Toxikologie E-Book

• Herausgeber: Wiley-VCH
• Kategorie: Fachliteratur
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 422

Veröffentlichungsjahr: 2012

Beschreibung

Im zweiten Band dieses modular aufgebauten Lehrbuchs wird die Exposition und toxische Wirkung der wichtigsten toxischen Chemikalien
abgehandelt. (Nano-)Partikuläre Stoffe, Metalle, anorganische und organische Verbindungen werden systematisch betrachtet und in ihren
chemischen Eigenschaften, Expositionen, Wirkmechanismen und Toxikodynamik beschrieben, ergänzt durch experimentelle Daten von
Mensch und Tier. Ein besonderes Highlight ist das Kapitel über chemische Kampfstoffe, das in Zusammenarbeit mit Fachleuten der Bundeswehr entstanden ist. Leseempfehlungen und Fragen zur Selbstkontrolle runden dieses Buch ab.

Zusammen mit dem ersten Band ("Grundlagen der Toxikologie") enthält dieses Buch das gesamte Grundlagenwissen für die Ausbildung
zum Fachtoxikologen und für den Masterstudiengang Toxikologie.

Begleitmaterial für Dozenten verfügbar unter www.wiley-vch.de/textbooks

Leseprobe

Contents

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Herausgeber

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek

Vorwort zu Band II

Autorenverzeichnis

1: Metalle

1.1 Allgemeine Aspekte

1.2 Toxikologie ausgewählter Metallverbindungen

1.3 Zusammenfassung

1.4 Fragen zur Selbstkontrolle

1.5 Literatur

1.6 Weiterführende Literatur

2: Toxikologische Wirkungen Anorganischer Gase

2.1 Vorbemerkungen

2.2 Kohlenmonoxid

2.3 Cyanwasserstoff

2.4 Schwefelwasserstoff

2.5 Nitrose Gase

2.6 Isocyanate

2.7 Formaldehyd

2.8 Zusammenfassung

2.9 Fragen zur Selbstkontrolle

2.10 Weiterführende Literatur

3: Asbest, Stäube, Ruß

3.1 Einleitung

3.2 Asbest

3.3 Stäube

3.4 Ruß

3.5 Zusammenfassung

3.7 Literatur

3.8 Weiterführende Literatur

3.9 Substanzen

4: Kohlenwasserstoffe

4.1 Einleitung

4.2 Aliphatische, acyclische Kohlenwasserstoffe

4.3 Aliphatische, cyclische Kohlenwasserstoffe

4.4 Aromaten

4.5 Zusammenfassung

4.6 Fragen zur Selbstkontrolle

4.7 Literatur

4.8 Weiterführende Literatur

4.9 Substanzen

5: Alkohole, Phenole und Carbonyle

5.1 Alkohole

5.2 Methanol

5.3 Ethanol

5.4 Phenole

5.5 Phenol

5.6 Kresole

5.7 Carbonyle

5.8 Zusammenfassung

5.9 Fragen zur Selbstkontrolle

5.10 Literatur

5.11 Weiterführende Literatur

6: Aromatische Amine, Nitroverbindungen und Nitrosamine

6.1 Aromatische Amine

6.2 Aromatische Nitroverbindungen

6.3 Nitrosamine

6.4 Zusammenfassung

6.5 Fragen zur Selbstkontrolle

6.6 Literatur

7: Organische Halogenverbindungen I

7.1 Haloalkane (Halogenalkane)

7.2 Ungesättigte, halogenierte KWs (Haloalkene, Haloalkine)

7.3 Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKWs)

