Neurotoxikologie und Chemosensorik

Leitung
PD Dr. rer. nat. Christoph van Thriel

Forschungsstrategie

Das Nervensystem des Menschen ist das Zielorgan vieler toxischer Arbeitsstoffe. Gelangt ein Arbeitsstoff in das Gehirn, kann er dort mit neuronalen Strukturen interagieren und ihre Funktionalität einschränken oder sogar nachhaltig schädigen. Bei den Betroffenen äußern sich diese toxischen Wirkungen als Beeinträchtigungen von kognitiven oder motorischen Leistungen. Diese systemischen Effekte von chemischen Arbeitsstoffen auf das Nervensystem werden im Projektbereich „Neurotoxikologie“ untersucht.

Wird der Arbeitsstoff von den Schleimhäuten der oberen Atemwege oder der Augen resorbiert, so interagiert er bereits dort mit Rezeptoren der chemosensorischen Sinne. Dieser lokale Effekt von chemischen Arbeitsstoffen auf das Nervensystem wird als Reizung der oberen Atemwege/ der Augen oder als Geruchsbelästigung wahrgenommen. Im Projektbereich „Chemosensorik“ wird untersucht, wie chemische Arbeitsstoffe lokal mit dem Nervensystem interagieren und wie dabei unterschiedliche Wahrnehmungen entstehen, welche sensorischen Fasern daran beteiligt sind und durch welche Konzentrationen gesundheitsrelevante Veränderungen/ adverse Effekte ausgelöst werden.

Durch die Kombination von lebens- und verhaltenswissenschaftlichen Methoden stellen wir (a) Daten für gesundheitsbasierte Grenzwerte zur Verfügung und suchen (b) nach neuen Erkenntnissen über biologische Grundlagen und Modulatoren neurotoxischer und chemosensorischer Effekte.

Experimentelle Möglichkeiten

  • Expositionslabor: Die Projektgruppe betreibt in Kooperation mit der ZE Analytische Chemie ein Expositionslabor, in dem Arbeitsplatzbedingungen mit Gefahrstoffexpositionen simuliert werden können. In experimentellen Expositionsstudien können so – kontrolliert und doch realitätsnah – chemosensorische und neurotoxische Wirkungen chemischer Arbeitsstoffe untersucht werden.
  • Psychophysiklabor: Der Projektgruppe stehen verschiedene olfaktometrische Apparaturen (u. a. Olfaktometer TO7) zur Verfügung, mit deren Hilfe Geruchs- und Reizschwellen von lokalen Reizstoffen bestimmt und überschwellige Empfindungsskalierung vorgenommen werden können.
  • Zellkulturlabor/ Imaging: Gemeinsam mit den anderen toxikologisch arbeitenden Projektgruppen werden verschiedene in vitro Methoden genutzt, mit deren Hilfe zelluläre Mechanismen neurotoxischer Substanzen in verschiedenen Zellsystemen (z. B. primäre Cortexneurone, humane Neuroblastomzelllinie SH-SY5Y) untersucht werden können. Auf Ebene einzelner neuronaler Zellen werden Effekte von Irritantien und toxischen Arbeitsstoffen mittels einer Kombination aus bildgebendem Verfahren (Calcium-Imaging) und gezielter Substanzapplikation untersucht.
  • Weitere technische Möglichkeiten: Der Arbeitsgruppe stehen standardisierte, neurobehaviorale Testbatterien zur Verfügung, mit deren Hilfe epidemiologische Längs- und Querschnittsstudien nach internationalem Standard durchgeführt werden können. Des Weiteren verfügt die Projektgruppe über Methoden zur Prüfung sensorischer Funktionen (Hören, Sehen, Riechen), die vielfach sensitive Indikatoren neurotoxischer Schädigungen darstellen.


Drittmittel

  • 2016-2018 (€ 164.000,00) Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)/GesundHolz
  • 2014-2017 (€ 366.329,00) BMBF/LCI-MEA (Life Cell Imaging – Micro Electrode Array)
  • 2011-2016 (€ 881.213,00) DGUV/IRRE 2
  • 2011-2014 (€ 395.499,00) BMBF/Network Formation Assay
  • 2008-2013 (€ 90.000,00) EU/ESNATS

Kooperationspartner

  • Regionale Kooperationen bestehen zum IPA (Institut für Prävention und Arbeitsmedizin); bis zum 20.11.09 BGFA (Forschungsinstitut für Arbeitsmedizin der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung), dem Institut für Kognitive Neurowissenschaft, Abteilungen Bio- und Neuropsychologie an der Ruhr-Universität Bochum (RUB), dem Lehrstuhl für Zellphysiologie an der RUB und dem Institut für Hygiene und Arbeitsmedizin der Universität Duisburg-Essen.
  • Mit dem Karolinska Institutet, Unit Work Environment Toxicology (Stockholm) besteht ein Kooperationsvertrag mit dem Ziel, durch gemeinsame Expositionsstudien dem Bedarf an Humandaten für die Regulation von Arbeitsstoffen im europäischen Kontext gerecht zu werden.