Biologisches Effektmonitoring
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Biologisches Effektmonitoring Tagungsberichte Tagungsberichte Biologisches Effektmonitoring - Zytogenetische Methoden im Rahmen des Populationsmonitoring Karlshorster Workshop, 11.- 12. Dezember 1992 in Berlin Veranstalter: Klinisch-diagnostischer Bereich des Bundesgesundheitsamtes (BGA) Wissenschaftliche Leitung: Prof. Dr. Gfinter Obe (Universitat/Gesamthochschule Essen) Organisatorische Leitung: Dr. Helga Fender und Dr. Gisela Wolf (Klin.-diagn. Bereich des BGA (Berlin) Dieser Workshop vereinigte zum ersten Mal deutsche Zytogenetiker, die auf dem Gebiet des Populationsmonitoring tatig sind. 33 Fachleute nahmen teil, 15 Referate wurden gehalten. Die Veranstaltung diente speziell dem Erfahrungsaustausch von Experten zum Einsatz zytogeneti- scher Verfahren far das Populationsmonitoring bei Belastung des Menschen durch genotoxisch wirkende physikalische und chemische Noxen. Als Veranstalter er6ffnete der Leiter des Klinisch-diagnostischen Be- reiches des BGA, Priv.-Doz. Dr. D. ARNDT(Berlin), den Workshop: Notwendig sei die engere Zusammenarbeit der Zytogenetiker, da Chromosomenanalysen am Menschen sowohl bei chronischer Strah- lenbelastung im Niedrigdosisbereich als auch in der umweltmedizi- nischen Forschung und Praxis in gr6flerem Umfange eingesetzt wer- den und Vertreter von Medien und Bfirgerinitiativen fiber deren Er- gebnisse diskutieren. Besonderes Anliegen der in Karlshorst versammelten Erfahrungstra- ger war u.a. die Qualitatssicherung der zytogenetischen Verfahren. Die Veranstaltung sollte insbesondere dazu beitragen, der oft gefor- derten, aber noch nicht fiberall durchgesetzten Standardisierung die- ser wichtigen Methoden des Biomonitoring einen Schritt naher zu kommen. Der wissenschaftliche Leiter des Workshop, Prof. Dr. G. OBE (Essen), gab einen Oberblick fiber die molekulare Entstehung yon Chromo- somenaberrationen im allgemeinen und fiber die Besonderheiten yon Chromosomenaberrationen in peripheren Lymphozyten nach in vitro- und nach in vivo-Expositionen gegenfiber genotoxischen Noxen. Er wies darauf hin, dal~ im zytogenetischen Populationsmonitoring haupts~ichlich Lymphozyten des peripheren Blutes verwendet werden. Am Beispiel des Alkoholabusus zeigte er, daft bei der Bewertung der chromosomenanalytischen Ergebnisse die Eigenschaften des Lymphozyten-Testsystems (u.a..Liquid-Holding-Effekt" der G o- Lymphozyten des peripheren Blutes) ausreichend berficksichtigt wer- den mfissen. 1. Insgesamt 5 Vortrage und 2 im Rahmen eines Rundtischgespra- ches pr~isentierte Diskussionsbeitr~.ge waren der Strahlenzytoge- netik gewidmet: Prof. Dr. M. BAUCHINGER (Neuherberg) legte in seinem Uber- sichtsreferat die methodischen Grundlagen Rir die Quantifizierung yon Strahlenexpositionen mit Hilfe der Chromosomenanalyse dar. Er hob hervor, dal~ die Chromosomenanalyse in Lymphozyten des peripheren Blutes gegenwartig das empfindlichste biologische Ver- fahren zur Quantifizierung yon Strahlenexpositionen ist, wobei als Indikator das dizentrische Chromosom (dic) dient. Frau Dr. B. HEINZE (Ulm) und auch Prof. BAUCHINGER wiesen darauf hin, dat] aufgrund des zeitlichen Abklingens strahlenindu- zierter dic-Frequenzen (unstabile Aberrationen) eine Quantifizie- rung zurOckliegender oder chronischer Strahlenexpositionen sehr schwierig ist. Die Erfassung reziproker Translokationen (stabile Aberrationen), fur die kein Selektionsnachteil besteht, sind fur den o.g. Zweck besser geeignet. Als Analyseverfahren ffir den Nachweis yon reziproken Trans- lokationen kommt die kiirzlich entwickelte molekularbiologische Methode der Fluoreszenz-in situ Hybridisierung (FISH) mit chro- mosomenspezifischen Sonden zum Einsatz. Prof. BAUCHINGER verffigt fiber erste Befunde zur Darstellung von Dosis-Wirkungs-Beziehungen fUr strahleninduzierte Translokatio- nen in Lymphozyten, die mittels FISH-Technik nachgewiesen wor- den sind. Hinsichtlich einer praktischen Anwendung der FISH- Technik betonte er, dat~ noch intensive Kalibrierungsexperimente und Befunderhebungen zur Feststellung der spontanen Translokations-Raten notwendig seien. Prof. Dr. C. CREMER(Heidelberg) beschfiftigt sich seit Jahren mit der Anwendung automatischer Bildanalyseverfahren zur Detektion von Chromosomenaberrationen. In letzter Zeit verspricht er sich viel vom Einsatz der F1SH-Technik zur automatischen Erkennung von Aberrationen, insbesondere yon reziproken Translokationen. Am Heidelberger Slit-Scan-Flulyhotometer k6nnen z.B. bis zu meh- reren hundert Chromosomen pro Sekunde registriert werden. Ein grunds/itzlicher Nachteil von Slit-Scan-Methoden liegt darin, dat~ die zu analysierenden Chromosomen nicht mehr im Zellverband vorliegen. Danach laflt sich nur der Prozentsatz an aberranten Chro- mosomen ermitteln. Es ware zu prfifen, ob solche Methoden zum Screening bei Untersuchungen des zytogenetischen Populationsmo- nitoring geeignet sind. Spezielle methodische Aspekte der Lymphozytenkultivierung nach Strahlenexposition waren Gegenstand der Beitrage yon Frau Prof. Dr. P. VmSIK-PEUKERT(G6ttingen) und yon Dr. W. SCHEID (Mfinster). Dr. STEPHAN(Neuherberg) stellte auffallige chromosomenanaly- tische Untersuchungsdaten yon Personen aus dem Gebiet Berch- tesgaden (Gebiet mit der h6chsten ,Tschernobyl"-Kontamination in Deutschland) vor. Frau Prof. Dr. I. SCHMITZ-FEUERHAKE (Bremen) vertrat die These, dat~ die bei 5 Patienten einer orthopadischen Praxis gefundenen Chromosomenaberrationen allein das Ergebnis der dort erfolgten Strahlenexposition durch Rfntgendiagnostik seien, lhre Interpre- tation der zytogenetischen Befunde wurde seitens der Experten zum Teil heftig kritisiert. 2. 5 Beitrfige behandelten Themen aus der Chemozytogenetik. Wah- rend auf dem Gebiet der Strahlenzytogenetik die Methodenstan- dardisierung in den letzten 30 Jahren deutliche Fortschritte gemacht hat, steht eine methodische Standardisierung der Chemozytoge- netik noch aus: Frau Dr. G. WOLF (Berlin) analysierte 216 seit 1964 erschienene chemozytogenetisch ausgerichtete Publikationen nach methodischen Aspekten wie Kulturmedium, Kulturdauer, Auswertung, Zellzahl, Erfassung der Exposition und Kontrollgruppen. Sie stellte bedau- ernd fest, dal~ die geforderte Standardisierung der Methodik sich bisher nicht durchgesetzt hat und deshalb Ergebnisvergleiche kaum angestellt werden kfnnen. UWSF - Z.Umweltchem. C)kotox. 6 ( 1 ) 58 - 59 (1994) 58 ecomed verlagsgesellschaftAG & Co.KG Landsberg
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Biologisches Effektmonitoring - Z y t o g e n e t i s c h e M e t h o d e n im R a h m e n des P o p u l a t i o n s m o n i t o r i n g
K a r l s h o r s t e r W o r k s h o p , 1 1 . - 12. D e z e m b e r 1 9 9 2 in Ber l in
