Einleitung: Zinkoxid (ZnO) ist eines der am häufigsten für industrielle Produktionen und Konsumgüter eingesetzten Nanomaterialien. Zytotoxizität von ZnO-Nanopartikeln (NP) war bereits Gegenstand einiger Studien, jedoch sind die molekularen Schädigungsmechanismen nicht gänzlich geklärt. Über genotoxische Eigenschaften, die bereits bei sub-zytotoxischen Dosen auftreten können, ist im Allgemeinen weniger bekannt. Ziel dieser Studie war die Erstellung eines umfassenden Toxizitätsprofils von ZnO-NP durch Einsatz multipler Testsysteme. Methoden: Neben der Plattenepithelkarzinom-Zelllinie FaDu wurden humane mesenchymale Knochenmarkstammzellen (BMSC) für unterschiedliche Zeiträume und Konzentrationen mit ZnO-NP behandelt. Zytotoxizität, Apoptoseinduktion und Zellzyklusalteration wurden durch MTT-Test, PCR und Durchflusszytometrie analysiert. Mit dem fpg-modifizierten Comet Assay wurden der Einfluss von oxidativem Stress auf das Gesamtausmaß der DNA-Schädigung untersucht. Ergebnisse: ZnO-NP führten im MTT-Test ab 8 µg/ml zu einer Reduktion der Vitalität in FaDu-Zellen. Durchflusszytometrisch wurden eine dosis- und zeitabhängige Zunahme von Apoptose sowie Veränderungen des Zellzyklus nachgewiesen. Im Comet Assay konnte nach Inkubation mit 5 µg/ml ZnO-NP eine signifikante DNA-Fragmentierung in BMSC nachgewiesen werden. Bei allen getesteten Konzentrationen wurde oxidativer Stress als wichtiger Einflussfaktor der Schädigung nachgewiesen. Diskussion: Vorliegende Studie liefert Hinweise dafür, dass ZnO-NP toxisch sind. Gegenwärtig ist eine definitive Aussage über das schädigende Potenzial von NP nicht zu treffen, da der Vergleich verschiedener Studien kaum möglich ist. Gerade die Verwendung von ZnO-NP als Bestandteil von Kosmetikprodukten, die repetitiv in geringen Mengen von Verbrauchern appliziert werden, sollte jedoch kritisch betrachtet werden. / Introduction: Zinc oxide (ZnO) is among the most commonly used nanomaterials for consumer products. Cytotoxicity of ZnO-nanoparticles (ZnO-NP) has already been addressed in several studies; however, there is still a lack of knowledge concerning the molecular mechanisms of toxicity. As to genotoxicity, which can already occur at sub-toxic doses, data is generally rare. It was therefore the aim of this study to establish a broad profile of toxicity for ZnO-NP by applying multiple test systems. Methods: Besides the head and neck squamous cell carcinoma-derived cell line FaDu, primary human bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSC) were treated with ZnO-NP with variable doses and for different time periods. Cytotoxicity, induction of apoptosis and cell cycle alteration were assessed by MTT-Test, PCR and flow cytometry. Fpg-modified Comet Assay was used to determine the influence of oxidative stress with regard to the total DNA-damage. Results: 8 µg/ml ZnO-NP reduced cell viability in FaDu cells in the MTT-Test. Dose- and time-dependent increase of apoptosis and alterations of the cell cycle were verified by flow cytometry. After incubation with 5 µg/ml ZnO-NP a significant DNA-fragmentation was measured in BMSC with the Comet Assay. In all tested concentrations oxidative stress could be identified as an important factor of cell damage. Discussion: This study provides evidence that ZnO-NP are toxic. At the current point a definite statement concerning the damaging potential of ZnO-NP is not to be made because the comparison between different studies is not possible. Yet especially the repetitive low-dose application of ZnO-NP as component of cosmetic products should be investigated toxicologically.

