Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniv. / Härtill 4 uppsatser.

Die Zukunft der Insekten steht vor zwei großen Problemen. Erstens brauchen sie strukturreiche Lebensräume, wie zum Beispiel blütenreiche Wegränder, strukturreiche Hecken oder störungsarme Felsstrukturen. Zweitens werden sie bedroht durch den Einsatz von Pestiziden. Die Stoffe gelangen in die Blüten der Pflanzen und führen hier bei der Bestäubung zur Vergiftung der Wild- und Honigbienen.

In der Entwicklung neuer Agrochemikalien ist es essentiell das weitere Schicksal im Bezug zum Abbau durch abiotische und biotische Einflüsse vorherzusagen. Pestizide gehören zu den Agrochemikalien und durch abiotischen und biotischen Stress werden Transformationsprodukte (TPs) gebildet. Daher ist es von Bedeutung, die TPs von Pestiziden und deren Entstehungsprozess zu untersuchen. Diese Dissertation beschäftigt sich mit biotischen und abiotischen Umwandlungsprozessen von zwei Modell-Pestiziden, nämlich Chlorpyrifos (ein Insektizid) und Fluopyram (ein Fungizid) unter Verwendung von Modellsystemen. Lebermikrosomeninkubation und elektrochemische Durchflusszellen, die an Online-Massenspektrometrie gekoppelt waren, wurden als experimenteller Modellansatz zu untersuchen um die Biotransformationsprozesse (phase I und phase II) der Ziel-Pestizide. Im zweiten Teil dieser Arbeit, wurden Photodegradationsprodukte der beiden Modellverbindungen durch Bestrahlung mit keimtötendem ultraviolettem Licht (200 - 280 nm) untersucht. Im letzten Teil dieser Arbeit wurde die Elektrochemie-Massenspektrometrie auf die Herstellung von Referenzstandards für Transformationsprodukte für das gezielte Screening in Lebensmittelproben ausgedehnt. Die strukturelle Aufklärung der Transformationsprodukte erfolgte mittels HPLC, gekoppelt an verschiedene Massenspektrometrietechniken (Single Quad, Triple Quad, FT-ICR HRMS, Triple TOF-MS, Orbitrap HRMS). Zusammenfassend konnte die Kopplung von EC/(LC)/MS als schnelle, zuverlässige, kostengünstige und matrix-unabhängige Methode genutzt werden, um den oxidativen Phase-I und II Metabolismus von Fluopyram und Chlorpyrifos zu simulieren. EC/MS könnte weiterhin zur Synthese von TP Referenzstandards und zur Messung von Realproben genutzt werden. Neue TPs und deren Bildungsmechanismen konnten im Rahmen dieser Dissertation für beide untersuchten Substanzen identifiziert werden. / One of the crucial steps of developing a new agrochemical product is predicting its fate following biotic or abiotic stress. In this regard, pesticides undergo transformation processes in response to biotic and abiotic stress. Therefore, it is important to investigate pesticides’ transformation products (TPs) and the formation processes they undergo. This dissertation deals on biotic and abiotic transformation processes of two model pesticides namely chlorpyrifos (an insecticide) and fluopyram (a fungicide) using model systems. Liver microsome incubation and electrochemical-flow-through cell coupled to online mass spectrometry were used as a model experimental approach to investigate phase I and phase II biotransformation processes of the targeted pesticides. In the second part of this thesis, photodegradation products of the two model compounds were investigated by irradiating with germicidal ultraviolet light (200 – 280 nm). In the last part of this work, electrochemistry-mass spectrometry was scaled-up to the production of transformation product reference standards for targeted screening in different food samples. Structural elucidations of transformation products were performed using HPLC coupled to different mass spectrometry techniques (single quad, triple quad, FT-ICR HRMS, TripleTOF-MS, Orbitrap HRMS). In summary, a fast, reliable, cost-effective and matrix-free simulation of oxidative metabolism (phase I and II) of fluopyram and chlorpyrifos was achieved here by EC/(LC)/MS. EC/MS could, therefore, be scaled up to synthesis TP reference standards for real sample investigation. Additionally, new TPs and their mechanisms were identified for both investigated compounds.

