Deutsch: Die Wirkung hochfrequenter elektromagnetischer Felder auf die neuronale Entwicklung von Kindern und Jugendlichen ist ein wichtiges Thema im Strahlenschutz, das aber in Menschen nicht direkt untersucht werden kann. In der aktuellen Studie wurden oxidativer Stress, Neurogenese und neuronale DNA-Schäden bei heranwachsenden Ratten untersucht.
Das Projekt "Teil A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesforschungsanstalt für Ernährung, Institut für Ernährungsphysiologie durchgeführt. Schadstoffe in Lebensmitteln werden als ein möglicher Faktor bei der Auslösung von Lebensmittel-Allergien diskutiert. Experimentelle Beweise für Schadstoff-verstärkte allergische Reaktionen im Gastrointestinaltrakt liegen bisher jedoch nicht vor. Ziel dieses Verbundvorhabens war die Klärung der Frage, ob anthropogene und biogene Schadstoffe die intestinale Barriere beeinträchtigen und die Immunantwort gegen Lebensmittel-Allergene modulieren. Als anthropogene Schadstoffe wurden Aflatoxin B1 (AFB) sowie Quecksilberchlorid (HgCl2) und als biogener Schadstoff Weizenkeimagglutinin (WGA) eingesetzt. Die in vivo-Applikation von AFB bei BN-Ratten führte in den mesenterialen Lymphknoten zu einer signifikanten Zunahme der CD8+-Zellen. Zusätzlich waren in dieser Zellpopulation vermehrt Zellen mit den Aktivierungsmarker CD71 nachzuweisen. Daraus kann ein CD8-spezifischer Effekt von AFB abgeleitet werden. Die Immunantwort gegen das Modellallergen OVA war jedoch nicht beeinflußt. HgCl2 und MeHgCl wirkten bei den intestinalen Epithelzellen in einer Konzentration von 36,8 bzw. 40 myM zyto- und genotoxisch. Darunter liegende Konzentrationen an HgCl2 (0,78-12,5 myM) erhöhten die Permeabilität eines epithelialen Zellmonolayers (Caco-2) für Fluoreszein sowie in Ussing-Kammern den Kurzschlußstrom des Dickdarmgewebes, was ebenfalls als Hinweis für eine Stimulation der Permeabilität angesehen werden kann. Die in vivo-Untersuchungen wurden mit gegen OVA immunisierten Tieren durchgeführt. Die einmalige Behandlung mit HgCl2 (1 mg/kg KG) erhöhte 5 Tage nach der oralen Provokation mit OVA signifikant die anti-OVA-IgE- sowie -IgG-Serumkonzentration. Durch die orale OVA-Applikation erfolgte auch eine Aktivierung mukosaler Mastzellen (RMCPII-Freisetzung), die bei den einmalig mit HgCl2 behandelten Tieren auch noch 5 Tage nach der oralen Provokation nachzuweisen war. Die Bestimmung von Oberflächenmolekülen auf Lymphozyten ergab eine vermehrte Aktivierung von CD4/CD25-positiven Zellen. Auch die mehrmalige Behandlung mit einer niedrigen HgCl2-Dosis (5 x 0,2 mg/kg KG) führte zu einer deutlichen Stimulation der Immunantwort gegen OVA, wobei diese jedoch geringer ausgeprägt war. Ein direkter Effekt von HgCl2 (5 x 0,2 mg/kg KG) auf mesenteriale Lymphozyten kann aufgrund von Untersuchungen zu genotoxischen Wirkungen als Ursache der Immuntoxizität nicht ausgeschlossen werden. Bei Tieren, die nicht mit OVA immunisiert wurden, induzierte Hg keine Immuntoxizität. Im Gegensatz zu HgCl2 führte die Behandlung mit WGA zu einer Suppression der anti-OVA-IgE-Bildung. Unabhängig davon konnte bei den mukosalem Mastzellen eine Aktivierung durch WGA unmittelbar nach der oralen Applikation nachgewiesen werden. Hervorzuheben ist, daß die beobachteten Effekte mit einer Dosis erzielt wurden, die nur um den Faktor 10 über der bei überwiegend vegetarischer Ernährung aufgenommenen Gesamtmenge an Lektinen liegt. (Text gekürzt)