Shisha-Tabak benötigt im Vergleich zur Zigarette höhere Konzentrationen des Feuchthaltemittels Glycerin. Seit Mai 2016 ist die bis dahin gültige Limitierung von Feuchthaltemitteln in Tabak auf 5 % aufgehoben. Derzeit ist das toxikologische Profil des Glycerins jedoch noch nicht hinreichend erforscht. Ziel dieser Arbeit war es, Glycerin auf mögliche zyto- und genotoxische Effekte zu untersuchen, um so das Gefährdungspotenzial durch Glycerin im Shisha-Tabak zu beurteilen und die tabakkontrollpolitische Situation in Deutschland zu diskutieren. Dafür wurden Lymphozyten sowie Nasenschleimhautzellen von 10 Patienten für eine Stunde Glycerin (0,001 mol/l bis 6,0 mol/l) exponiert. Durch den Trypanblau-Ausschlusstest wurden die Zellen auf Zytotoxizität, mittels Einzelzellgelelektrophorese (Comet Assay) und Mikrokern-Test auf Genotoxizität untersucht. Im Trypanblau-Ausschlusstest traten bei Lymphozyten sowie nasalen Mukosazellen signifikante Vitalitätsabfälle ab Glycerin-Konzentrationen von 1,0 mol/l auf. Im Comet Assay konnten für beide Zellgruppen signifikante Unterschiede des Olive Tail Moments (OTM) ab 1,0 mol/l nachgewiesen werden. Beim Mikrokern-Test zeigten sich keine signifikanten Zunahmen der Mikrokern-Anzahl. Es konnten zyto- und genotoxische Effekte ab Konzentrationen von 1,0 mol/l nachgewiesen werden. Dies überschreitet die reale Glycerin-Belastung im Hauptstromrauch der Shisha jedoch deutlich. Dennoch handelt es sich bei Genotoxizität um ein stochastisches Risiko. Ebenso sind toxische Effekte, beispielsweise durch Erhitzung, bereits bei geringeren Konzentrationen denkbar. Für eine umfangreichere Beurteilung von Feuchthaltemitteln im Shisha-Tabak sind weitere Untersuchungen indiziert. Darüber hinaus besteht enormer Handlungsbedarf zur weiteren Einführung tabakkontrollpolitischer Maßnahmen in Deutschland. / Shisha tobacco has a higher amount of glycerol than cigarette tobacco. Moreover, new legislation in Germany cancels the old limitation of humectants in shisha tobacco. Although higher amounts of glycerol in tobacco are expected, the knowledge of the toxicological profile of glycerol regarding human cells is incomplete. Aim of the study was to test glycerol for cytotoxic and genotoxic effects and to discuss the risk of humectants in shisha tobacco and the situation of German tobacco control. Lymphocytes and nasal mucosa cells of 10 patients were exposed to different glycerol levels (0.001 mol/l to 6.0 mol/l). Cytotoxic effects were examined by trypan blue exclusion test, genotoxic effects by comet assay and micronucleus test. The trypan blue exclusion test revealed significant cytotoxic effects on lymphocytes and nasal mucosa cells for glycerol concentrations of 1.0 mol/l and higher. In the comet assay a significant DNA damage could be shown for glycerol levels of 1.0 mol/l and higher. No significant micronucleus formation was monitored. While the geno- and cytotoxicity were seen in concentrations of glycerol clearly exceeding the concentrations in main stream smoke of shishas, genotoxicity is a stochastic risk occurring even at subtoxic levels. Furthermore, toxicity in lower levels could result from tobacco combustion or interactions with other smoke components. For an extensive evaluation of the risks of humectants in shisha tobacco further studies are needed. In addition, there is an enormous need for introducing further measures of tobacco control policy in Germany.

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Bei Thiomersal handelt es sich um ein quecksilberhaltiges Konservierungsmittel in Medizinprodukten, welches auch in Impfstoffen Verwendung findet. In dieser Arbeit wurden die Toxizität von Thiomersal und von Glutathionkonjugaten seiner Dissoziationsprodukte sowie zum Vergleich die Toxizität von zwei strukturell mit Thiomersal bzw. seinen Metaboliten verwandten Referenzsubstanzen, p-Chlormercuribenzoesäure und Ethylquecksilberchlorid, in Zellsystemen mit humanen Zellen vom Typ A-549 und Hep-G2 untersucht. Alle fünf Substanzen führten zu einer dosisabhängigen Vitalitätsreduktion bei beiden Zelllinien. Die stärkste Vitalitätsreduktion wurde durch Ethylquecksilberchlorid erzielt, danach folgten in absteigender Reihenfolge Thiomersal, Ethylquecksilber-L-Glutathion und p-Chlormercuribenzoesäure. Den schwächsten vitalitätsreduzierenden Effekt zeigte Thiosalicyl-L-Glutathion-Disulfid. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass die Glutathion-Konjugation von Thiomersal zu einer Abschwächung der Toxizität im menschlichen Organismus führt und untermauern die Annahme einer protektiven Wirkung von Glutathion. Die giftende Rolle von Glutathion in Bioaktivierungsprozessen anderer Noxen wird diskutiert. Es wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Beitrag zum besseren Verständnis der Toxizität von Thiomersal im humanen Organismus geleistet und darüber hinaus Bezüge zum potentiellen allergenen Potential von Thiomersal hergestellt.

Bei Thiomersal handelt es sich um ein quecksilberhaltiges Konservierungsmittel in Medizinprodukten, welches auch in Impfstoffen Verwendung findet. In dieser Arbeit wurden die Toxizität von Thiomersal und von Glutathionkonjugaten seiner Dissoziationsprodukte sowie zum Vergleich die Toxizität von zwei strukturell mit Thiomersal bzw. seinen Metaboliten verwandten Referenzsubstanzen, p-Chlormercuribenzoesäure und Ethylquecksilberchlorid, in Zellsystemen mit humanen Zellen vom Typ A-549 und Hep-G2 untersucht. Alle fünf Substanzen führten zu einer dosisabhängigen Vitalitätsreduktion bei beiden Zelllinien. Die stärkste Vitalitätsreduktion wurde durch Ethylquecksilberchlorid erzielt, danach folgten in absteigender Reihenfolge Thiomersal, Ethylquecksilber-L-Glutathion und p-Chlormercuribenzoesäure. Den schwächsten vitalitätsreduzierenden Effekt zeigte Thiosalicyl-L-Glutathion-Disulfid. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass die Glutathion-Konjugation von Thiomersal zu einer Abschwächung der Toxizität im menschlichen Organismus führt und untermauern die Annahme einer protektiven Wirkung von Glutathion. Die giftende Rolle von Glutathion in Bioaktivierungsprozessen anderer Noxen wird diskutiert. Es wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Beitrag zum besseren Verständnis der Toxizität von Thiomersal im humanen Organismus geleistet und darüber hinaus Bezüge zum potentiellen allergenen Potential von Thiomersal hergestellt.

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