Abschlussarbeiten aus dem interdisziplinären weiterbildenden Studiengang Toxikologie und Umweltschutz

Die vorliegende Arbeit soll einen Überblick über den Aufbau und die Funktion des peripheren Nervensystems geben. Gewählt wurde dabei ein Weg von „Innen nach Außen“, d.h. die Beschreibung des Aufbaus beginnt bei der Nervenzelle als kleinste Einheit und endet bei den Nervengeflechten der Peripherie. Gleichzeitig werden wichtige physiologische und biochemische Prozesse erläutert, ohne die eine Funktionalität des Nervensystems nicht möglich wäre. Abschließend werden ausgewählte Beispiele für neurotoxische Substanzen präsentiert und deren Wirkweise erklärt. Die vorliegende Arbeit soll im Zusammenhang mit dem Lernprogramm „Toxnetz-Explorer“ die Ausarbeitung des Kapitels „Das periphere Nervensystem“ unterstützen.

In dieser Arbeit soll daher die anatomische, histologische und physiologische Funktion der Leber und des ihr zugehörigen Gallengangsystems näher dargestellt, die für die Biotransformation der Phase I wichtigsten Enzyme und ihre chemischen Reaktionsprozesse angesprochen und die jeweiligen Reaktionen im Einzelnen erklärt werden, um als Vorlage für grafische Darstellungen und Animationen in einem derzeit zu erstellenden „Toxnetz-Explorer“ zu dienen. Das Lernprogramm „Toxnetz-Explorer“ soll in Zukunft zur interaktiven Weiterbildung im Rahmen des Postgradual-Studienganges (PGS) „Toxikologie und Umweltschutz“ dienen. Für die toxikologische Ausbildung wichtige Aspekte der Körperfunktionen und organspezifische toxikologische Vorgänge sollen in diesem Programm anhand von Grafiken und Animationen dargestellt werden, welche durch zugehörige Lehrtexte vervollständigt werden.

Die Wahrnehmung schmerzhafter Stimuli und eine adäquate Reaktion auf diese ist für das Überleben essenziell. Während man akute Schmerzen vergleichsweise gut mit den klassischen Analgetika therapiert werden können, wirken jene Analgetika bei chronischen und neuropathischen Schmerzen nur unzureichend oder zeigen bei einer Langzeitanwendung therapielimitierende Nebenwirkungen. Chronische Schmerzen sind ein globales Problem, das die Lebensqualität von Millionen von Menschen weltweit beeinträchtigt und die Gesundheitsbehörden erheblich belastet. Die Intention der Erforschung verschiedener Toxine in der toxikologischen Schmerzforschung ist es, deren Mechanismen genau zu eruieren und besser verträgliche Therapiealternativen für Schmerzpatienten zu schaffen.