Das Projekt "Teil B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Universitätsklinikum, Institut für Immunologie durchgeführt. Anthropogene und biogene Schadstoffe in Lebensmitteln koennen zu einer Schaedigung von Darmzellen (Epithel-Immun- sowie neurokrine Zellen) fuehren, wodurch die selektive Schrankenfunktion der Darmwand sowie die Funktion des darin lokalisierten Darmassozierten Lymphgewebes (gut-associated lymphoid tissue, GALT) gestoert werden. Dadurch koennte die Entstehung von Lebensmittelallergien beguenstigt werden. Mit dem beantragten Projekt soll geprueft werden, ob (I) Schadstoffe ueber zyto- oder neurotoxische Mechanismen die intestinale Permeabilitaet beeinflussen, (II) ob zellulaere Komponenten des GALT durch neurotoxisch bzw. immuntoxisch wirksame Schadstoffe moduliert werden, (III) ob die orale Toleranz gegenueber Lebensmittelallergenen durch Schadstoffe beeintraechtigt wird, (IV) ob Lymphozyten durch Schadstoffe antigenspezifisch aktiviert werden. Neben der auf PAUL 1 (einem vorangegangenen Projekt) aufbauenden Untersuchung zu den Kontaminanten Aflatoxin B1 (AFB1) und Cadmium und den Lebensmittelzusatzstoffen BHA, BHT und Propylgallat soll als anthropogener Schadstoff Quecksilber (Hg) in diese Untersuchungen einbezogen werden. Bei Personen mit Amalgamfuellungen wurde teilweise Hg-Expositionen nachgewiesen, die denen bei arbeitsplatzbedingter Hg-Exposition entsprechen und die bei Vorliegen individueller Dispositionsfaktoren moeglicherweise neuro- bzw. immuntoxisch sein koennen. Als Beispiel fuer in der Nahrung reichlich vorkommende biogene Schadstoffe sollen neben o.g. ABF1, Lektine untersucht werden, deren toxische Wirkung bei zunehmender Akzeptanz vegetarischer Ernaehrungsweisen als gesundheitlich bedenklich gelten koennen.
Das Projekt "PCB-Kontakt in der Umwelt und Entwicklungsdefizite: Funktionen des Neuroverhaltens nach dem Alter von 18 Monaten bis ins Schulalter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Düsseldorf, Medizinisches Institut für Umwelthygiene durchgeführt. Design of Study: In this study existing cohorts will be followed in two parts covering the upper age limits of 42 months (Part I: Duesseldorf, Faroe Islands) and 72 months (Part II: Dutch groups), respectively. Within each of these segments between 300 - 400 children will be studied. PART I (Duesseldorf, Faroe Islands): In this section of the follow-up study cohorts from Duesseldorf (N = 150-180) and the Faroe Islands (N = 160-190) will be retested at ages 30 and 42 months. The overall sample size is expected at about 312 at age 30 months and 295 at 42 months of age. The basic independent variables are PCB-levels in plasma and in maternal milk, as available from the ongoing prospective studies. Additional PCB-levels will be measured at age 42 months. Main functions tested include neurology, language and cognitive development (Bayley, Kaufmann and Stanford-Binet). PART II (Groningen, Rotterdam): In this part of the follow-up study the cohorts from Groningen (N = 212) and Rotterdam (N = 207), each of them subdivided into 50 per cent formula-fed and breastfed babies, will be retested at schoolage (6 years), after having already been retested at age 3 1/2 years (42 month) previously. Again, the basic independent variables are prenatal PCB-concentrations (cord blood, maternal blood) and early postnatal levels in maternal milk as measured during the early stages of recruitment between 1989 and 1991; PCB-levels in serum are also available from the 42 months examination, and will also be measured at 6 years of age. Main dependent variables are neurology, cognitive developement (Kaufman Scales) and behaviour ratings (Child Behaviour Check List). Statistical data analysis for PART I and PART II: Apart from desciptive summary data the main part of the overall analysis will be based on multiple logistic regression-models for binary data, and on multiple linear regression-models for continuous data. Adjustment for relevant confounders, as eg social status, obstetrical optimality, maternal IQ and quality of the home environment, will be an important aspect of final statistical modelling. Particular care is taken to also consider co-exposure to other neurotoxicant chemicals, as eg lead (German and Dutch studies) and methylmercury (Danish/Faroe Island study element).