Veranstalter: Klinisch-diagnostischer Bereich des Bundesgesundheitsamtes (BGA) Wissenschaftl iche Leitung: Prof. Dr. Gfinter Obe (Universitat/Gesamthochschule Essen) Organisatorische Leitung: Dr. Helga Fender und Dr. Gisela Wolf (Klin.-diagn. Bereich des BGA (Berlin)
Dieser Workshop vereinigte zum ersten Mal deutsche Zytogenetiker, die auf dem Gebiet des Populationsmonitoring tatig sind. 33 Fachleute nahmen teil, 15 Referate wurden gehalten. Die Veranstaltung diente speziell dem Erfahrungsaustausch von Experten zum Einsatz zytogeneti- scher Verfahren far das Populationsmonitoring bei Belastung des Menschen durch genotoxisch wirkende physikalische und chemische Noxen.
Als Veranstalter er6ffnete der Leiter des Klinisch-diagnostischen Be- reiches des BGA, Priv.-Doz. Dr. D. ARNDT (Berlin), den Workshop: Notwendig sei die engere Zusammenarbeit der Zytogenetiker, da Chromosomenanalysen am Menschen sowohl bei chronischer Strah- lenbelastung im Niedrigdosisbereich als auch in der umweltmedizi- nischen Forschung und Praxis in gr6flerem Umfange eingesetzt wer- den und Vertreter von Medien und Bfirgerinitiativen fiber deren Er- gebnisse diskutieren. Besonderes Anliegen der in Karlshorst versammelten Erfahrungstra- ger war u.a. die Qualitatssicherung der zytogenetischen Verfahren. Die Veranstaltung sollte insbesondere dazu beitragen, der oft gefor- derten, aber noch nicht fiberall durchgesetzten Standardisierung die- ser wichtigen Methoden des Biomonitoring einen Schritt naher zu kommen.
Der wissenschaftliche Leiter des Workshop, Prof. Dr. G. OBE (Essen), gab einen Oberblick fiber die molekulare Entstehung yon Chromo- somenaberrationen im allgemeinen und fiber die Besonderheiten yon Chromosomenaberrationen in peripheren Lymphozyten nach in vitro- und nach in vivo-Expositionen gegenfiber genotoxischen Noxen. Er wies darauf hin, dal~ im zytogenetischen Populationsmonitoring haupts~ichlich Lymphozyten des peripheren Blutes verwendet werden. Am Beispiel des Alkoholabusus zeigte er, daft bei der Bewertung der chromosomenanalytischen Ergebnisse die Eigenschaften des Lymphozyten-Testsystems (u.a..Liquid-Holding-Effekt" der G o- Lymphozyten des peripheren Blutes) ausreichend berficksichtigt wer- den mfissen.
1. Insgesamt 5 Vortrage und 2 im Rahmen eines Rundtischgespra- ches pr~isentierte Diskussionsbeitr~.ge waren der Strahlenzytoge- netik gewidmet: Prof. Dr. M. BAUCHINGER (Neuherberg) legte in seinem Uber- sichtsreferat die methodischen Grundlagen Rir die Quantifizierung yon Strahlenexpositionen mit Hilfe der Chromosomenanalyse dar. Er hob hervor, dal~ die Chromosomenanalyse in Lymphozyten des peripheren Blutes gegenwartig das empfindlichste biologische Ver- fahren zur Quantifizierung yon Strahlenexpositionen ist, wobei als Indikator das dizentrische Chromosom (dic) dient. Frau Dr. B. HEINZE (Ulm) und auch Prof. BAUCHINGER wiesen darauf hin, dat] aufgrund des zeitlichen Abklingens strahlenindu- zierter dic-Frequenzen (unstabile Aberrationen) eine Quantifizie- rung zurOckliegender oder chronischer Strahlenexpositionen sehr schwierig ist. Die Erfassung reziproker Translokationen (stabile Aberrationen), fur die kein Selektionsnachteil besteht, sind fur den o.g. Zweck besser geeignet. Als Analyseverfahren ffir den Nachweis yon reziproken Trans- lokationen kommt die kiirzlich entwickelte molekularbiologische Methode der Fluoreszenz-in situ Hybridisierung (FISH) mit chro- mosomenspezifischen Sonden zum Einsatz.
