Projektgruppe
Chemikalienrisiken [CheR]

Gesundheitliche Risiken durch Chemikalien werden anhand von Daten zur Art der Wirkung, dem Wirkmodus und der Potenz (Dosis-Wirkungs-Beziehung) beurteilt, die in Relation zur Exposition gesetzt wird. Die Projektgruppe führt zu diesen Aspekten experimentelle Studien mit ausgewählten Gefahrstoffen durch; sie arbeitet an verbesserten Methoden zur Expositionsermittlung (Biomonitoring) und zur Aufdeckung von Schadeffekten sowie Konzepten zu deren toxikologischer Bewertung.

Wissenschaftliche Mitarbeiter/Mitarbeiterinnen

• Claudia Behm
• Hermann M. Bolt
• Gisela H. Degen (Projektleiterin)
• Wolfram Föllmann
• Jan G. Hengstler
• Felix Kluxen
• Katherine A. Munoz

Aktuelle Forschung

In Forschungsvorhaben mit einem konkreten Stoffbezug werden experimentelle Studien zu Dosis-Wirkungs-Beziehungen und/oder zur Aufklärung von Wirkungsmechanismen durchgeführt. Beispiele sind Projekte zu Gefahrstoffen mit krebserzeugender, gentoxischer oder hormoneller Wirkung wie Arsen und Cadmium, Industriechemikalien, Mykotoxinen und Steroiden. Dabei reicht das Spektrum der eingesetzten Methoden von reduktionistischen Ansätzen wie Zellkulturmodellen bis hin zu tierexperimentellen Studien. Chemikalienrisiken werden maßgeblich von der Exposition bestimmt; daher werden in Biomonitoring-Projekten reale Belastungen beim Menschen ermittelt, derzeit für das Mykotoxin Ochratoxin A und für Phyto-/Xenoöstrogene. An der Verbesserung von Methoden zur Aufdeckung gefährlicher Chemikalienwirkungen wird gemeinsam mit weiteren Projektgruppen und Zentralen Einrichtungen des IfADo in der Forschungsinitiative "UroTox" gearbeitet.

• Projektbereich "Wirkungsanalysen für Einzelstoffe und Gemische"
  (Claudia Behm, Gisela H. Degen, Wolfram Föllmann, Nicola Höfer)
  Die Frage, ob Schäden am Erbgut die Folge direkter oder indirekt gentoxischer Effekte sind, wird zunehmend als bewertungsrelevant angesehen. Die Thematik wird in experimentellen Untersuchungen für ausgewählte Mykotoxine und deren Gemische mit weiteren Schadstoffen (Arsen) bearbeitet, ferner für anabole Steroide, die im Doping eingesetzt werden.
  Eine andere Frage, zu der Forschungsbedarf besteht, betrifft so genannte "Endokrine Disruptoren" (Stoffe mit hormoneller Aktivität): Für östrogenartig wirkende Chemikalien sind Studien zur biologischen Wirksamkeit von Kombinationen geplant (Kooperation mit Prof. Dr. P. Diel, DSHS Köln). Ein Dissertationsprojekt zu Cadmium soll klären helfen, inwieweit die östrogenartigen Wirkungen oder die bekannten nephrotoxischen Wirkungen für eine toxikologische Bewertung dieses Gefahrstoffs heranzuziehen sind.

• Projektbereich  "Expositionsermittlung"
  (Gisela H. Degen, Katherine Munoz - in Kooperation mit ZE Analytische Chemie)
  Eine chemisch-analytische Methode zum empfindlichen Nachweis und zur Quantifizierung von Isoflavon-Phytoöstrogenen und von Bisphenol A in Urinproben ist optimiert und validiert worden. Diese Biomonitoring-Methode wird im Rahmen eines Drittmittel-geförderten Projekts (CEFIC-LRI) eingesetzt, um die Exposition gegenüber diesen Stoffen bei Kindern zu ermitteln (Kooperation mit dem Forschungsinstitut für Kinderernährung (FKE, Dortmund)).
  In einem Dissertationsprojekt sollen Ochratoxin A (OTA)-Expositionen, insbesondere frühe Mykotoxin-Belastungen, bei Kleinkindern in Chile und Deutschland ermittelt werden (Kooperation mit der Universität Conception, Chile). Das von DAAD/CONICYT geförderte Projekt kann auf publizierte Biomonitoring-Methoden für OTA aufbauen, beinhaltet aber auch methodische Entwicklungen zur Erfassung von Metaboliten.

