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Aufklärung von Biotransformationswegen und von Mechanismen gentoxischer Wirkungen

Die Erkennung gesundheitlicher Risiken durch gentoxische Stoffe, die als Lebensmittelinhaltstoffe oder als Umweltkontaminanten Bedeutung haben, ist die Voraussetzung für Risikobewertung und Prävention. Bei Umweltkontaminanten gilt unser Interesse polycyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen mit einer sogenannten Fjordregion, die besonders potente Kanzerogene darstellen. Außerdem interessieren uns Fullerene, die im Ruß vorkommen und deren biologische Wirkung bisher nur wenig untersucht ist. Das aus beruflicher Belastung durch bestimmte Nitrosamine potentiell gesundheitliche Risiko wird im Modellversuch untersucht. Schließlich beschäftigen wir uns mit der Toxikologie bestimmter a,b-ungesättigter Alkenale, die als Lebensmittelinhalts- und -Zusatzstoffe in z.T. beachtlichen Konzentrationen (bis 30 mg/kg) in Lebensmitteln vorkommen. Metabolische Veränderungen, die fremde Stoffe im Körper erfahren, beeinflussen ganz wesentlich deren Wirkung. Zur Aufklärung einzelner aktivierender oder entgiftender Stoffwechselwege werden transgene Säugerzellen eingesetzt, die bestimmte Enzyme (CYP) stabil exprimieren. Zusätzlich wird der Leberstoffwechsel mit Hepatozyten und Zellfraktionen (Mitochondrien, Mikrosomen) simuliert. Metabolite werden über GC/MS identifiziert und quantifiziert. Die gentoxische/mutagene Potenz von Ausgangsverbindungen und Metaboliten wird in-vitro an Säuger-Zellinien (z.B. humane Colonzellen) oder an primären Zellen (z.B. aus Gastrointestinaltrakt von Ratte/ Mensch) sowie in-vivo an der Ratte und ex-vivo an humanen Blutzellen geprüft. Gemessen werden: Gentoxizität in transfizierten Bakterien (Induktion von SOS-Repair), Mutagenität in Säugerzellen (HPRT-Test), Induktion von DNA-Schäden mittels Mikrogelelektrophorese und die Entstehung vonDNA-Addukten mittels 32P-Postlabelling-Verfahren. Zusätzlich werden zytotoxische Effekte (einschließlich Membranschäden und Apoptose-Induktion) in Zellkulturen erfasst.

Indikator: Nitrat im Grundwasser

<p> Die wichtigsten Fakten <ul> <li>Die europäische Nitratrichtlinie, die Grundwasserrichtlinie sowie die deutsche Grundwasser- und Trinkwasserverordnung verpflichten dazu, Überschreitungen des Grenzwertes für Nitrat von 50 Milligramm pro Liter zu verhindern.</li> <li>Seit 2008 wird der Grenzwert jedes Jahr an etwa jeder sechsten Messstelle überschritten. </li> <li>Der landwirtschaftlich bedingte Eintrag von Nährstoffen ist wesentliche Ursache für hohe Nitratkonzentrationen im Grundwasser.</li> <li>Das Bundesverwaltungsgericht entschied 2025, dass ein nationales Aktionsprogramm zum Schutz der Gewässer vor Verunreinigung durch Nitrat aus landwirtschaftlichen Quellen zu erstellen ist.&nbsp;</li> </ul> </p><p> Welche Bedeutung hat der Indikator? <p>In der Landwirtschaft wird Nutzpflanzen Stickstoff durch Dünger zugeführt. Oft wird Dünger jedoch nicht standort- und nutzungsgerecht ausgebracht. Überschüssiger Stickstoff wird ausgewaschen und gelangt als Nitrat ins Grundwasser und andere Gewässer. In Flüssen und Seen führt das zur Überdüngung (siehe Indikatoren <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/47329">„Ökologischer Zustand der Flüsse“</a> und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/47330">„Ökologischer Zustand der Seen“</a>), im Grundwasser zu Stickstoffanreicherungen und Überschreiten des Nitrat-Grenzwertes. Nitrat kann im menschlichen Körper in Nitrosamine umgewandelt werden. Bei Säuglingen kann es dadurch zu einer Störung des Sauerstofftransports kommen (Methämoglobinämie). Im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/11839">Trinkwasser</a> wird der Grenzwert zwar nur sehr selten überschritten, allerdings ist es aufwändig und teuer, in den Wasserwerken Nitrat aus dem Rohwasser zu entfernen.</p> </p><p> Wie ist die Entwicklung zu bewerten? <p>Die europäische <a href="https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/1991/676/oj?locale=de">Nitratrichtlinie (EU-RL 91/676/ EWG) hat das Ziel</a> Verunreinigungen des Grundwassers durch landwirtschaftliche Nitrateinträge zu vermeiden. Mitgliedsstaaten müssen Aktionsprogramme entwickeln, um Nitratkonzentrationen über 50 mg/l zu verhindern. Dies ist seit 2016 auch Ziel der <a href="https://www.bundesregierung.de/breg-de/themen/nachhaltigkeitspolitik/die-deutsche-nachhaltigkeitsstrategie-318846">Nachhaltigkeitsstrategie</a>&nbsp;der Bundesregierung (BReg 2016).</p> <p>Seit 2008 liegt der Anteil der Messstellen, die den Grenzwert überschreiten, zwischen 15 und 19 %. Auch der Anteil der Messstellen mit einer erhöhten Nitratkonzentration über 25 mg/l stagniert seit 2008 bei etwa 33–38 %. Die Nitratbelastung des Grundwassers bleibt damit weiterhin zu hoch.</p> <p>Das zentrale Element zur Umsetzung der Nitratrichtlinie ist die <a href="https://www.bmel.de/DE/Landwirtschaft/Pflanzenbau/Ackerbau/_Texte/Duengung.html">Düngeverordnung</a> (DüV). Überarbeitungen der DüV erlauben unter anderem belastete Gebiete gesondert auszuweisen und dort strengere Bewirtschaftungsauflagen geltend zu machen. Daneben baut Deutschland seit 2019 ein nationales Monitoringprogramm auf, das jährlich Aussagen über die Nährstoffbelastung und die Wirkung der Maßnahmen der DüV ermöglichen soll. Rechtliche Grundlage für dieses Wirkungsmonitoring soll zukünftig eine Monitoringverordnung bilden.&nbsp;</p> </p><p> Wie wird der Indikator berechnet? <p>Deutschland muss regelmäßig Daten über den Zustand des Grundwassers an die Europäische Umweltagentur (EUA) übermitteln. Dafür wurden von den Bundesländern repräsentative Messstellen ausgewählt und zum EUA-Grundwassermessnetz zusammengefasst. Die Daten werden über das Umweltbundesamt an die EUA gemeldet. Der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/indikator">Indikator</a> vergleicht die Messstellen, an denen der Grenzwert überschritten wird, mit der Gesamtzahl der Messstellen.</p> <p><strong>Ausführliche Informationen zum Thema finden Sie im Daten-Artikel </strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/11224"><strong>"Grundwasserbeschaffenheit"</strong></a><strong>.</strong></p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Photochemische Stabilitaet einfacher Nitrosaminverbindungen unter atmosphaerischen Bedingungen