Prof. BAUCHINGER verffigt fiber erste Befunde zur Darstellung von Dosis-Wirkungs-Beziehungen fUr strahleninduzierte Translokatio- nen in Lymphozyten, die mittels FISH-Technik nachgewiesen wor- den sind. Hinsichtlich einer praktischen Anwendung der FISH- Technik betonte er, dat~ noch intensive Kalibrierungsexperimente und Befunderhebungen zur Feststellung der spontanen Translokations-Raten notwendig seien.
Prof. Dr. C. CREMER (Heidelberg) beschfiftigt sich seit Jahren mit der Anwendung automatischer Bildanalyseverfahren zur Detektion von Chromosomenaberrationen. In letzter Zeit verspricht er sich viel vom Einsatz der F1SH-Technik zur automatischen Erkennung von Aberrationen, insbesondere yon reziproken Translokationen. Am Heidelberger Slit-Scan-Flulyhotometer k6nnen z.B. bis zu meh- reren hundert Chromosomen pro Sekunde registriert werden. Ein grunds/itzlicher Nachteil von Slit-Scan-Methoden liegt darin, dat~ die zu analysierenden Chromosomen nicht mehr im Zellverband vorliegen. Danach laflt sich nur der Prozentsatz an aberranten Chro- mosomen ermitteln. Es ware zu prfifen, ob solche Methoden zum Screening bei Untersuchungen des zytogenetischen Populationsmo- nitoring geeignet sind.
Spezielle methodische Aspekte der Lymphozytenkultivierung nach Strahlenexposition waren Gegenstand der Beitrage yon Frau Prof. Dr. P. VmSIK-PEUKERT (G6ttingen) und yon Dr. W. SCHEID (Mfinster).
Dr. STEPHAN (Neuherberg) stellte auffallige chromosomenanaly- tische Untersuchungsdaten yon Personen aus dem Gebiet Berch- tesgaden (Gebiet mit der h6chsten ,Tschernobyl"-Kontamination in Deutschland) vor.
Frau Prof. Dr. I. SCHMITZ-FEUERHAKE (Bremen) vertrat die These, dat~ die bei 5 Patienten einer orthopadischen Praxis gefundenen Chromosomenaberrationen allein das Ergebnis der dort erfolgten Strahlenexposition durch Rfntgendiagnostik seien, lhre Interpre- tation der zytogenetischen Befunde wurde seitens der Experten zum Teil heftig kritisiert.
2. 5 Beitrfige behandelten Themen aus der Chemozytogenetik. Wah- rend auf dem Gebiet der Strahlenzytogenetik die Methodenstan- dardisierung in den letzten 30 Jahren deutliche Fortschritte gemacht hat, steht eine methodische Standardisierung der Chemozytoge- netik noch aus:
Frau Dr. G. WOLF (Berlin) analysierte 216 seit 1964 erschienene chemozytogenetisch ausgerichtete Publikationen nach methodischen Aspekten wie Kulturmedium, Kulturdauer, Auswertung, Zellzahl, Erfassung der Exposition und Kontrollgruppen. Sie stellte bedau- ernd fest, dal~ die geforderte Standardisierung der Methodik sich bisher nicht durchgesetzt hat und deshalb Ergebnisvergleiche kaum angestellt werden kfnnen.
