Gesundheitsrisiken durch biologische Arbeitsstoffe
Gesundheitsrisiken durch biologische Gefahrstoffe: Mikroorganismen und ihre Metabolite in der Arbeits- und Umwelt
Aktuelle Forschungsarbeiten beinhalten Untersuchungen zur Toxizität und Gentoxizität von Schimmelpilzen aus Biomüllanlagen. In verschiedenen Zellkultursystemen konnte gezeigt werden, daß insbesondere Aspergillus nidulans bisher unbekannte toxische und gentoxische Prinzipien produziert.
Zur Charakterisierung der toxischen Prinzipien wurde eine effektorientierte Identifizierungs-methodik („structure-activity approach“) von Mykotoxinen aus dem Gesamtextrakt von A. nidulans entwickelt, etabliert und evaluiert, welche sich als zielführendes und effizientes Werkzeug herausgestellt hat. Die erarbeitete Kombination aus instrumenteller Analytik, semipräparativer Aufarbeitung und toxikologischem Effektscreening (Neutralrotassay und AMES-Test) ist geeignet, auch in Zukunft analoge Fragestellungen für komplexe Gemische - nicht nur von Mykotoxinen - zu bearbeiten und erfolgreich zu beantworten.
Aus der toxischsten von insgesamt drei toxischen Fraktionen des Extraktes konnten mindestens drei zytotoxische Substanzen mit IC50-Werten < 25 µg/mL und mindestens eine weitere Verbindung mit hoher Mutagenität ab 0,5 µg/Platte identifiziert werden. Eine der toxischen Einzelverbindungen konnte in hinreichender Menge und Reinheit isoliert werden, um ihre Struktur aufzuklären. Bei der Substanz handelt es sich um eine Verbindung mit einem Xanthon-Gerüst, die dem Cycloisoemericellin aus A. striatus ähnelt, aber bisher in der Literatur noch nicht beschrieben wurde.
Strukturanologien zu bekannten Topoisomerasehemmstoffen führten dazu, die mögliche Hemmung der Topoisomerasen durch das neu entdeckte Mykotoxin zu untersuchen. In zellfreien Assays konnte für das Cycloisomericellin-Derivat eine katalytische Hemmung der Topoisomerase I und II (Isoformen alpha und beta) nachgewiesen werden. Im so genannten Relaxationsassay hemmte das Cycloisomericellin-Derivat die Topoisomerase I ab einer Konzentration von 25 µg/mL. Die Hemmung der Topoisomerase II alpha und beta setzte im "Dekatenierungsassay" ab 25 µg/mL bzw. 50 µg/mL ein. Damit konnte ein Wirkmechanismus des neuen Mykotoxins aufgezeigt werden.
Ausgewählte Publikationen
- Handrich C, Müller M, Westphal G, Hallier E, Bünger J (2006): Detection of unknown toxic mycotoxins in Aspergillus nidulans using a structure-activity approach. Mycotoxin Research 22, 201 - 205