Das Projekt "Studie 'Eintragspfade für Blei in den menschlichen Organismus'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesinstitut für Risikobewertung durchgeführt. A) Ausgangslage: Blei wirkt schädlich auf das menschliche zentrale Nervensystem. Besonders bei Kindern kann die Exposition gegenüber Blei zu Einschränkungen der Intelligenz, der Aufmerksamkeit, der Reaktionsleistung sowie zu Verhaltensstörungen und Hörschwellenverschiebungen führen. Studien belegen, dass es für diese gesundheitlichen Auswirkungen keinen Schwellenwert gibt. Somit können auch niedrige Bleikonzentrationen im Blut zu gesundheitlichen Belastungen führen. Neben den neurotoxischen Wirkungen weist eine Bleibelastung zudem endokrine und kanzerogene Effekte sowie negative Effekte auf das kardiovaskuläre System, ebenfalls bereits bei niedrigen Bleigehalten im Blut, auf. Selbst geringe Aufnahmemengen können langfristig zu einer chronischen Bleivergiftung führen, da es in den Knochen eingelagert wird. Daten aus der Umweltprobenbank zeigen einen deutlichen Rückgang der Bleibelastung in den letzten 26 Jahren um circa 83 % auf rund 11 myg/L Blei im Blut im Jahr 2015. Jedoch stagniert dieser Wert seit 2002 auf einem Niveau knapp über 10 myg/L Blei im Blut. Basierend auf den Erkenntnissen hinsichtlich einer fehlenden Wirkungsschwelle ist es erstrebenswert, diese Belastung mit Blei weiter zu reduzieren und so niedrige wie möglich zu halten. B) Zielsetzung: Um hierfür geeignete Minderungsmaßnahmen ableiten zu können, sind Informationen über die verschiedenen Eintragspfade von Blei in den menschlichen Organismus zu recherchieren. c) Vorgehen: Für Blei sind Daten zu den aktuellen Eintragspfaden in der Fachliteratur zu recherchieren und auszuwerten. Die identifizierte Literatur soll hinsichtlich ihrer Qualität bewertet werden. Dabei ist die Bleikontamination von Lebensmitteln (auch Trinkwasser) sowie von Zusatzstoffen, Nahrungsergänzungsmitteln und Bedarfsgegenständen mit Lebensmittelkontakt zu berücksichtigen. Darüber hinaus sollen die Innenraum- und Außenluft sowie der Hausstaub untersucht werden. Schlussendlich soll das Vorhaben eine Gewichtung der Relevanz der Pfade für die Gesamtbelastung des menschlichen Organismus ermöglichen.
Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Ökologie, Evolution und Diversität durchgeführt. In der Trinkwasseraufbereitung bestehen viele Anwendungsfelder für die Membrantrennverfahren Nanofiltration und Umkehrosmose (NF/RO), wie z.B. Enthärtung, Entfernung von Nährstoffen und anthropogenen Spurenstoffen. Bei NF/RO-Prozessen entstehen Konzentrate mit einer entsprechend höheren Konzentration der abgetrennten Stoffe und mit Antiscalants, die für einen störungsfreien NF/RO Betrieb notwendig sind. Die Entsorgungswege der Konzentrate sind Bestandteil der Anlagengenehmigung durch die zuständigen Wasserbehörden. In den letzten Jahren wird die Konzentrat-Einleitung durch die Behörden zunehmend kritisch betrachtet. Da die Verweigerung der Einleitgenehmigung für die Konzentrate dem Aus der NF/RO gleichkommt, sind Lösungen gefragt, die den Einsatz dieser Technologie in der Trinkwasseraufbereitung langfristig sichern. Der Mangel an langfristig sicheren und genehmigungsfähigen Lösungen stellt eine Technologiebremse dar und führt zu einem Entscheidungs- und Investitionsrückstau in der Wasserversorgung. Die Arbeiten in KonTriSol sollen die bestehenden technischen und genehmigungsrechtlichen Hürden für den Einsatz der NF/RO in der Trinkwasseraufbereitung beseitigen, überprüfte technische Lösungen bereitstellen und die Bewertung und Auswahl von Technologie- und Handlungsalternativen durch ganzheitliche Konzepte unterstützen. Damit soll aktiv die Einsatz-,Transfer- und Exportfähigkeit dieser Lösungen auch in andere Anwendungsfelder und außerdeutsche Märkte unterstützt werden. In diesem Zusammenhang soll auch das ökotoxikologische Potential von Konzentrateinleitungen auf Gewässerorganismen untersucht werden. Inhaltsstoffe von Konzentraten inkl. Antiscalants sind im Zusammenhang mit der Direkteinleitung insbesondere in kleine Gewässer nur unzureichend auf ihre ökotoxikologischen Wirkungen bewertet. Daher sollen diese in akuten (Algen, Daphnien und Fischembryonen) und Mechanismus-spezifischen (z.B. endokrine und neurotoxische Wirkung) Biotests untersucht werden. .
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TASCON Gesellschaft für Oberflächen- und Materialcharakterisierung mbH durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens ist es, die von den Kooperationspartnern eingesetzten Nanomaterialien vor ihrem Einsatz umfassend zu charakterisieren, sowie Veränderungen nach Einbringung in Zellen und Geweben zu lokalisieren, zu identifizieren und zu quantifizieren. Das Teilvorhaben besteht aus 3 Arbeitspaketen: (4.)1 Charakterisierung chemischer und physikalischer Eigenschaften der Nanopartikel (4.)2 Qualitativer Nachweis von Nanopartikeln in vitro und in vivo (4.)3 Quantitativer Nachweis von Nanopartikeln in vitro und in vivo.
Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zweckverband Landeswasserversorgung, Betriebs- und Forschungslabor durchgeführt. In der Gesamtvorhabensbeschreibung sind die Punkte Gesamtziel, Stand der Wissenschaft und Technik, gemeinsamer Arbeits-, Zeit- und Ressourcenplan sowie Zuordnung der Zuständigkeiten und übergeordnete Verwertungsstrategie für den Verbund beschrieben. AP 5.1: Methodenentwicklung (0,3 wiss. Mitarbeiter, 0,4 CTA x) - Basierend auf der bisherigen WBA/TLC-Methode mit AChE-Detektion soll durch Modifikation der TLC-Platte die Empfindlichkeit auf kleiner als 100 ng/L gesteigert werden. - Zur Verbesserung der Trennleistung der HPTLC soll eine zweidimensionale WBA/TLC entwickelt werden. - Weiterentwicklung und Erprobung des bestehenden Auswerteverfahrens sowie Durchführung der Validierung von WBA mit TLC. - Entwicklung einer Methode zum Nachweis von Substanzen, die erst nach metabolischer Aktivierung die AChE hemmen. - Optimierung der Kopplung mit der LC-HRMS anhand der Wiederfindungsrate und Minimierung des Blindwertes. AP 5.2: Monitoring (0,2 wiss. Mitarbeiter, 0,4 CTA x) - Monitoring von verschiedenen Wässern aus dem Wasserkreislauf. - Untersuchung auf Transformationsprodukte von bekannten AChE-Inhibitoren durch technische Prozesse der Trinkwassergewinnung. AP 5.3: Korrelation TLC-AChE mit TP 6 (0,5 wiss. Mitarbeiter x) - Korrelation mit den Ergebnissen aus dem TP 6 Monitoring-2 zum Einsatz in der WBA im Hinblick darauf, ob mit beiden Untersuchungsmethoden der Teilprojekte 5 und 6 vergleichbare Aussagen zur AChE-Aktivität getroffen werden können. AP 5.4: Qualitätskontrolle Referenzmaterial (0,2 CTA x) - Referenzmaterialien von Projektpartner sollen anhand ihrer AChE-Hemmung auf ihre Reinheit geprüft werden. M1: Vorliegen einer validierten Methode als Standardarbeitsvorschrift M2: Vorliegen der Ergebnisse des Monitorings M3: Vergleichendes Bewertungskonzept der Ergebnisse TP 5 und TP 6 M4: Vorliegen der Ergebnisse der Reinheitsüberprüfung der Standards (x Anteil der jeweiligen Gesamtpersonenmonate).