UWSF - Z.Umweltchem. C)kotox. 6 ( 1 ) 58 - 59 (1994) 5 8 �9 ecomed verlagsgesellschaft AG & Co.KG Landsberg
Stellengesuch Biologisches Effektmonitoring
Die Erfahrungen aus der Strahlenzytogenetik sollten fiJr die Che- mozytogenetik genutzt werden. Wenn dies geliinge, ktnnte die Chromosomenanalyse in Zukunft als zwar aufwendige, aber wich- tige Standardmethode der Arbeits- und Umweltmedizin Eingang in die Praxis finden.
Frau Dr. H. FENDER (Berlin) erl~iuterte am Beispiel von Perchlor- ethylen-exponierten Textilreinigern einen Vergleich von Literatur- daten und eigenen Daten, die nach dem hohen Qualitiitsstandard der Strahlenzytogenetik einschliet~lich einer ausf/ihrlichen Expo- sitionsanamnese erhoben worden sind. Sie fat~te zusammen, dat~ nach chemischer Exposition oft kontroverse Ergebnisse erzielt wer- den, die sowohl auf Unterschiede in der Exposition als auch auf methodisch-analytische Differenzen zurfickzuffihren sind.
Frau Dr. E. HOTTNER (Gatersleben) stellte aus eigener mehrj~ih- tiger Erfahrung auf dem Gebiet des chemozytogenetischen Popu- lationsmonitoring ebenfalls lest, daft im Gegensatz zur Strahlen- zytogenetik bei der Chemozytogenetik die Methodenstandardisie- rung fehlt. Sie wies darauf hin, daft die zytogenetische Methodik die M6glichkeit er6ffnet, unter natfirlichen Expositionsbe- dingungen unterschiedlich exponierte Personengruppen (beruflich Exponierte, umweltbelastete Personen, lebensstilbedingte freiwil- lige Exposition, z.B. gegeniiber Tabakrauch und Alkohol, sowie Chemotherapie-Patienten) zu untersuchen. Die Ergebnisse von drei Personengruppen aus der beruflichen Che- moexposition (Haarfarbstoffproduktion, Chromat- und ]?-Naphtol- Erzeugung) wurden vorgesteUt. Die Daten des zytogenetischen Mo- nitoring exponierter Personengruppen zeigen, dat~ die Methoden geeignet sind, Populationen mit einem potentiellen genotoxischen Risiko zu identifizieren.
Frau Dr. T. GRUMMT (Bad Elster) prfifte im internationalen La- borvergleich (Niederlande, Schweden trod Grol~britarmien) die Aus- sagef/ihigkeit der Chromosomenaberrationen (CA), Schwester- chromatidaustausch (SCE), Mikrokerne (MK) und Hypoxanthin- Phosphoribosyltransferase (HPRT)-Mutanten mit den H/imoglobin- Addukten nach beruflicher Ethylenoxid-Exposition. Auf der Grundlage der Analyseergebnisse liet~ sich folgende Sequenz fiir die Sensitivit/it der untersuchten Parameter aufstellen: H~imoglobin-Addukte > SCE > CA > MK > HPRT-Mutanten. Die Nachweism6glichkeit von H~imoglobin-Addukten ist allerdings zeitlich begrenzt (ca. 120 Tage) und erlaubt daher keine retrospek- rive Analyse.
Prof. Dr. G. SPELT (Ulm) stellte neben der Entstehung yon Schwe- sterchromatidaustausch (SCE) die Bedeutung yon SCE in Lympho- zyten als lndikator f/Jr chemische Belastungen im Populationsmo- nitoring vor. W/ihrend die Analyse von Chromosomenaberratio- nen im Populationsmonitoring generelt als wichtig und relevant angesehen wird - weil sie einerseits einen direkten Hinweis auf einen mutagenen Effekt geben und andererseits fiir diesen Endpunkt die meisten Erfahrungen vorliegen - , wird der Analyse yon SCE immer noch mit Skepsis begegnet. Eine verbindliche Methoden-
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beschreibung und die Formulierung yon Qualit~its- und Beurtei- lungskriterien sind nach Prof. Sr'E~T dringend erforderlich.