• Projektbereich "Methodenentwicklungen"
  (Claudia Behm, Gisela H. Degen, Wolfram Föllmann, Jan G. Hengstler)
  Die Etablierung und Charakterisierung von Urothelzellkulturen dient der Verbessung von Tierversuchs-Ersatzmethoden zur Aufdeckung gefährlicher Chemikalienwirkungen am Zielorgan Harnblase. Hier sind aber noch methodische Entwicklungen nötig, z. B. zur Erfassung von Schadensprofilen nach Chemikalienbehandlung und verfeinerte Techniken, um Abläufe auch auf Einzelzellniveau zu verfolgen und auszuwerten. Diese Aspekte werden am IfADo im Rahmen der Forschungsinitiative "UroTox" bearbeitet.

• Projektbereich "Bewertungsfragen – Risikoevaluierung"
  (Hermann M. Bolt, Gisela H. Degen)
  Studien zu ausgewählten Gefahrstoffen greifen wissenschaftliche Grundsatzfragen zur Grenzwertsetzung für krebserzeugende Chemikalien am Arbeitsplatz auf oder stehen in engem Zusammenhang mit Fragestellungen regulatorischer Gremien (AGS, MAK, SCOEL) zur Einstufung und Kennzeichnung dieser Stoffe. International publizierte Arbeiten der Projektgruppe behandeln für wichtige Industriechemikalien (z. B. Acrylamid, Acrylnitril, Ethylenoxid, Formaldehyd, Trichlorethylen, Vinylacetat und Vinylchlorid) stoffbezogene und wissenschaftliche Grundfragen der Risikoevaluierung (s. u. ausgewählte Publikationen). Arbeiten auf diesem Feld sind auch in regulatorischen Gremien anerkannt und tragen somit dem Anwendungsbezug Rechnung.

Experimentelle Möglichkeiten

• Analysen von Chemikalien im biologischen Material mittels HPLC, GC/MS und LC/MS → Infrastruktur der Zentralen Einrichtung "Analytische Chemie"
• Durchflusszytometer (FACS Calibur)
• Elektrophoreseeinheiten für Nukleinsäure- und Proteintrennungen
• Labor für PCR-Analysen (Thermo-Cycler, Light-Cycler)
• Mikroskope (Durchlicht-, Kontrast-, Fluoreszenz-)
• Plate-Reader (UV/VIS und Fluorimeter) und Spektroskope (UV/VIS; Fluoreszenz)
• Zellkulturlaboratorien mit Infrastruktur für Mutagenitätsteste an Bakterien und Gentoxizitätsteste an Säugerzellen (u. a. Comet-Assay-Auswerteeinheit)

Aktuelle Drittmittel

• Verbundprojekt "Mykotoxine in Lebens- und Futtermitteln: Ein ungelöstes Problem in der Qualitätssicherung" Programm NRW 2007 - 2013 (EFRE)
• Verbundprojekt "Multikomponentenanalyse für Mykotoxine in Getreide und Futtermitteln"; NRW Ministerium für Innovation, Wissenschaft, Forschung und Technologie (MIWFT), 2006-2008
• Verbundprojekt "Impact of physiological, lifestyle and environmental factors on the development of puberty"; Koordination beim Forschungsinstitut für Kinderernährung, Dortmund; CEFIC/LRI, 2007-2009
• Dissertationsprojekt "Cadmium effects on estrogen receptor-mediated signaling in colon cells and hormonal potency assessment in vivo" im Graduiertenkolleg 1427 'Food constituents as triggers of nuclear receptor-mediated intestinal signaling' an der Universität Düsseldorf; DFG, 2007-2009
• Dissertationsprojekt "Analysis of the exposure of infants to ochratoxin A", Stipendium für K. Munoz, DAAD/CONICYT, 2008-2010
• Europäisches Verbundprojekt "Embryonic stem cell-based novel alternative testing strategies" (ESNATS/EU), Projekt mit Prof. Hengstler, 2008-2013