Nitrosamine sind ausgesprochen starke Karzinogene. Ihre Bildung im Magen durch die mit der Nahrung oder Pharmakas aufgenommenen Vorstufen gilt als gesichert. In Loesungen zersetzen sie sich beim Bestrahlen mit Sonnenlicht relativ schnell. Das Vorkommen von Nitrosaminen in der Atmosphaere und damit ihr Einatmen wurde bisher nicht in Erwaegung gezogen, da man auch unter diesen Bedingungen mit einer schnellen photochemischen Zersetzung durch das Sonnenlicht rechnete. Dieser Aufnahme stehen die 1975 in der Atemluft einiger amerikanischer Grosstaedte entdeckten Nitrosaminkonzentrationen entgegen. Bis Heute liegen jedoch keine detaillierten Untersuchungen ueber das Verhalten der Nitrosamine unter atmosphaerischen Bedingungen (Gasphase) vor. Die Aufklaerung des physikalisch-chemischen Verhaltens der Nitrosamine in der Gasphase koennte der Krebsforschung und dem Gesetzgeber neue Erkenntnisse und Entscheidungshilfen geben.

Studien zur Wirkung von Nitrosaminen auf den DNA-Stoffwechsel, bzw. die DNA-Methylierung

Seit einigen Jahren interessiert uns die Frage, in welcher Weise die Wirkung von Nitrosaminen zustande kommt. Dabei haben wir aufzeigen koennen, dass schon relativ bald nach Verabreichung von Nitrosaminen Regulations-Stoerungen in der Leber auftreten. Wir haben diese nachgewiesen ueber einen Einfluss auf die Induktion der Tyrosin-Aminotransferase und der Tryptophan-Oxygenase. Wir haben uns dann mit der Ursache dieser Stoerung befasst und dabei besonders die Methylierung von Nucleinsaeuren analysiert. Weiterhin interessiert uns der NAD-Poly-ADPR-Stoffwechsel. Schon wenige Minuten nach der Verabreichung von Nitrosaminen kommt es zu einem NAD-Abfall und zu einer Beeinflussung der Poly (ADPR)-Synthetase.

Entstehung von Nitrosaminen in Lebensmitteln, speziell in Kaesen

Ziel: Pruefung von Kaesen auf das Vorkommen von Nitrosaminen bis herab zu Konzentrationen von Mikrogramm je Kilogramm, Identifizierung der Nitrosamine und Aufklaerung ihres Entstehungsmechanismus.

Rolle von Epoxyden und Nitrosaminen bei der Tumorgenese des menschlichen Gastrointestinaltraktes und der Leber

Gehalt und Entstehung von Mykotoxinen und Nitrosaminen in Nahrungsmitteln

Wegen ihrer Carcinogenitaet und chronisch/toxischer Wirkungen sind Mykotoxine und Nitrosamine bedrohliche Inhaltsstoffe von Nahrungsmitteln. Zur Minderung des Risikos tragen Kenntnisse ueber die Bildungsbedingungen entscheidend bei. Experimentelle Untersuchungen ueber Nachweismethoden, Nachweisgrenzen und Vorkommen der genannten Schadstoffe sowie Kontaminationswege werden in Modelluntersuchungen mit biologischen und physikalisch-chemischen Verfahren durchgefuehrt.

Analytik und Entstehung von Nitrosaminen in Lebensmitteln

Moeglichkeiten der Bildung und des Abbaus von cancerogenen Nitrosaminen in Lebensmitteln; Einfluss der Technologie; Zubereitung im Haushalt; Carry-Over Effekt Futter-Tier-Lebensmittel-Mensch.

Spurenanalyse von Umweltmedien auf die Gegenwart cancerogener N-No-Verbindungen. Synthese kohlenhydratverknuepfter Nitrosamine. Synthese von N-No-Zuckeraminosaeuren

Cancerogene N-Nitrosoverbindungen in Nahrungsmitteln

Quantitative Analyse handelsueblicher, gepoekelter Nahrungsmittel auf das Vorkommen von Nitrosaminen - Querschnittuntersuchungen.

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