Walther-Straub-Institut für Pharmakologie und Toxikologie
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AG Zwickenpflug

Pulmonale Toxikologie

Leitung: Dr. rer. hum. biol. Wolfgang Zwickenpflug

Unsere Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der chemischen Kanzerogenese und dem Biomonitoring. Unser Schwerpunkt liegt auf den Substanzklassen der tabakspezifischen Alkaloide und Nitrosamine sowie bestimmter aromatischer Amine. Die gezeigten Substanzen spielen eine wichtige Rolle für das durch Rauchen bedingte Krebsrisiko und werden von der IARC in die Klasse 1 der eindeutig für den Menschen kanzerogenen Stoffe eingestuft.

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Unsere Untersuchungen haben ergeben, dass es zusätzliche Quellen für diese Substanzen gibt, die nicht mit dem Rauchen und bei den aromatischen Aminen auch nicht mit einer beruflichen Belastung in Zusammenhang stehen. Das Ziel unserer Untersuchungen ist das rechtzeitige Erkennen und Vermeiden von Krebsrisikofaktoren. Hierfür eignet sich besonders das Biomonitoring, insbesondere die Erfassung von Effektbiomarkern. Das sind in unserem Fall Addukte am Hämoglobin und an der DNA, die nicht nur die Aufnahme der Stoffe durch den Menschen widerspiegeln, sondern auch die Aktivierung zu den eigentlich wirksamen ultimalen Kanzerogenen. Die Addukte werden durch hoch sensitive und spezifische Methoden der Gaschromatographie/Massenspektrometrie nachgewiesen.
Bei den aromatischen Aminen hat sich gezeigt, dass regionale Unterschiede zwischen Großstadt und Land für die Belastung bedeutsamer sind als das Passivrauchen. Für o-Toluidin wurde als besondere Quelle das viel benutzte Lokalanästhetikum Prilocain (Xylonest®) dingfest gemacht. Auch für die TSNA hat sich nicht die erwartete Spezifität für das Rauchen und den Genuss rauchfreier Tabakwaren gezeigt.
Ein wesentlicher Beitrag zu der hohen Hintergrundbelastung mit TSNA-Addukten könnte von Myosmin aus Lebensmitteln geleistet werden. Der Nachweis dieser Addukte in Spuren von DNA, wie sie in Abstrichen der Mundschleimhaut oder in Biopsien enthalten sind, ermöglicht uns zu überprüfen, ob durch Gabe chemopräventiver Substanzen beim Menschen die Belastung reduziert werden kann. Die tabakspezifischen Alkaloide und Nitrosamine können auch in Proben von Zehennägeln nachgewiesen werden und erlauben es, aufgrund des langsamen Wachstums der Nägel, die Belastung in den letzten 1-2 Monaten summarisch zu erfassen.
Zur genaueren Charakterisierung der genotoxischen Eigenschaften der Substanzen verwenden wir Methoden wie den Comet- und den HPRT-Assay, die wir mit frisch gewonnenen Humanzellen und mit humanisierten V79-Zellen durchführen. Ein anderer Schwerpunkt ist die Erforschung des Metabolismus der Kanzerogene in möglichst niedrigen und damit für die Umweltsituation relevanten Konzentrationen. Dies gelingt mit hochspezifisch radioaktiv markierten Verbindungen und einer Hochdruckflüssigkeitschromatographie mit extrem sensitiver Radiodetektion. Zum Einsatz kommen hierfür Präzisionsgewebeschnitte verschiedener Organe, sowie Mikrosomen und isolierte Isoenzyme, mit denen die Speziesunterschiede und der Einfluss chemopräventiver Substanzen untersucht werden.