Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Vorhabens war die Etablierung und Bewertung eines Verfahrens zur schnellen und kosteng\u00fcnstigen Erkennung von Gentoxinen in Umweltproben. Dar\u00fcberhinaus wurde der Einflu\u00df der Sterilfiltration auf das Testergebnis ermittelt. Ein weiterer Abschnitt befa\u00dfte sich mit der Frage, ob im Testgut vorhandene wachstumsf\u00f6rdernde Stoffe, wie z.B. Histidin, die Interpretation des Testergebnisses beeintr\u00e4chtigen k\u00f6nnen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt gliederte sich in drei Phasen: Zun\u00e4chst wurde die Frage gekl\u00e4rt, inwieweit umu- und Ames-Test in ihren qualitativen Aussagen \u00fcbereinstimmen. Die Erstellung einer grundlegenden vergleichenden Datenbasis durch Untersuchung von Substanzen unterschiedlicher chemischer Klassen in Form von Konzentrations-Wirkungskurven erm\u00f6glichte die Ermittlung von Sensitivit\u00e4ts- und Spezifit\u00e4tskenndaten (u.a. durch Vergleich mit Karzinogenit\u00e4tsdaten aus Nageruntersuchungen) und einen Vergleich mit Daten des Ames-Tests aus der internationalen Literatur. Im zweiten Abschnitt wurde untersucht, ob sich die bei der Testung von Monosubstanzen erzielten Kenndaten in der Praxis auf Umweltproben \u00fcbertragen lassen. Der dritte Untersuchungsabschnitt besch\u00e4ftigte sich mit dem Einflu\u00df wachstumsf\u00f6rdernder Stoffe auf die Ergebnisse der Gentoxizit\u00e4tstests.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die vergleichende Betrachtung von 125 Monosubstanzen unterschiedlicher chemischer Klassen zeigte eine \u00dcbereinstimmung der beiden Verfahren von 88%. Bei Ausklammerung der Substanzen, die in einem der beiden Tests keine durchgehend pos. bzw. neg. Ergebnisse lieferten, ergab sich sogar eine Gesamt\u00fcbereinstimmung von 93%. Nach Reduktion des Ames-Tests auf die Testst\u00e4mme TA98 und TA100 (unter Nichtber\u00fcck-sichtigung des Stammes TA102), fiel der Prozentsatz der in dieser Studie verwendeten und als Ames-mutagen detektierbaren Substanzen um ca. 17%.
\nEin Vergleich der umu-Gentoxizit\u00e4t mit der Karzinogenit\u00e4t war mit 90 Substanzen m\u00f6glich. Dabei zeigte der umu-Test eine Sensitivit\u00e4t von 62%, die Spezifit\u00e4t betrug ca. 64%. Der positive Vorhersagewert betr\u00e4gt 92%, d.h. ein positives umu-Testergebnis l\u00e4\u00dft in 92% der F\u00e4lle ein karzinogenes Potential der getesteten Substanz erwarten.
\nDie vergleichende qualitative Untersuchung von Abwasserproben in umu- und Ames-Test f\u00fchrte ebenfalls zur weitgehenden \u00dcbereinstimmung der beiden Testsysteme.
\nDie Sterilfiltration verschiedener Abwasserproben vor ihrem Einsatz im umu-Test f\u00fchrte gegen\u00fcber den nicht sterilfiltrierten Proben zu einer signifikanten Verminderung der Gentoxizit\u00e4t. Dies traf f\u00fcr jeden ver-wendeten Filtertyp (Celluloseacetat 0,22 \u00b5m und 0,45 \u00b5m, Polysulfon 0,45 \u00b5m und Nylon 0,45 \u00b5m) zu. Die Verminderung der Induktionsrate bei Verwendung eines Nylon- oder Polysulfonfilters gegen\u00fcber der Induktionsrate bei Verwendung des Celluloseacetat-Filters derselben Porengr\u00f6\u00dfe war ebenfalls signifikant. Bei bestimmten Abwasserproben ist demnach mit einer Beeinflussung der Probenmatrix zu rechnen. Letztere scheint bei Nylon- und Polysulfonfiltern am deutlichsten ausgepr\u00e4gt zu sein. Die Untersuchungen mit dem als Modellgentoxin dienenden 2-Aminoanthracen best\u00e4tigen fr\u00fchere Befunde \u00fcber die Elimination polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe. Die ohne Vorbehandlung der Probe zu messende Gentoxizit\u00e4t war nach Sterilfiltration vollkommen verschwunden. Demnach kann es nicht ausgeschlossen werden, da\u00df der Ames-Test, welcher mit sterilfiltriertem Testgut durchgef\u00fchrt werden mu\u00df, Ergebnisse liefert, die nicht die tats\u00e4chliche Mutagenit\u00e4t der Abwasserproben widerspiegeln.
