Das Projekt "Metabolismus von 14C-Methoxychlor in humanen P450- transgenen und nicht-transgenen Pflanzenzellkulturen zur Produktion endokrin-wirksamer Metaboliten sowie deren Untersuchung auf estrogene Wirkung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Biologie V, Lehrstuhl für Umweltbiologie und -chemodynamik durchgeführt. Umweltchemikalien mit störender Wirkung auf das neuroendokrine System haben in den letzten Jahren zunehmend größeres Interesse erlangt. Die meisten der heute bekannten hormonaktiven Stoffe zeigen estrogene Aktivität. So auch das Organochlor-Insektizid Methoxychlor, das als Ersatz für das heute verbotene DDT eingesetzt wird. Für seinen Abbau in der Leber sind unter anderem die Cytochrom-P450-Monooxygenase-Isoformen CYP1A1, CYP1A2 und CYP3A4 bekannt. Der Abbau von Methoxychlor erfolgt durch Demethylierung und aromatische Hydroxylierung zu mono-Hydroxy-methoxychlor (Mono-OH-M), bis-Hydroxy-methoxychlor (Bis-OH-M), Catechol-methoxychlor und tris-Hydroxy-methoxychlor (Tris-OH-M). Außer Bis-OH-M treten diese Metaboliten als Enantiomere auf. Während CYP1A2 z.B. vorwiegend (R)-Mono-OH-M bildet, katalysiert CYP1A1 eine stärkere Bildung von (S)-Mono-OH-M. CYP3A4 demethyliert Methoxychlor dagegen ohne Bildung eines enantiomeren Überschusses; es entsteht ein Racemat. Nicht Methoxychlor selbst, sondern seine (Säuger-) Metaboliten zeigen eine unterschiedlich stark ausgeprägte estrogene Wirksamkeit. So wurde berichtet, dass z.B. Bis-OH-M stärker wirksam als Mono-OH-M ist; in vitro zeigte (S)-Mono-OH-M eine stärkere Bindung an den Estrogenrezeptor als (R)-Mono-OH-M. Im Rahmen des Projekts soll der Umsatz und Metabolismus von 14C-Methoxychlor in P450-transgenen und nicht-transgenen Pflanzenzellkulturen unterschiedlicher Spezies untersucht werden. Entstehende Metaboliten sollen quantifiziert, identifiziert und isoliert werden. Enantiomere von Metaboliten sollen ebenfalls identifiziert und isoliert werden. Abschließend soll die estrogene Aktivität der Testsubstanz und der aus den Zellkulturen isolierten Metaboliten in Biotests ermittelt werden. Hauptziel beim Einsatz der P450-transgenen Zellkulturen soll es auch sein, am Beispiel von Methoxychlor aufzuzeigen, dass diese Pflanzenzellkulturen geeignet sind, Metaboliten von besonderem Interesse in größerer Menge (biotechnologisch) für weitere Untersuchungen, wie z.B. Biotets, zu produzieren. Bei den nicht-transgenen Pflanzenzellkulturen stehen Untersuchungen zur Bildung der Methoxychlor-Metaboliten im Vordergrund. Anhand von Biotests und Literaturdaten soll eine Abschätzung der endokrinen Wirkung der Insektizid-Rückstände erhalten werden.
Das Projekt "Estrogene Aktivität im Abwasser - Nachweis mit Hilfe eines biologischen Wirktests und Erfassung der Elimination bei weitergehender Abwasserreinigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Lehr- und Forschungsgebiet Ökosystemanalyse (ESA) durchgeführt. Abwässer gelten als hauptsächliche Quelle von estrogen wirksamen Substanzen, bei denen es sich einerseits um natürliche und synthetische Hormone handelt und andererseits um Industriechemikalien, die in unerwünschter Weise das Hormonsystem beeinflussen können. In diesem Dissertationsprojekt wurde mit Hilfe eines biologischen in vitro Zelltests estrogene Aktivität in verschiedenen Arten von Abwasser nachgewiesen und die Elimination dieser Aktivität im Verlauf der Abwasserreinigung erfasst. Der verwendete in vitro Wirktest basierte auf der Induktion eines Reportergens in estrogen-sensitiven, gentransformierten Mammakarzinomzellen (sogenannten MVLN-Zellen). Die erfolgreiche Etablierung dieses Testsystems konnte unter anderem durch die mit Literaturdaten übereinstimmende Quantifizierung der relativen estrogenen Potenz von bekannten (Xeno)estrogenen demonstriert werden. Auch die Eignung der durchgeführten Probenaufarbeitung zur Gewinnung konzentrierter, für den MVLN-Test geeigneter Extrakte als entscheidender Schritt bei der Quantifizierung estrogener Aktivität in Umweltproben konnte belegt werden. Trotz weltweiter Forschungstätigkeiten in den letzten Jahren ist die Datenlage über die Elimination estrogen aktiver Substanzen aus dem Abwasser immer noch unzureichend. Die vorliegende Arbeit leistet hier einen Beitrag und ist darüberhinaus die erste systematische Untersuchung der in Deutschland häufigen, weitergehenden (tertiären) Abwasserreinigung hinsichtlich der Entfernung estrogen aktiver Substanzen. Die untersuchten acht kommunalen Kläranlagen erwiesen sich alle hinsichtlich der biologischen Reinigungsstufe als sehr effektiv im Vergleich zu Literaturdaten, wobei die Belastung im Zulauf der Kläranlagen in dem aus der Literatur bekannten Bereich lag. Dennoch enthielt das gereinigte Abwasser in sechs der acht kommunalen Kläranlagen zumindest zeitweise signifikante estrogene Aktivität. Auch in den Sedimenten des Vorfluters einer dieser Kläranlagen war estrogene Aktivität nachweisbar. Im Kontext kürzlich veröffentlichter Untersuchungen geben diese Ergebnisse Anhaltspunkte dafür, dass die bei allen untersuchten Anlagen vorhandene Nitrifikation und das damit verbundene hohe Schlammalter mit der Eliminationsleistung der estrogenen Aktivität zusammenhing. Weitere Faktoren wie die Art der Phosphatelimination und der Schlammbehandlung wiesen keinen Zusammenhang mit der Eliminationsleistung auf. Die wiederholte Beprobung der Kläranlagen zu verschiedenen Jahreszeiten ergab Hinweise auf eine temperaturabhängige Eliminationsleistung, aber auch auf eine jahreszeitlich unterschiedliche Belastung der Kläranlagen mit estrogen aktiven Substanzen. Neben kommunalem Abwasser wurden auch zwei weitere Arten von Abwasser untersucht, über die bisher nur wenig hinsichtlich der Belastung mit estrogen wirksamen Stoffen bekannt war. Dabei handelte es sich einerseits um Sickerwasser einer Siedlungsabfalldeponie und andererseits um reines Industrieabwasser. U.s.w.
Das Projekt "Untersuchungen zur biologischen Funktion des Mykotoxins Zearalenon" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Department für Angewandte Pflanzenwissenschaften und Pflanzenbiotechnologie, Institut für Angewandte Genetik und Zellbiologie durchgeführt. Zearalenon ist ein nichtsteroides Mykotoxin mit östrogener Wirkung, das vorwiegend vom pflanzenpathogenen Pilzen wie Fusarium graminearum (Gibberella zea) und Fusarium culmorum gebildet wird. Infolge der von diesen Pilzen hervorgerufenen Krankeiten von wichtigen Kulturpflanzen, wie z.B. Ährenfusariose von Weizen und Kolbenfäule von Mais, kann es zur Kontamination von Lebensmitteln und Futtermitteln mit gesundheitsrelevanten Mengen des Mykotoxins kommen. Gegenwärtig ist völlig ungeklärt, ob die Fähigkeit zur Produktion von Zearalenon die Fähigkeit des Pilzes beeinflußt, als Pflanzenpathogen zu wirken. Es ist auch unbekannt, ob Zearalenon imstande ist, in bestimmte pflanzenphysiologische Vorgänge einzugreifen und es dadurch dem Pilz erleichtert, die Pflanze zu kolonisieren. Im Rahmen dieser Arbeit soll versucht werden, Voraussetzungen zur Beantwortung dieser Fragen zu schaffen: Durch die Einbringung des Reportergens GFP (Green Fluorescent Protein) in den pflanzenpathogenen Pilz Fusarium culmorum sollte es möglich werden, den Infektionsprozeß zu verfolgen und die Rolle von Zearalenon zu untersuchen. Durch Etablierung der REMI-Methode (Restriction Enzyme Mediated Integration) soll die Grundlage geschaffen werden, Insertionsmutanten von F. culmorum zu identifizieren, die nicht mehr imstande sind das Mykotoxin Zearalenon zu bilden.