Der Mikrokerntest in Lymphozyten ist der dritte zytogenetische Test im Populationsmonitoring, mit dessen Hilfe numerische und strukturelle Chromosomenschfiden indirekt nachgewiesen werden ktnnen.
Durch methodische Verbesserung - den Einsatz der Cytochala- sin B-Technik (1985) - wurde das Bezugssystem bei der Mikro- kernanalyse in Lymphozyten optimiert.
Die Auswertung yon Mikrokernen ist einfacher als die yon Chro- mosomenaberrationen, und die Aussichten fiir eine Automatisie- rung sind giinstiger. Die gegenwiirtig angewendete Mikrokern- analyse ist aber bei weitem nicht so empfindlich wie die Chromo- somenanalyse. Durch gezielte Untersuchung von Lymphozytensub- populationen lfit~t sich die Sensitiyit~it der Mikrokernanalyse sicher steigern (Priv.-Doz. Dr. W.U. MOLLER, Essen).
Dr. W. D. HEELER (Karlsruhe) gab eine kurze Ubersicht iiber ei- nige grundlegende statistische Verfahren zur Beschreibung und Ana- lyse zytogenetischer Daten und empfahl die aussagekriiftigsten Testverfahren. Aufgrund yon methodischen Unterschieden hiilt er eine Metaanalyse yon zytogenetischen Daten nur mit gro~en Ein- schr~inkungen fiir mtglich.
lm abschlie~enden Rundtischgespr~ich stellte Prof. SPEFr den Ent- wurf eines Positionspapieres der Gesellschaft fiir Umwelt- Mutationsforschung e.V. (GUM) zur Durchfiihrung zytogeneti- scher Analysen an menschlichen Populationen vor. Das Positions- papier soll als Orientierungshilfe ffir die Durchfiihrung und Beur- teilung yon zytogenetischen Studien an menschlichen Populatio- nen dienen und Qualitiitskriterien nennen, die aus der Sicht der GUM bei solchen Untersuchungen zu erffillen sind. Das tiberar- beitete GUM-Positionspapier wird im Bundesgesundheitsblatt (im Druck, 1994) in der Autorenschaft von G. SPEIT, M. BAUCHINGER, E. SCHMIDT, E. GEBHARDT, E. HOTTNER und G. OBE mit dem Ti- tel ,Zytogenetische Analysen an menschlichen Populationen (Hu- man Population Monitoring. HPM)" vertffentlicht.
Die Beitr~ige des Karlshorster Workshops vom Dezember 1992 sind in der Schriftenreihe des Bundesgesundheitsamtes unter D. ARNDT, G. OBE (Hrsg.) erschienen: Zytogenetische Methoden: Im Rahmen des Populationsmonitoring, bga-Schriften 3/93, MMV Medizin Verlag Mfinchen, 1993.
Ffir Herbst 1994 ist ein weiterer Workshop zum Thema ,Zytoge- netische Methoden" in Berlin-Karlshorst vorgesehen.
Dr. He|ga Fender Bundesgesundheitsamt
Klinisch-diagnostischer Bereich Waldowallee 117
D-10318 Berlin
Stellengesuch
Dr.rer.nat., Dipl.Geo6kologe, Dipl.lng. mit mehrjiihriger Berufserfahrung; Spezialgebiet Environmetrics: Planung, Kontrolle und Auswertung der Statistik yon Umweltuntersuchungen, Informa- tionsverarbeitung yon Umweltdaten (EDV); fliet~endes Englisch, eingehende Erfahrung in internationalen Gremien und in der Durchfiihrung wissenschaftlicher Kolloquien sucht neuen Wirkungskreis im Miinchener Raum ( + 20 km); Ange- bote bitte unter Chifffe 7MJA an den Verlag.
UWSF-Z.Umweltchem. C)kotox. 6 (1) 1994 59