Kooperationspartner/Vernetzung

• Das Verbundprojekt "Mykotoxine" vernetzt die IfADo-Projektgruppe mit Kooperationspartnern an der TU Dortmund (Prof. Spiteller), den Universitäten Münster (Prof. Humpf) und Bonn (Prof. Dehne) sowie der BG-Handel und Warendistribution (Dr. Mayer, Mannheim). In Kooperation mit Prof. Dr. Diel (Deutsche Sporthochschule Köln) werden Wirkungen von anabolen Steroiden, Cadmium und anderen hormonell aktiven Substanzen untersucht. Im Verbundprojekt "Phytoöstrogene" (CEFIC-LRI) kooperieren wir mit Prof. Dr. Remer (FKE, Dortmund). Weitere Zusammenarbeiten gibt es mit dem Institut für Toxikologie der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf im DFG-Graduiertenkolleg bzw. im Rahmen des Kooperationsvertrags mit dem IPA (Institut für Prävention und Arbeitsmedizin); bis zum 20.11.09 BGFA (Forschungsinstitut für Arbeitsmedizin der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung).
• Internationale Kooperationen gibt es mit Prof. N. Basaran (Ankara, Türkei), Prof. J. Fink-Gremmels (Univ. Utrecht, NL), Prof. J.K. Malik (Izatnagar, Indien) und Prof. M. Vega, (University of Conception, Chile).

Abgeschlossene Projekte (in Auswahl)

• Verbundprojekt "Xenoöstrogene" VCI/UBA
• Verbundprojekt "Zytoskelett"CEFIC-LRI
• Flammschutzmittel
• Kühlschmierstoffe
• Verbundprojekt "Mykotoxine-Teil I"

Publikationen (aktuelle Auswahl)

• Degen GH, Nies E: Luftgrenzwerte für Krebserzeugende Arbeitsstoffe - aus der Arbeit des "AK CM" im AGS. Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft 68: 299-302 (2008)
• Bolt HM, Huici-Montagud A: Strategy of the scientific committee on occupational exposure limits (SCOEL) in the derivation of occupational exposure limits for carcinogens and mutagens. Arch Toxicol 82: 61-64 (2008)
• Bolt HM, Degen GH, Dorn SB, Plöttner S, Harth V: Genotoxicity and potential carcinogenicity of 2,4,6-TNT trinitrotoluene: structural and toxicological considerations. Rev Environ Health 21: 217-228 (2006)
• Bolt HM, Foth H, Hengstler JG, Degen GH: Carcinogenicity categorization of chemicals : new aspects to be considered in a European perspective. Toxicol Lett 151: 29-41 (2004)

• Projektpublikationen

"Human Biomonitoring - Nutzen für die Politik - Herausforderung für die Wissenschaft"

Die Konferenz in Berlin (26.- 28.09.2010) betonte, dass Human-Biomonitoring ein wichtiges Instrument des gesundheitsbezogenen Umweltschutzes ist. Zwei Wissenschaftlerinnen des IfADo, Frau Prof. Degen und Frau Munoz, gestalteten die Diskussion dabei aktiv mit und präsentierten eigenen Forschungsergebnisse (mehr...)

Parlamentarischer Abend der Leibniz-Gemeinschaft in Berlin

Zum Motto "Energie - Ernährung - Klima. Mit Agrarforschung nachhaltig in die Zukunft" vertrat das IfADo am 18. Mai 2010 die Bedeutung der Mykotoxinforschung für Produzenten und Verbraucher (mehr...)

ENDOCRINE DISRUPTORS: Modes of Action and Exposure Assessment
8. - 9. Oktober 2009
Heinrich Heine Universität, Düsseldorf
Mitorganisatorin: Prof. Dr. Gisela Degen
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Flyer

V79-Zellen

Mikroskop

Plate reader

FACS Calibur