demand and organismic performance will be investigated in populations from the Atlantic, the North and White Seas. For each of those populations, climate oscillations beyond previous optima may lead them to the limits of their adaptational capacity, to be identified as a mismatch in demand vs supply capacities. Based on such physiological studies a cause and effect understanding is expected, how climate factors, molecular and cellular design as well as physiological and ecological performance are interrelated. Identification of the unifying trade-offs and constraints involved in thermal adaptation likely contributes to an understanding of how climate gradients and their oscillations shape ecosystem functioning during climate change scenarios.

Geburtenzahl, Missbildungen, Blutgasdaten bei Bewohnern der Alpenlaender ueber 1500 m

Das Projekt "Geburtenzahl, Missbildungen, Blutgasdaten bei Bewohnern der Alpenlaender ueber 1500 m" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Medizinische Hochschule Hannover, Zentrum Physiologie durchgeführt. Es sollen in einer Vorstudie in einigen Alpenlaendern bei Dauerbewohnern ueber 1500 m Blutgasdaten bestimmt werden (Haemoglobingehalt, Sauerstoffkapazitaet, Sauerstoffhalbsaettigungsdruck, 2,3-Diphosphoglyzeratgehalt der Erythrozyten, Bohr-Effekt). Ausserdem sollen Erhebungen ueber Schwangerschaftsdauer, Geburtsgewicht, Reifegrad, Fehlgeburten, Geburtsanomalien in diesen gegenden angestellt werden.

Einbau toxischer Schwermetallionen in Derivate des Blutfarbstoffs

Das Projekt "Einbau toxischer Schwermetallionen in Derivate des Blutfarbstoffs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Fachgruppe Chemie, Institut für Anorganische Chemie durchgeführt.

Entwicklung eines Verfahrens zur Entfaerbung von Dickblut zur Gewinnung von farblosen Proteinpraeparates und einer eisenhaltigen Haemfraktion

Das Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur Entfaerbung von Dickblut zur Gewinnung von farblosen Proteinpraeparates und einer eisenhaltigen Haemfraktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Lebensmitteltechnologie und Verpackung, Institut an der Technischen Universität München durchgeführt. Die bei der Schlachtung anfallende grosse Menge Tierblut bereitet zunehmend Absatz- und Entsorgungsprobleme. In Hinblick auf die wertvolle Proteinzusammensetzung erscheint eine Veredelung des Blutes fuer lebensmitteltechnologische und technische Anwendungen sinnvoll. Stand der Technik ist eine Trennung des hygienisch gewonnenen Blutes in Plasma und Dickblut. Waehrend die Vermarktung von Plasma keine Schwierigkeiten bereitet, kann die eigentliche Hauptproteinfraktion Dickblut wegen ihrer intensiv rot-braunen Farbe, hervorgerufen durch Haemoglobin, nur zu Tierfutter verarbeitet werden. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es ein wirtschaftlich tragfaehiges und im technischen Massstab realisierbares Verfahren zur Entfaerbung von Dickblut dh Spaltung von Haemoglobin und Abtrennung der farbgebenden Haem- von der Proteinfraktion (Globinfraktion) zu entwickeln. Wichtige Einzelziele sind neben einer ausreichenden Entfaerbung und einer maximalen Proteinausbeute vor allem das Erreichen anwendungsgerechter funktioneller und sensorischer Eigenschaften des Proteinpraeparates. Das Globinpraeparat soll sowohl im Lebensmittelbereich als auch im technischen Bereich (Deckstrichmittel in der Papierindustrie, Substrat fuer die Enzymproduktion) Anwendung zu finden, die Haemfraktion ist als Pharmarohstoff fuer Eisenpraeparate interessant.

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