Botenstoffe, die Informationen zwischen Nervenzellen übertragen, werden Neurotransmitter genannt. Die Neurotransmitter Gamma-Aminobuttersäure, Glutamat und Serotonin sind Neurotransmitter des Zentralen Nervensystems. Sie beeinflussen die psychische Gesundheit, Emotionen und die Stimmungslage. Gamma-Aminobuttersäure ist der wichtigste Vertreter der hemmenden Neurotransmitter und sorgt für die Verminderung von Angst- und Spannungszuständen. Glutamat ist der häufigste exzitatorische Neurotransmitter. Serotonin ist entwicklungsgeschichtlich einer der ältesten Neurotransmitter und kommt auch in pflanzlichen Lebewesen vor. Beim Menschen sorgt er für eine positive Stimmungslage und hat eine anregende Wirkung. In dieser Arbeit sollen die Grundlagen der chemischen Signalübertragung dargestellt und die Wirkungsweise von Neurotransmittern aufgezeigt werden. Die Effekte der drei genannten Neurotransmitter an ihren spezifischen Rezeptoren werden näher erläutert, agonistisch und antagonistisch wirkende Substanzen werden aufgeführt. Am Beispiel der Benzodiazepine wird die Möglichkeit der Einflussnahme auf das Neurotransmittersystem der Gamma-Aminobuttersäure diskutiert. Ergänzt wird die schriftliche Ausarbeitung durch entsprechendes Bildmaterial. Das Bildmaterial soll als Vorlage für Animationen und graphische Darstellungen in dem noch zu entwickelnden interaktiven Lernprogramm Toxnetz-Explorer verwendet werden. Das Lernprogramm soll zukünftig für die Vermittlung von Lerninhalten im Rahmen des postgradualen Studiums „Toxikologie und Umweltschutz“ verwendet werden. Das Programm wird wichtige physiologische und organspezifische Aspekte graphisch und mittels Animationen darstellen und diese durch Fachtexte ergänzen. / Messenger substances that transmit information between neurons are called neurotransmit-ters. Gamma-aminobutyric acid, glutamate and serotonin are neurotransmitters of the central nervous system. They influence mental health, emotions and mood. Gamma-aminobutyric acid is the most important inhibitory neurotransmitters and is responsible for reducing anxiety and tension. Glutamate is the most common excitatory neurotransmitter. Serotonin is one of the oldest neurotransmitters in developmental history and is also found in plant organisms. In humans, it ensures a positive mood and has a stimulating effect. In this thesis, the basics of chemical signal transmission will be presented and the mode of action of neurotransmitters will be shown. The effects of the three neurotransmitters already mentioned at their specific receptors are explained in more detail, and agonistic and antago-nistic substances are listed. Using the example of benzodiazepines, the possibility of influ-encing the neurotransmitter system of gamma-aminobutyric acid is discussed. The written elaboration is supplemented by corresponding visual material. The visual material is to be used as a template for animations and graphic representations in the interactive learning pro-gramme Toxnetz-Explorer, which is developed actually. The learning programme will be be used in the future for the teaching of learning content of the postgraduate course 'Toxicology and Environmental Protection'. The programme will present important physiological and or-gan-specific aspects graphically and by means of animations and supplement these with specialist texts.

Das kardiovaskuläre System stellt einen wesentlichen Grundbaustein des menschlichen Körpers dar. Insbesondere das Gewebe Blut und die damit verbundenen blutbildenden Komponenten sind in diesem Kontext Betrachtungspunkte für toxikologische Interaktionen. In diesem Dokument wird der Ansatz einer dreistufigen Wissensvermittlung zur Gewähr-leistung eines interdisziplinären Erkenntnisgewinns für das Blut sowie das blutbildende System angewendet. In der ersten Stufe werden die anatomischen s vorgestellt. Darauf aufbauend werden die Bestandteile des Blutes sowie dessen individuelle Eigenschaften erläutert. Anschließend werden Interaktionen ausgewählter toxischer Noxen diskutiert. Final werden ausgewählte Mechanismen dargestellt, um nutzerorientiert in geeignete Medienfunktionen des „Toxnetz-Explorers“ überführt zu werden

Diese Arbeit ist Teil des Toxnetz-Projekts des Fachbereichs Toxikologie an der Universität Leipzig und behandelt Themen rund um den Botenstoff Dopamin. Es wurden hierfür Texte und Essays zu Funktionen, Mechanismen, Hirnarealen und Krankheitsbildern geschrieben, die den Studierenden der Toxikologie als Lernhilfe und Wissensspeicher dienen sollen. Ausführliche Erläuterungen finden sich zu den vier dopaminergen Projektionsbahnen und ihren Interaktionen mit den Basalganglien, dem präfrontalen Cortex, dem Hippocampus und der Amygdala. Die Rolle von Dopamin bei Motivation, Belohnung, Lernen, Gedächtnisbildung und Aufmerksamkeit wird ebenso beleuchtet, wie die bei der Parkinson Krankheit, Schizophrenie, ADHS und Drogensucht.

