Der vermehrte Eintrag von Arzneimitteln in Oberflächengewässer stellt durch unbeabsichtigte gesundheitsschädigende Effekte auf Nichtzielorganismen ein Risiko für die aquatische Umwelt und den Menschen dar, was international zur Festlegung von zahlreichen Verordnungen und Richtlinien geführt hat. Von besonderem toxikologischem Interesse sind dabei Pharmazeutika, die hergestellt wurden, um ihre biologische Aktivität in geringen Konzentrationen auszuüben. Darunter fallen hormonaktive Stoffe, die nachweislich schädigende Effekte in Gewässerorganismen und potentiell im Menschen hervorrufen können, weshalb sie im Fokus des öffentlichen Interesses und der aktuellen Forschung stehen. Diese Substanzen können in konventionellen Kläranlagen nicht vollständig eliminiert werden. Die Ozonung als vierte Reinigungsstufen hat sich hierbei zur Entfernung dieser Schadstoffe als sehr effektiv erwiesen. Allerdings entsteht hierbei eine Vielzahl verschiedener Transformationsprodukte, über deren Art und Wirkung wenig bekannt ist. In Krankenhausabwässern ist aufgefallen, dass die endokrine Wirkung nach der Ozonung ansteigt. Es wird vermutet, dass Rezeptorantagonisten dabei durch die Ozonung abgebaut werden und dann z.B. östrogenaktive Substanzen wirken können. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass diese Wirkung durch neu gebildete, endokrine Stoffe verursacht wird. Studien über das Zusammenspiel verschiedener endokrinaktiver Substanzen in komplexen Abwasserproben sind bisher kaum vorhanden. Dieser Aspekt soll im hier beantragten Forschungsvorhaben untersucht werden.
Ziel des Vorhabens ist es, Erkenntnisse zum Metabolismus und der Wirkweise endokriner Disruptoren in komplexen Stoffgemischen (wie Abwasser) auf humane Zellen zu gewinnen. Auch der Abbau dieser Substanzen, und eine damit verbundene mögliche Effektverminderung, durch eine weitergehende Reinigung des Abwassers, insbesondere durch Ozon, aber auch durch Aktivkohle, soll Gegenstand des Vorhabens sein. Dafür werden mehrere biologische in-vitro Tests, begleitet von chemischen Analysen, durchgeführt. Bioassays sind in der Lage die Anwesenheit endokriner Substanzen aufgrund ihrer Wirkung nachzuweisen, was insbesonders dann von Vorteil ist, wenn unbekannte Transformationsprodukte in einem Gemisch entstehen. Die in dem Forschungsvorhaben geplanten Biotests unterscheiden sich in ihrem Aufwand und in den Endpunkten voneinander. Das zellbasierte Calux-Testsystem hat lediglich einen rezeptorbasierten Endpunkt, wohingegen der ebenfalls zellbasierte H295r Steroidgenese Test den Gesamtsteroidhaushalt beinhaltet. Die endokrine Wirkung wird mit dem (anti)ER bzw. (anti)AR-Calux und im H295r Steroidgenese Assay mit ELISA analysiert und quantifiziert. Die Ergebnisse der beiden in vitro Testsysteme sollen verglichen werden, um einerseits die Aussagekraft des Calux-Tests auf Zellebene mit dem umfangreichen H295r Test zu belegen, und andererseits den Metabolismus von einem Gemisch aus endokrin aktiven Substanzen in Zellen zu erläutern. Die chemische Analyse der Proben erfolgt vor und nach einer Ozonung im Labormaßstab mittels Flüssigchromatografie-Tandem-Massenspektrometrie. Als Proben werden Krankenhausabwässer verwendet, die mit endokrin aktiven Testsubstanzen (vier Arzneimittel) einzeln und als Mix versetzt werden.
Förderzeitraum:
01.07.2015 - 30.06.2018
Institut:
IWW Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung gemeinnützige GmbH Institut an der Universität Duisburg-Essen
Betreuer:
Prof. Dr. Elke Dopp
E-Mail: E-Mail schreiben
URL: http://iww-online.de/leistungen/toxikologische-untersuchungen/
Publikationen:
