Das Projekt "Die übersehene ökosystemare Stellgröße in nicht-eutrophierten Binnengewässern: Gelöste Huminstoffe - ein kurzer Überblick" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Dieser Überblick beginnt mit der Beschreibung quantitativer Verhältnisse zwischen toter (Detritus, Huminstoffe) und lebender organischer Biomasse in verschiedenen Ökosystemen. In den meisten Binnengewässern stammt die größte HS-Menge aus der terrestrischen Umgebung und sind Lignin- Abbauprodukte. Trotz der großen Mengen von Huminstoffen (HS) in den Ökosystemen ist das Wissen über die ökologische Bedeutung dieser Stoffe gering und voll von alten, immer wiederholten Paradigmen. So hält man HS für inert oder zumindest refraktär und zu groß, um von aquatischen Organismen aufgenommen zu werden. In diesem Überblick zeige ich, dass HS aufgenommen werden und danach sowohl indirekt als auch direkt mit aquatischen Organismen interagieren und so Biozönosen strukturieren können. Relativ gut untersucht ist inzwischen die alimentierende Funktion von allochthonen HS, die nach Belichtung kurzkettige Fettsäuren freisetzen, die als Substrat für mikrobielles Wachstum dienen. Dies ist ein indirekter Effekt. Mikroben ihrerseits sind Nahrung für mixotrophe Algen und heterotrophes Zooplankton. Deshalb sind nicht-eutrophierte Gewässer netto-heterotroph: die Atmung übersteigt die Photosynthese. Weiterhin zeigen Modellkalkulationen, dass nur eine sehr geringe Menge der terrestrischen Primärproduktion ausreicht, die Netto-Heterotrophie in Gewässern sicherzustellen. Jüngste Arbeiten zeigen auch, dass durch die stöchiometrische Zusammensetzung der Bakterien die maximale Planktonproduktion geringer ist, wenn Bakterien und nicht Algen der Beginn der Nahrungskette sind. Ebenfalls kürzlich wurden verschiedene direkte Effekte von HS auf aquatische Organismen gefunden. Hierzu gehören: Induktion von Chaperonen (stress shock proteins), Modulation der Biotransformationsenzyme, Modulation (überwiegend Hemmung) der photosynthetischen Sauerstofffreisetzung durch aquatische Pflanzen, Entwicklung eines internen oxidativen Stresses, Modulation der Nachkommenzahl im Nematoden Caenorhabditis elegans, Feminisierung bei Fischen und Amphibien, Interferenz innerhalb des Schilddrüsensystems und Wirkung als Lockstoff. Bei diesen Effekten sind wir noch in der Phase, die verschiedenen physiologischen, biochemischen und molekular- biologischen Effekte zu identifizieren. Deshalb sind die ökologische und ökophysiologische Signifikanz noch relativ unklar. Gleichwohl beeinflussen die HS sowohl Individuen als auch Gemeinschaften und ganz Ökosysteme, ein Einfluss, der mit dem von Nährstoffen vergleichbar ist.
Das Projekt "Effekte ultrafeiner Partikel auf oxidativen Stress und genomische Integrität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IUF - Leibniz-Institut für umweltmedizinische Forschung GmbH durchgeführt. Hinsichtlich der Exposition gegenüber PM (engl.: particulate matter) werden ultrafeine Partikel aus Verbrennungsprozessen (z.B. Verkehr, Industrie, Hauswärmeerzeugung) als die gesundheitsgefährdendste Partikelfraktion in der Umwelt angesehen; Diese umweltrelevanten ultrafeinen Partikel (UP) werden als bedeutende Umweltquelle exogener reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) betrachtet und mit der Induktion von zellulärem oxidativen Stress und Entzündung in Verbindung gebracht. Studien zur Verifizierung der Hypothese, dass eine umweltrelevante Exposition ultrafeiner Umweltpartikel über oxidativen Stress zu genomischer Instabilität von Zielzellen im Respirationstrakt führt, wurden bislang nicht durchgeführt. Aufgabe dieses Projektes ist, die Fähigkeit UP zur Induktion von oxidativem Stress und den damit verbundenen Antworten hinsichtlich der genomischen Integrität in vivo zu bestimmen. Die spezifischen Ziele der Studie sind: - die Fähigkeit inhalierter UP zur Ausbildung von oxidativem Stress in Abhängigkeit Von ihren chemischen Charakteristika zu untersuchen und - die Effekte inhalierter ultrafeiner Partikel auf DNA-Schädigung und -Reparatur zu analysieren. Mit der Studie wird ein Beitrag zum Verständnis der molekularen Mechanismen, die in mögliche gesundheitliche Beeinträchtigungen durch die ultrafeine Komponente von Umweltpartikeln involviert sind, erwartet. Konkret werden die Untersuchungen zu den Effekten auf die DNA-Integrität Hinweise zur Bedeutung von UP aus Verbrennungsprozessen für damit verbundene chronische Erkrankungen (insbesondere Tumoren und Gewebeumbau) erbringen. Die kombinierte vor-Ort-Exposition mit eingehender Partikelcharakterisierung ermöglicht eine detaillierte Verbindung zwischen experimentellen, epidemiologischen und analytischen Daten ultrafeiner Partikel in unserer Umwelt. Schließlich werden unsere Daten auch einen Beitrag leisten zur Entwicklung verbesserter Messstrategien von PM.