Die vorliegende Abschlussarbeit „Der Magen-Darm-Trakt: Ein Beitrag zum Toxnetz-Explorer“, wurde von Frau Dr. Simone Miriam Keller im Rahmen des Postgradualstudiums Toxikologie und Umweltschutz der Universität Leipzig angefertigt. In der eingereichten Arbeit werden allgemeine Strukturen des Magen-Darm-Trakts sowie die einzelnen Organe anatomisch beschrieben. Es werden die Funktionen und Aufgaben der Organe des Magen-Darm-Trakts bei der Absorption, Metabolisierung und Ausscheidung erläutert sowie die Metabolisierung von Fremdstoffen wie Arzneimittel und toxische Bestandteile von Nahrungsmitteln, am Beispiel des Mykotoxins Patulin, beschrieben. Die Arbeit dient als Grundlage zur Erstellung eines Toxnetz-Explorer Kapitels zum Thema Magen-Darm-Trakt.

Im Rahmen des Postgradual-Studienganges (PGS) „Toxikologie und Umweltschutz“ wird das interaktive Lernprogramm „Toxnetz-Explorer“ entwickelt. Anhand von Grafiken, Animationen und unterstützenden Texten sollen die wichtigsten Funktionen des menschlichen Körpers und einzelner Organe sowie der Zusammenhang dieser mit toxikologischen Vorgängen veranschaulicht werden. Die vorliegende Arbeit stellt die Basis des Abschnittes über die Niere für das Lernprogramms „Toxnetz-Explorer“ dar. Die Nieren sind die zentralen Ausscheidungsorgane des menschlichen Körpers. Alle löslichen Verbindungen werden in der Niere filtriert, dem Körper über unterschiedliche Prozesse zurückgeführt, metabolisiert oder ausgeschieden. Darüber hinaus besitzt die Niere weitere regulierende Aufgaben, wie beispielsweise die Regulation des Wasser-Elektrolyt- oder des Säure-Haushaltes. Sie sind ebenfalls für die Autoregulation des renalen Blutdruckes und die Synthese von verschiedenen Substanzen verantwortlich. Auf Grund dieser vielen und wichtigen Funktionen und der hohen Durchblutungsrate sowie der Aufkonzentrierung von Substanzen stellen die Nieren ein attraktives Ziel für ein große Anzahl an toxischen Stoffen dar, welche an die verschiedenen renalen Funktionseinheiten eine Schädigung bewirken können. Ziel dieser Arbeit ist die anschauliche Darstellung des anatomischen Aufbaus der Niere, der normalen renalen Funktionen und Aufgaben im menschlichen Körper, sowie eine Zusammenstellung verschiedener nephrotoxischen Substanzen und deren spezifischen Schädigungsmechanismen.

Die Arbeit beschreibt zuerst alle relevanten Grundlagen zum angeborenen und erworbenen Immunsystem. Insbesondere die anatomischen und histologischen Bestandteile und deren Funktion, sowie Blutbildung, Lymphozyten-Selektion und Interaktion der Bestandteile. Antikörperklassen und Blutzellen werden dabei ebenso tabellarisch zusammengefasst. Die ablaufenden Prozesse der angeborenen und erworbenen Immunantwort (letztere unterteilt in humoral und zellvermittelt, sowie primär und sekundär) werden näher erläutert. Ebenso wird die Antigenerkennung und die Funktionalität von B-Zellen und T-Zellen detailliert erklärt. Anschließend werden intensiv Störungen des Immunsystems wie Allergien und Immunsuppressionen beschrieben. Anhand etlicher Stoffe und Stoffklassen, wie Cyclosporin A, Thalidomid und polyhalogenierter Kohlenwasserstoffe, werden die vielfältigen Wirkmechanismen toxikologischer Substanzen auf das Immunsystem beschrieben und anschaulich dargestellt. Zuletzt wird ein Vorschlag unterbreitet, wie der Inhalt in das Toxnetz-Körpermodell eingearbeitet werden kann. Als Beispiel wurde der immunmodulierende Antikörper Pembrolizumab ausgewählt, ein Protein, welches bei der Krebstherapie eingesetzt wird und die T-Zell-Erkennung von Krebszellen wieder aktiviert.