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Darmstadt, Fachbereich Chemie- und Biotechnologie, Lehrgebiet Zellbiologie, Zellkulturtechnik durchgeführt. Etliche endokrin wirkende Stoffe zeigen auch eine neuroentwicklungstoxische Wirkung, wobei die zugrundeliegenden Mechanismen bislang unzureichend geklärt sind. In diesem Projekt sollen Marker ermittelt werden, die eine parallele Untersuchung beider Wirkqualitäten ermöglichen. Zum Nachweis (anti)östrogener und (anti)androgener Stoffeffekte wird ein rekombinantes Hefesystem (R-YES, R-YAS) verwendet. Um embryotoxische Wirkungen zu erfassen, ist die Durchführung des Embryonic Stem Cell Tests (EST) vorgesehen, der dann durch Erfassung der Ausbildung neuraler Zelltypen um spezifisch neurotoxische Endpunkte erweitert wird (neuroEST). Dies ist auch mit neuralen Stammzellen (NSC) vorgesehen. Damit kann eine embryo- und neurotoxische Wirkung endokrin wirkender Stoffe auf frühe Differenzierungsprozesse nachgewiesen werden und schließlich ein Test zum in vitro-Nachweis neuroentwicklungstoxischer Stoffeffekte entstehen. AP1: Testen neurotoxischer und endokriner Stoffe mit R-YES, R-YAS und EST, bei dem funktionale und morphologische Endpunkte untersucht werden, die charakteristisch sind für ausdifferenzierende neurale Zelltypen. Etablierung der NSC. AP2: Weiterentwicklung des EST zum neuroEST für den Nachweis spezifisch neurotoxischer Wirkungen. Ergebnisse aus AP1 und Literaturdaten bilden die Basis zur Markeridentifikation für die Charakterisierung neuraler Zelltypen und ihres Differenzierungsgrades. AP3: Testen von neurotoxischen, endokrinen Substanzen mit NSC, die zu Neuronen, Gliazellen, Astrozyten, Oligodendrozyten ausdifferenziert werden. Diese werden in verschiedenen Differenzierungsstadien behandelt und untersucht. Gesucht werden Marker, die bei endokrin und neurotoxisch wirkenden Substanzen spezifisch moduliert werden. AP4: Finale Substanztestung mit NSC und neuroEST auf Basis dieser identifizierten Marker. Hier fließen auch Ergebnisse anderer TP des NeuroBox-Verbunds ein, indem dort identifizierte Marker auch auf ihre Eignung bei NSC und neuroEST untersucht werden.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltbundesamt durchgeführt. Ziel ist die methodische Weiterentwicklung der im Tox-Box-Verbund aufgestellten In-vitro-Testbatterie, da die Funktionen des Nervensystems unter dem Einfluss chemischer Substanzen in ihrer Komplexität nur hinreichend zu bewerten sind, wenn möglichst alle Zellarten berücksichtigt werden. Spezifische Aussagen zur Neurotoxizität lassen sich nur gewinnen, indem neue Erkenntnisse zur Kultivierung organspezifischer Zelllinien und spezifische Endpunkte für das Nervensystem einbezogen werden. Die Modifizierung der Teststrategie soll zu wissenschaftlich belastbaren gesundheitlichen Orientierungswerten (GOW) und somit zu einer verlässlicheren humantoxikologischen Bewertung (bislang ungeregelter) anthropogener Spurenstoffe bezüglich Neurotoxizität führen. Die zu entwickelnde Teststrategie zeigt ein hohes Innovationspotenzial für die regulatorische Toxikologie, bietet die Grundlage zur Weiterentwicklung zellbiologischer Verfahren hinsichtlich der Humanrelevanz, kann auf weitere Regelungsbereiche übertragen werden und wird zur Reduktion von Tierversuchen beitragen. Die 6 Arbeitspakete (AP) befassen sich mit der Validierung der dreistufigen Testbatterie aus dem Projekt 'Tox-Box (AP 1.1), der Kokultivierung verschiedener Zelltypen zur besseren Simulation der In-vivo Verhältnisse (AP 1.2), der Erhöhung der Organspezifität durch den Einsatz von Mikrogliazellen (Immuneffektorzellen, AP 1.3), der Signalübertragung in Nervenzellen mittels Testung differenzierter Stammzellen (AP 1.4) und der Simulation des Übertritts von Chemikalien über die Blut-Hirn-Schranke (AP 1.5). AP 1.6 koordiniert den Verbund und die Entwicklung einer erweiterten Teststrategie für den Endpunkt Neurotoxizität innerhalb des GOW-Konzepts.