Das Schilddrüsenhormon Triiodthyronin (T3) ist ein essenzieller Regulator physiologischer Prozesse der Entwicklung, des Wachstums und im Intermediärstoffwechsel. Täglich werden zahlreiche natürliche und synthetische Stoffe aufgenommen, die mit dem endokrinen System interferieren und deshalb als Endokrine Disruptoren (ED) bezeichnet werden. Zur Untersuchung einer direkten Interferenz von ED mit den Schilddrüsenhormonrezeptoren (TR) und ihrer transkriptionellen Aktivität wurde im Rahmen dieser Arbeit ein neues Luziferase-basiertes T3 Reportergensystem mit TRalpha1-transfizierten humanen Leberzellen aufgebaut. Durch Validierung mit dem synthetischen TR-Agonisten GC-1 und dem Antagonisten NH-3 konnte nachgewiesen werden, dass dieser Assay ein hoch-sensitives System zur Analyse von agonistischen sowie antagonistischen Effekten von Testsubtanzen darstellt. Zur Bestimmung der endokrinen Aktivitäten einiger humanrelevanter Vertreter aus den Stoffkategorien der Nahrungsmittel, Kosmetika, Pestizide und Industriechemikalien wurden Dosis-Wirkungskurven in Aktivierungs- und T3-Kompetitionsexperimenten ermittelt. In mikromolaren Konzentrationen wirkten von insgesamt 21 Testsubstanzen einige als reine Agonisten oder Antagonisten während andere gemischt agonistische/antagonistische Effekte hatten. Aufgrund ihrer hier beobachteten Effekte und der gegebenen Humanexposition wird eine eingehendere Analyse von 4-Methylbenzyliden Campher, 4-Nonylphenol, Acetochlor, Benzophenon 2, Benzophenon 3, Bisphenol A, Genistein, Octylmethoxycinnamat, Tetrabromobisphenol A und Xanthohumol empfohlen. Außerdem erwiesen sich einige Metaboliten von Schilddrüsenhormonen als potente Agonisten im T3-Reportergenassay und bedürfen weiterer Aufmerksamkeit. Für die molekulare Charakterisierung der Einflüsse solcher Substanzen auf die T3-regulierte Transaktivierung konnte mit dem hier etablierten Bioassay ein zuverlässiges neues Testsystem für reproduzierbare Screeningserien geschaffen werden. / Triiodothyronine (T3) is a crucial regulator of many physiological processes during development, growth and metabolism. A variety of natural and synthetic substances, which are collectively termed endocrine disrupters (ED) due to their interference with the endocrine system, is taken up on a daily base. A novel luciferase-based T3-responsive reporter gene system employing a human liver cell line transfected with thyroid hormone receptor (TR) alpha1 was established in this work to elucidate the potential molecular interference of certain ED with TR and their transcriptional activity. This assay was validated to be a highly sensitive and reliable tool for analyzing agonistic and antagonistic effects of test compounds using the synthetic TR agonist GC-1 and the antagonist NH-3. Dose-response data of test compounds contained in food, cosmetics, pesticides, plasticizers and other industrial chemicals were obtained after applying the substances alone in activation assays or in combination with T3 in competition assays. In total 21 test compounds were screened of which some acted as pure agonists or antagonists while others were mixed agonists/antagonists in the micromolar concentration range and only one was without effect. Follow-up studies are recommended for some of these substances with regard to their effects as determined in this bioassay and in light of information known on human exposure, i.e., 4-methylbenzyliden camphor, 4-nonylphenol, acetochlor, benzophenone 2, benzophenone 3, bisphenol A, genistein, octylmethoxycinnamate, tetrabromobisphenol A and xanthohumol. In addition some endogenous metabolites of thyroid hormones were surprisingly potent agonists in the T3 reporter gene assay and merit further attention. The novel bioassay established here represents a reliable tool for the screening and molecular characterization of substances interfering with T3-mediated transactivation of gene expression.

Biologische und chemische Monitoringdaten wurden im Hinblick auf insektizid wirkende Stoffe ausgewertet. Im Zeitraum 2009 bis 2017 wurden 28 Wirkstoffe nachgewiesen. Die 44 am stärksten belasteten Wasserkörper-Messstellen wurden identifiziert und tabellarisch dargestellt. Die Auswertung unterstützt den Nationalen Aktionsplan zur nachhaltigen Anwendung von Pflanzenschutzmitteln. Redaktionsschluss: 30.11.2018