Das Projekt "Cyanotoxine und oxidativer Stress in aquatischen Makrophyten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. In vielen Organismen erfolgt die Biotransformation der cyanobakteriellen Microcystine über die Konjugation an Glutathion. Während der weiteren Biotransformationsprozesse, in welchen das Glutathionkonjugat weiter abgebaut wird, kann es zur Entstehung reaktiver Sauerstoffspezies kommen. Diese aktivieren ein antioxidatives Abwehrsystem, und es werden Enzyme wie die Superoxiddismutase, Katalase, Glutathionperoxidase in ihrer Aktivität gesteigert. Auch der Ascorbat-Glutathion Kreislauf wird beeinflusst. Während der Exposition von Ceratophyllum demersum konnte die Bildung eines Microcystin-LR Glutathionkonjugates nachgewiesen werden, ebenso die Aktivierung von löslichen und mikrosomalen Glutathion STransferasen, die Beeinflussung des Glutathionpools, sowie, die Aktivierung verschiedenster antioxidativer Enzyme.
Das Projekt "Risk assessment of engineered nanoparticles (ENPRA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institute for Occupational Medicine (IOM) durchgeführt. Objective: Engineered Nanoparticles (ENP) are increasingly produced for use in a wide range of industrial and consumer products. Yet it is known that exposure to some types of particles can cause severe health effects. Therefore it is essential to ascertain whether exposure to ENP can lead to possible health risks for workers and consumers. We have formed a consortium of well-known scientists from European Universities and Research Institutes, with over 100 publications in the field of Nanotoxicology. Our aim is to develop an approach for the Risk Assessment of ENP (ENPRA). Our objectives are: (i) to obtain a bank of commercial ENP with contrasting physico-chemical characteristics and measure them; (ii) to investigate the toxic effects of ENP on 5 (pulmonary, hepatic, renal, cardiovascular and developmental) target systems and 5 endpoints (oxidative stress, inflammation; immuno-toxicity; fibrogenecity; genotoxicity) using in vitro animal/human models; (iii) to validate the in vitro findings with a small set of carefully chosen in vivo animal experiments; (iv) to construct mathematical models to extrapolate the exposure-dose-response relationship from in vitro to in vivo and to humans; (v) to use QSAR like models to identify the key ENP characteristics driving the adverse effects; (vi) to implement a risk assessment of ENP using the Weight-of-Evidence approach; (vii) to disseminate our findings to potential stakeholders. To harmonise the research activities between our EU group and the US, we have established links with scientists from US Universities (Duke, Rochester) and Government Agencies (NIH/NIEHS, NIOSH and EPA) with on-going research in Nanotoxicology. Our objectives here are: (vii) to share information and agree on experimental protocols; (viii) to avoid duplication of work; (ix) to further validate the findings of this proposed study.
Das Projekt "Cytotoxicity of nanoparticles" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Gesundheit durchgeführt. This project aims to identify suitable early toxicology indicator for nanoparticle and elucidation of major parameters governing nanoparticles cyto-toxicology with a focus on oxide nanoparticles.