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SANDRINE - Feststellung von Verbindungen, die das endokrine System schaedigen, in Oberflaechenwasser, Abwasser und Schlamm mittels Biosensoren zur Bewertung der Wasserqualitaet

Das Projekt "SANDRINE - Feststellung von Verbindungen, die das endokrine System schaedigen, in Oberflaechenwasser, Abwasser und Schlamm mittels Biosensoren zur Bewertung der Wasserqualitaet" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Fachbereich 07 Umwelt und Gesellschaft, Institut für Ökologie und Biologie, Fachgebiet Ökotoxikologie durchgeführt. Ziele: Aufgabe der TUM als SANDRINE Partner ist es Antikoerper gegen hormoninduzierbare Muschelproteine herzustellen. Hintergrund: Verschmutzung aquatischer Gewaesser ist schwer zu erfassen. Mit Hilfe moderner Messverfahren (GC, HPLC, MS) koennen einzelne Substanzen sehr empfindlich nachgewiesen werden, nicht aber Wirkungen, die verschiedene Substanzen zusammen haben. Bioindikatoren wie z.B. Fische oder Muscheln koennen diese Luecke schliessen. Umweltchemikalien koennen in Bioorganismen zu differentieller Proteinexpression fuehren. Markerproteine koennen so Einblick in die Verschmutzung der Gewaesser geben. Vitellogenin: Ein typisches Markerprotein fuer oestrogene Stoffe im Wasser ist das Vitellogenin. Es konnte bisher bei ausserordentlich vielen verschiedenen oviparen Tieren (Voegel, Reptilien, Wuermer, Fische, etc.) nachgewiesen werden. Dieses Protein dient urspruenglich zur Ernaehrung des heranwachsenden Embryos, es ist also ein typisch weibliches Protein, das in maennlichen Individuen nicht anzutreffen ist. Besonders gut untersucht sind die Auswirkungen auf Fische. Schon durch sehr geringe Mengen (6 ng/L) von Oestrogenen und auch Xenooestrogenen wird aber auch in maennlichen Individuen Vitellogeninexpression stimuliert. Man kann also indirekt ueber den Gehalt des Vitellogenins in maennlichem Fischserum auf den Oestrogengehalt im Wasser schliessen. Zusaetzlich koennen auch andere oestrogenwirkende Substanzen miterfasst werden, die der klassischen Analytik entgehen.

Modellierung der oekologischen Qualitaet von Fluessen in Stadtgebieten: Oekotoxikologische Faktoren, die die Sanierung von Fischbestaenden behindern

Das Projekt "Modellierung der oekologischen Qualitaet von Fluessen in Stadtgebieten: Oekotoxikologische Faktoren, die die Sanierung von Fischbestaenden behindern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Ökologie, Fachgebiet Landschaftsökologie , Ökotoxikologie durchgeführt. Objective: Problems to be solved: The objectives of the project are to determine the ecotoxicological factors limiting restoration of sustainable fish populations in polluted urban rivers. These factors will be described and modelled for urban river systems in four European countries, Italy, Germany The Netherlands and the UK. By monitoring the conditions in each river and the natural fish population, then using caged fish to sample the environmental and biological factors that limit sustainable fish populations, the project will address the problems relating to the establishment of a standardised and validated array of bio-indicator measurements, for use in water quality surveillance and monitoring schemes, in support of environmental policies for integrated water management. A parallel sociological study of risk perception in stakeholders will provide information on peoples' perceptions and expectations with regard to water. The CEC Council have as their aim the remediation of European surface and ground waters in order that they achieve 'good' ecological status by the year 2010. This project will contribute to the objectives of Key Action 1, Sustainable management and quality of water and in particular, key action 1.2, Ecological quality of freshwater ecosystems and wetlands, and specifically key action 1.2.2, Ecological quality targets. Scientific objectives and approach: At each site, the ecological quality of the study river will be described on a seasonal basis in terms of biotic indices and chemical water quality, and related to the population biology of a resident species of coarse (tolerant) fish. Sub-lethal indicators of pollution will then be measured on fish exposed to the prevailing seasonal water conditions at each site, in floating cages. A range of biochemical indicators (biomarkers) will be used to reveal specific exposure to particular contaminants or classes of contaminants. These will include: - induction of cytochrome P450 and metallothioneins; DNA damage, in terms of strand breaks; estrogenic activity (measured as vitellogenin induction); brain cholinesterase activity. Measurement of swimming performance will be used as an indicator of physiological status, revealing seasonal differences and the response to exposure to the complex changes in water chemistry, following flood spates. These measurements will be related to migration of fish within the river system, using radio-tracking or tag and recapture. The immunological status of fish (e.g. macrophage activity) will be assessed, as urban waters can be subject to elevated contents of pathogenic bacteria from human waste and, furthermore, fish in poor condition as a result of pollution and other physico-chemical stresses may have compromised immune competence. Prime Contrator: University of Birmingham, School of Biological Sciences; Birmingham.

Entwicklung und Erprobung eines in vitro-Testsystems zum Nachweis oestrogener Wirkung von Umweltschadstoffen an primaeren Leberzellen von Karpfen

Das Projekt "Entwicklung und Erprobung eines in vitro-Testsystems zum Nachweis oestrogener Wirkung von Umweltschadstoffen an primaeren Leberzellen von Karpfen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften mit Botanischem Garten, Lehrstuhl für Botanik II Ökophysiologie und Vegetationsökologie durchgeführt. Oestrogene Umweltchemikalien induzieren bei Fischen u.a. die Synthese von Vitellogenin in der Leber. Vitellogenin ist ein fuer die Dotterbildung essentielles Phospholipiprotein, das im Normalfall nur von weiblichen Fischen gebildet wird. Unter dem Einfluss oestrogener Umweltchemikalien kann die Vitellogeninsynthese jedoch auch in Maennchen induziert werden, und durch die damit assoziierten Stoerungen im Fortpflanzungsverhalten und -erfolg eventuell das Ueberleben von Populationen beeintraechtigen. Der Nachweis der oestrogen Potenz von Chemikalien kann eindeutiger als im in vivo-Versuch in in vitro-Systemen durchgefuehrt werden. Das FE-Vorhaben hat zum Ziel, ein Kultursystem fuer Leberzellen des Karpfens zu etablieren, und mit Hilfe dieses Systems (a) den initialen Schritt der Vitellogenininduktion, naemlich die Oestradiolrezeptorbindung, und (b) die Vitellogeninsynthese selbst nachzuweisen. In der bisherigen, halbjaehrigen Laufzeit wurden erreicht: (a) Etablierung und Optimierung der Kulturbedingungen fuer die Hepatocyten, (b) Entwicklung eines Radiorezeptorassays zum Nachweis der Rezeptorbindung, (c) Entwicklung eines ELISAs zum Nachweis von Vitellogenin, (d) Bestimmung der Rezeptorbindungskonstanten fuer Nonylphenol, Octylphenol und Bisphenol A, (e) Nachweis der vitellogenininduzierenden Wirkung dar genannten Substanzen.

Teilprojekt III: Wirkungsuntersuchungen

Das Projekt "Teilprojekt III: Wirkungsuntersuchungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ECT Ökotoxikologie GmbH durchgeführt. Oestrogen-wirksame Substanzen werden vor allem ueber das Abwasser in die Umwelt eingetragen. Sie sind nicht nur in ungeklaertem, sondern auch in geklaertem Abwasser und in von Klaeranlagenablaeufen beeinflussten Oberflaechengewaessern nachgewiesen worden. Ausgehend von diesen Befunden war es das Ziel des Verbundvorhabens, in Klaeranlagen mit verschiedener Groesse und Abwasserbehandlungstechnik zu untersuchen, (1) ob oestrogen-wirksame Substanzen mit der vorhandenen Verfahrenstechnik eliminiert werden, (2) welches die eliminierenden Reinigungsstufen und -mechanismen sind, (3) ob sich die Elimination oestrogen-wirksamer Substanzen in den Klaeranlagen verbessern laesst und (4) wie hoch das oestrogene Potential ist, das ueber die Klaeranlagenablaeufe und den Klaerschlamm in die Umwelt eingetragen wird. Dabei wurde von der ECT ergaenzend zu der von den Projektpartnern durchgefuehrten chemischen Analytik ein in vivo-Wirkungstest mit dem Zebrabaerbling (Danio rerio) eingesetzt, um das oestrogene Potential von ausgewaehlten abwasserrelevanten Substanzen, Klaeranlagenablaeufen und Klaerschlamm zu erfassen. Adulte Zebrabaerblinge wurden 10 Tage lang gegenueber der zu pruefenden Substanz oder Umweltprobe exponiert. Als Testendpunkt zur Erfassung oestrogener Wirkungen wurde der Vitellogeningehalt im Ganzkoerperhomogenat maennlicher Fische mittels ELISA bestimmt. Von den im Rahmen des Teilprojektes untersuchten Einzelsubstanzen fuehrte Ethinyloestradiol in einer gemessenen Konzentration von 1,1 ng/L zur Induktion von Vitellogenin, Bisphenol in einer Konzentration von 534 myg/L. Nach Exposition gegenueber nominalen Konzentrationen von 27,6-276 myg Nonylphenoxyessigsaeure/L war der Vitellogeningehalt in maennlichen Zebrabaerblingen nicht erhoeht. Der Ablauf einer mit zweistufiger biologischer Reinigung und anschliessender Denitrifikation ausgestatteten Klaeranlage fuehrte nur bei der Regenbogenforelle, die in einem vergleichenden Expositionsversuch als zusaetzlicher Testorganismus eingesetzt wurde, nicht jedoch beim Zebrabaerbling zu einer Induktion von Vitellogenin. Der Ablauf einer zweiten Klaeranlage, in der das Abwasser mittels sequentieller biologischer Reinigung geklaert wird, fuehrte hingegen zu einer leichten, aber signifikanten Induktion von Vitellogenin im Zebrabaerbling. Damit hatte Ablauf der zweiten Klaeranlage eine staerkere oestrogene Wirkung als jener der ersten. Ein Vergleich der in den Expositionsbecken gemessenen Konzentrationen oestrogen-wirksamer Substanzen mit den in diesem Projekt und von anderen Arbeitsgruppen ermittelten Wirkschwellen der betreffenden Substanzen fuer Zebrabaerblinge und Regenbogenforellen zeigt, dass die natuerlichen Oestrogene Oestron und Oestradiol und das synthetische Oestrogen Ethinyloestradiol vermutlich ausschlaggebend fuer die beobachteten moderaten oestrogenen Wirkungen waren.