\nDie Anwesenheit von ansteigenden Mengen an Histidin im Testgut f\u00fchrte im Ames-Test gegen\u00fcber der Testung der gleichen Probe ohne Histidinzusatz zu einer zunehmenden Erh\u00f6hung der Revertantenzahl der Testst\u00e4mme TA98 und TA100. Eine Erh\u00f6hung der Revertantenzahl des Stammes TA100 war auch in Anwesenheit von Histidinol zu beobachten. Histidinolphosphat und Imidazol-Essigs\u00e4ure hatten dem-gegen\u00fcber keinen Einflu\u00df auf die H\u00f6he der Revertantenzahl. Diese Untersuchungen belegen, da\u00df die Testung histidinhaltiger bzw. histidinolhaltiger, mutagenfreier Testans\u00e4tze bis zum gewissen Grade zum Vort\u00e4uschen eines mutagenen Potentials f\u00fchren kann. Die Gegenwart von Histidin bzw. Histidinol in gentoxinhaltigen Proben f\u00fchrte gegen\u00fcber den gleichen Proben in Abwesenheit dieser Metabolite ebenfalls zum deutlichen Anstieg der Induktionsraten in den betreffenden Konzentrationsbereichen. Die Er-gebnisse des umu-Tests sind unabh\u00e4ngig vom Gehalt an Histidin im Testansatz. Bei Umweltproben mit gr\u00f6\u00dftenteils unbekannter chemischer Zusammensetzung, die mit dem Ames-Test untersucht werden, sollte daher sichergestellt sein, da\u00df kein Histidin in den Test eingebracht und so Mutagenit\u00e4t vorget\u00e4uscht wird. Um Fehlinterpretationen im Ames-Test bei der Untersuchung komplexer Mischpollutionen zu vermeiden, sollten Histidin oder interagierende Formen von Histidin aus proteinhaltigem Untersuchungsmaterial bestimmt bzw. entfernt werden.
\nErgebnisse des Forschungsvorhabens unter umweltrelevanten Gesichtspunkten
\nDurch die M\u00f6glichkeit der simultanen Testung von bis zu 96 Einzelbestimmungen auf einer Mikrotestplatte ist der umu-Test sehr kosteng\u00fcnstig durchf\u00fchrbar. Ein hiermit verkn\u00fcpfter wichtiger \u00f6kologi-scher Gesichtspunkt ist auch das relativ kleine Abfallaufkommen, mit ca. 18 g pro Me\u00dfpunkt. Beim Ames-Test hingegen f\u00e4llt pro Me\u00dfpunkt (2 Testst\u00e4mme, 3fach-Bestimmung, \u00b1 S9-Zusatz) alleine 420 g Petrischalenabfall an. Dazu kommen Kunststoff-Sterilfilter und PPN-R\u00f6hrchen. Dies entspricht der mehr als 20fachen Menge des umu-Tests! Da nahezu alle verwendeten Materialien nach Testende durch Autoklavieren zu dekontaminieren sind, ergibt sich auch ein drastischer Unterschied im Energieverbrauch. Die Dauer des weitgehend automatisierbaren umu-Tests betr\u00e4gt zudem nur ca. 7 Stunden (Ames-Test: 2 – 3 Tage); die Berechnung und Auswertung der Daten mittels EDV ist innerhalb weniger Minuten abgeschlossen. Bei einer vollst\u00e4ndigen Untersuchung einer Testsubstanz oder eines Testwassers (nach DIN) ist bei beiden Testverfahren der Zusatz eines Homogenats aus Rattenlebern (S9) erforderlich. Im umu-Test werden pro Me\u00dfpunkt 2,2 \u00b5l dieses Homogenats verbraucht. Dies entspricht nur 5% des beim Ames-Test notwendigen Pr\u00e4parats, d.h. die Zahl der notwendigen Tierversuche kann bei Verwendung des umu-Tests um 95 % gesenkt werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Ergebnisse des Forschungsvorhabens wurden bereits in einer internationalen Fachzeitschrift publiziert (Mutation Res. 369 (1996) 129-145). Seit Dez. 1996 ist der umu-Test als der erste Gentoxizit\u00e4tstest auf nationaler Ebene nach DIN standardisiert. Eine internationale Standardisierung nach ISO ist in Vorbereitung.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die in dieser Studie verwendete Mikroversion des umu-Tests eignet sich hervorragend sowohl zur Untersuchung chemischer Monosubstanzen als auch umweltrelevanter Proben, wie z.B. Mischpollutionen auf Gentoxizit\u00e4t. Der innerhalb eines Arbeitstages durchf\u00fchrbare Test zeichnet sich durch eine hohe Sensitivit\u00e4t, geringe Anf\u00e4lligkeit gegen\u00fcber St\u00f6rfaktoren und gute Umweltvertr\u00e4glichkeit u.a. durch drastische Reduktion des anfallenden Abfalls aus.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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