Forschungseinheit Zelluläre Mechanismen von Umweltschadstoffen, zellbiologisches Labor
Team:
Priv. Doz. Mag. Dr. Michael Poteser
Assoc. Prof. Priv.-Doz. DI Dr. Hans-Peter Hutter
BSc. MSc. Sara Rypacek
BMA Shifra Shahraki Sanavi
Die menschliche Gesundheit wird in der Gegenwart von zahlreichen Umweltschadstoffen bedroht. In vielen Fällen handelt es sich um vergleichsweise neuartige, industrielle Stoffe und Chemikalien deren Effekte auf die Zellen des menschlichen Körpers noch nicht vollständig bekannt sind und deren Wirkung auf den menschlichen Körper somit noch nicht vollständig verstanden werden kann. Es ist jedoch großer Wichtigkeit zu wissen, wie Umweltschadstoffe in biologische und biochemische Abläufe in Zellen eingreifen, denn erst so lässt sich deren Gefährlichkeit realistisch abschätzen und es können eventuell entsprechende Gegenstrategien entworfen werden. Ein wichtiger Teil dieser Forschung betrifft die Bestimmung von Grenz- und Schwellwerten für zelluläre Effekte von Giftstoffen. Ein anderer Bereich der in-vitro Umwelttoxikologie beschäftigt sich mit der Erforschung von biochemischen Abläufen in Zellen, die durch Umweltschadstoffe in Gang gesetzt werden. Das Labor der Abteilung für Umweltmedizin arbeitet vor allem in diesem Forschungsbereich.
Beispiel Perfluorierte Substanzen:
Die schädliche Wirkung von vielen Perfluorierte Substanzen, den sogenannten Ewigkeits-Chemikalien oder PFAS, auf den Menschen und andere Organismen ist längst unbestritten. Was jedoch noch unklar ist, welche biochemische Interaktionen in den Zellen zu den beobachteten Wirkungen von PFAS im Körper führen. PFAS zeigen hier ein sehr spezielles Bild, dass von Gefahren für werdende Mütter und deren Kindern bis zu verzögerten Impfantworten und erhöhter Aktivität von Leberenzymen reicht. In unserem Labor konnte gezeigt werden, dass ein bestimmtes Element der zellulären Kommunikation, genannt NOTCH, in Plazentazellen durch PFAS verändert wird das in allen beobachteten Geweben, die durch PFAS geschädigt werden von Bedeutung ist. Dies könne einen Schlüssel zum Verständnis der Wirkung von Ewigkeits-Chemikalien darstellen.
Perfluoroctanoic acid (PFOA) enhances NOTCH-signaling in an angiogenesis model of placental trophoblast cells,
International Journal of Hygiene and Environmental Health, Volume 229, August 2020, 113566, https://doi.org/10.1016/j.ijheh.2020.113566
Beispiel Mikroplastik:
Wir alle kennen Plastik als widerstandsfähiges Material, das nicht verrottet und sich chemisch nicht verändert. Dennoch sehen wir, das kleinste Plastikteilchen, sogenanntes Mikro- und Nanoplastik in den menschlichen Körper eindringen und dort zu Schäden führen kann. Wie und warum aber reagieren Zellen auf einen Stoff, der selbst chemisch kaum aktiv ist? Mit dieser Frage beschäftigen wir uns am Modell der Mastzelle, die deutlich durch den Kontakt mit Mikroplastik reagiert. Wenn unsere Forschung erfolgreich ist, erfahren wir mehr über die Bedeutung der Partikelgröße, der Anzahl der Teilchen und deren Effekte auf Zellen, die bei Allergien eine wichtige Rolle spielen.
Correlative SEM-Raman microscopy to reveal nanoplastics in complex environments,
Micron, Volume 144,2021,103034, https://doi.org/10.1016/j.micron.2021.103034
Beispiel Pestizide:
In vielen Ländern der Welt, wie etwa der Dominikanischen Republik, werden Pestizide in der Landwirtschaft eingesetzt, die kaum kontrolliert und analysiert wurden und die Gesundheit von Plantagenarbeitern, der Bevölkerung aber auch den Konsumenten der Produkte in Europa gefährden. In Mund-Schleimhautzellen von Plantagenarbeitern konnte in unserem Labor Veränderungen in den Zellkernen festgestellt werden, wenn diese mit den Pestiziden arbeiten mussten. Diese Anzeichen deuten auf ein erhöhtes Krebsrisiko bei Plantagenarbeitern hin.
Indicators of Genotoxicity in Farmers and Laborers of Ecological and Conventional Banana Plantations in Ecuador,
Int. J. Environ. Res. Public Health 2020, 17(4), 1435, https://doi.org/10.3390/ijerph17041435