Entwicklung von monoklonalen Antikoerpern zum Nachweis von Regenbogenforellen Vitellogenin

Das Projekt "Entwicklung von monoklonalen Antikoerpern zum Nachweis von Regenbogenforellen Vitellogenin" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät Landwirtschaft und Gartenbau, Institut für Landespflege und Botanik, Lehrstuhl für Botanik durchgeführt. Vitellogenin ist bei oviparen Vertebraten und sehr vielen Invertebraten die Vorstufe der Dotterproteine. Es kommt in weiblichen Tieren in ihrer reproduktiven Phase in sehr hohen Konzentrationen vor. In Maennchen fehlt es dagegen fast gaenzlich. Die Vitellogeninsynthese erfolgt in der Leber unter der Kontrolle von Oestrogenen. Vitellogenin wird schliesslich von der Leber ueber den Blutkreislauf in das Ovar transportiert, wo es in den Oocyten in die entsprechenden Dotterproteine Lipovitellin und Phosvitin gespalten wird. Durch exogen appliziertes Oestrogen laesst sich auch in maennlichen Organismen eine nennenswerte Vitellogeninsynthese beobachten (mg/mL-Bereich). Der Vitellogeningehalt im Plasma maennlicher Organismen kann daher zum Biomonitoring von oestrogen wirksamen Verbindungen in der Umwelt genutzt werden. Mit Hilfe der Hybridomatechnologie wurden Antikoerper gegen Vitellogenin der Regenbogenforelle hergestellt. Die Antikoerper zeichnen sich durch ihre Nachweisgrenze von 250 myg/L Vitellogenin und ihre hohe Selektivitaet aus. Die Technologie rekombinanter Antikoerper soll es in Zukunft ermoeglichen, massgeschneiderte Antikoerper gegen Vitellogenin anderer Spezies auf sehr schnelle und kosteneffektive Weise zu erhalten.

Hormonelle Aktivitaet von Umweltchemikalien

Das Projekt "Hormonelle Aktivitaet von Umweltchemikalien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft, Abteilung Stoffe, Boden, Biotechnologie durchgeführt. In verschiedenen europaeischen Fluessen wurde insbesondere unterhalb von Klaeranlagen eine Verweiblichung maennlicher Fische festgestellt. Neben Veraenderungen der Gonaden wurde - so auch in der Schweiz - bei maennlichen Fischen Vitellogenin, ein ueblicherweise nur bei Weibchen vorkommendes Dotterprotein, gefunden. Die Belastung der Fluesse mit endokrin wirksamen Stoffen wird als Ursache fuer die beobachteten Effekte vermutet. Diese verweiblichenden Effekte, die letztlich die Reproduktion beeinflussen, werden heute als eine der moeglichen Ursachen fuer die seit Anfang der 80er Jahre ruecklaeufigen Anglerfaenge diskutiert. Die in die Umwelt gelangenden endokrin wirksamen Stoffe gehoeren verschiedenen Stoffklassen an. Es ist davon auszugehen, dass zahlreiche weitere Substanzen mit endokriner Aktivitaet noch nicht identifiziert worden sind. Einer Beurteilung der endokrinen Aktivitaet von Umweltproben mittels chemisch-analytischen Methoden sind deshalb Grenzen gesetzt. In diesem Projekt sollen einerseits die endokrine Aktivitaet von Abwasserfraktionen geprueft und andererseits die Konzentration bekannter hormonaktiver Stoffe gemessen werden. Am vorliegenden Projekt sind neben dem Institut fuer Pharmakologie der Universitaet Zuerich die EAWAG und die EMPA mitbeteiligt. Projektziele: Die von der EAWAG erhobenen und analysierten Abwasserproben sollen mittels spezieller Zellkulturen auf estrogene und androgene Aktivitaet geprueft werden (MCF-7 Zellen und Androgen sensitives Zellsystem). Ziel des Gesamtprojekts ist die Identifikation der fuer die endokrine Aktivitaet im Abwasser verantwortlichen Stoffe. Projekt ist abgeschlossen. Die Ergebnisse sind als Diplomarbeit publiziert. Die Arbeit wird weitergefuehrt (2000.H.04-05).

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