Genotoxicity measurement with procaryotic and eucaryotic test systems - from the single cell to the animal

Mit den Zelllinien D11, RTG-2 und PLHC-1 wurde auf der Basis der alkalischen DNS-Aufwindung ein eukaryontisches Testsystem zur Gentoxizitätsprüfung entwickelt. Die RTG-2 Zellen erwiesen dabei als einfacher und ökonomischer in der Vermehrung. Für die Prüfung auf akute Gentoxizität reichen kurze Behandlungszeiten. Lange Behandlungszeiten mit hohen Antibiotika-Konzentrationen können dagegen das Ergebnis verfälschen. Das langsame Wachstum der Zelllinen erlaubt außerdem Untersuchungen zur DNS-Reparatur ohne den Zusatz von Wachstumshemmern. Die Evaluierung des DNS-Aufwindungstests mit den Zelllinien RTG-2 und PLHC-1 erfolgte anhand von 5 Referenzsubstanzen und 16 nativen Abwasserproben. Dabei erwies sich die Zelllinie RTG-2, trotz ihres niedrigeren Temperaturoptimums, als empfindlicher im Nachweis von Gentoxizität, als die, bei einem höheren Temperaturoptimum erheblich schneller wachsende Zelllinie PLHC-1. Die Aktivierung des in der PLHC-1 Zelllinie vorhandenen P450 Systems bewirkte keine Änderung des Ergebnisses. Gegenüber zytotoxischen Einflüssen erwies sich die PLHC-1 Zelllinie als etwas empfindlicher. Im Vergleich mit dem umu-Test wurde mit den Zelllinien RTG-2 und PLHC-1 nach Übereinstimmung im Nachweis von Zytotoxizität und Gentoxizität gesucht. Bei der vergleichenden Untersuchung mit den 5 Referenzsubstanzen fiel die fehlende Empfindlichkeit gegenüber der als mutagen bekannten Substanz 2-AAFauf. Die Ergebnisse der Untersuchungen mit Elektroporation zeigen, das es sich hierbei nicht allein um ein Problem des Transports durch die Zellmembran handeln kann. Ebenso auffällig waren die positiven Ergebnisse der nicht-induzierten RTG-2 Zellen und die fehlende Empfindlichkeit der induzierten PLHC-1 Zellen gegenüber den Substanzen 2-AAF und BaP. Die Substanz Nitrofurantoin sollte eigentlich nur gegen Bakterien wirksam sein, aber auch die RTG-2 Zellen reagierten darauf mit erhöhter DNS-Fragmentierung. Der Vergleich mit Literaturwerten zeigt die Nähe der permanenten Zelllinien zu primär gewonnenen Zellen derselben Art und zu verwandten Arten. Anhand von 91 Abwasserproben wurde an der Zelllinie RTG-2 die Bedeutung und Problematik der Prüfung nativer Abwasserproben untersucht. Zusätzlich wurde der Einfluß der EROD-Aktivität und deren Problematik anhand von 16 Wasserproben an der Zelllinie PLHC-1 untersucht. Mit Ausnahme einiger stark färbender Proben gab es dabei keine Schwierigkeiten. Die Bedeutung der primären DNS-Schäden als Quelle für eine erhöhte und sich negativ auswirkende Mutationsrate für Wildpopulationen wird international anerkannt. Kein Zweifel besteht auch hinsichtlich des, durch Schadstoffe entstehenden, Selektionsdrucks. Vor diesem Hintergrund ist die Menge gentoxischer Gemische in Abwässern besorgniserregend. Anhand der eigenen Ergebnisse und von Literaturangaben wurden die Ergebnisse aus in Vitro Tests mit Ergebnissen von Feldstudien vergleichend untersucht. Auch unter Laborbedingungen ist eine durch Modellsubstanzen bedingte Zunahme an DNS-Fragmentierung in Fischen und Muscheln gegenüber einer Negativ-Kontrolle messbar. Die Untersuchung der vorliegenden Ergebnisse aus den Freilandbeobachtungen erlaubt aber keine Herstellung einfacher kausaler Zusammenhänge, da bei Wildfängen eine adäquate Negativkontrolle immer fehlt. Belastungen mit Giftstoffen sowie die Umweltbedingungen können sowohl die Fähigkeit zur Metabolisierung von Giften als auch die Fähigkeit zur DNS-Reparatur beeinflussen. Die Ergebnisse zeigen, dass noch immer nicht genügend Informationen über die Bandbreite natürlicher Variabilität bei diesem Biomarker vorliegen