7.4 Perfluorierte Kohlenwasserstoffe (PFC)

7.5 Zusammenfassung

7.6 Fragen zur Selbstkontrolle

7.7 Literatur

7.8 Weiterführende Literatur

7.9 Substanzen

8: Organische Halogenverbindungen II

8.1 Polychlorierte Dibenzo-πασα-dioxine und Dibenzofurane (PCDD/Fs)

8.2 Zusammenfassung

8.3 Polychlorierte Biphenyle (PCBs)

8.4 Bromierte Flammschutzmittel

8.5 Zusammenfassung

8.6 Fragen zur Selbstkontrolle

8.7 Literatur

8.8 Weiterführende Literatur

8.9 Substanzen

9: Chemische Kampfstoffe

9.1 Einleitung

9.2 Nervenkampfstoffe

9.3 Zusammenfassung

9.4 Hautkampfstoffe – Schwefellost

9.5 Zusammenfassung

9.6 Reizstoffe

9.7 Zusammenfassung

9.8 Verifikation von Kampfstoffexpositionen

9.9 Zusammenfassung

9.10 Fragen zur Selbstkontrolle

9.11 Literatur

9.12 Weiterführende Literatur

Appendix: MAK- und BAT-Werte

I Bedeutung, Benutzung und Ableitung von MAK-Werten

II Krebserzeugende Arbeitsstoffe

III Sensibilisierende Arbeitsstoffe

IV Hautresorption

V MAK-Werte und Schwangerschaft

VI Keimzellmutagene

VII Bedeutung und Benutzung von BAT-Werten und Biologischen Leitwerten

VIII Krebserzeugende Arbeitsstoffe

IX Biologische Leitwerte

X Biologische Arbeitsstoff-Referenzwerte

Literatur

Sachregister

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Eisenbrand, G., Metzler, M., Hennecke, F. J.

Toxikologie für Naturwissenschaftler und Mediziner

Stoffe, Mechanismen, Prüfverfahren

2005

ISBN: 978-3-527-30989-4

Bender, H.F.

Das Gefahrstoffbuch

Sicherer Umgang mit Gefahrstoffen nach REACH und GHS Dritte, völlig neu bearbeitete Auflage

2008

ISBN: 978-3-527-32067-7

Greim, H., Snyder, R. (Eds.)

Toxicology and Risk Assessment: A Comprehensive Introduction

2008

ISBN: 978-0-470-86893-5

O’Brien, P.J., Bruce, W. R. (Eds.)

Endogenous Toxins

Targets for Disease Treatment and Prevention 2 Volumes

2009

ISBN: 978-3-527-32363-0

Smart, R.C., Hodgson, E. (Eds.)

Molecular and Biochemical Toxicology

2008

ISBN: 978-0-470-10211-4

Herausgeber

Prof. Dr. Hans-Werner Vohr

Bayer HealthCare AG Immunotoxicology Aprather Weg 42096 Wuppertal

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Print ISBN 978-3-527-32385-2

Epdf ISBN 978-3-527-63555-9

Epub ISBN 978-3-527-66005-6

Mobi ISBN 978-3-527-66004-9

Für Florian, Hannah und Lucas

Vorwort zu Band II

Wir haben lange Zeit darüber diskutiert, welches das beste Format für ein Lehrbuch der Toxikologie sein könnte, das sich an eine so breite Leserschicht richtet, wie das vorliegende Werk. Einiges sprach dafür, die Toxikologie der verschiedenen Substanzklassen stärker in die Grundlagen zu integrieren, also alles in einem einzigen, großen Buch zusammenzufassen. Schließlich haben wir uns aber dazu entschlossen, die Grundlagen der Toxikologie und die Toxikologie der Substanzen in zwei Bänden zu trennen. Ausschlaggebend hierfür war das besondere Ziel, dem Leser ein Buch über angewandte Toxikologie an die Hand zu geben, also nicht nur ein Lehrbuch, sondern auch ein Nachschlagewerk. Wir wollten es jedem Leser ermöglichen, schnell und einfach sowohl grundlegende Themen als auch toxikologische Details zu bestimmten Stoffklassen nachschlagen zu können. Gerade dieser Aspekt hat dazu geführt, den vorliegenden zweiten Band über die Toxikologie der Substanzen von den Grundlagen zu trennen. Hier kann man gezielt vertiefende Informationen zu verschiedenen Substanzklassen finden. Die Kapitel decken ein breites Spektrum an toxikologisch interessanten Verbindungen ab und bieten somit sowohl für Lernende, wie sicherlich auch für erfahrene Toxikologen sowie interessierte Laien relevante Informationen.

Band I vermittelt ein umfangreiches toxikologisches Grundwissen mit vielen Hinweisen auf wichtige Literatur und bindet dabei die relevanten regulatorischen Aspekte mit ein. Band II ergänzt dieses Grundwissen in ganz hervorragender Weise, indem hier Gemeinsamkeiten an toxikologischen Befunden wichtiger Stoffklassen dargestellt, aber auch relevante Unterschiede genannt werden, die sich manchmal aus kleinsten Moleküländerungen ergeben können. Wo möglich wurde besonders Wert gelegt auf den Vergleich von Daten, die in Tieren erhoben wurden, mit Erfahrungswerten beim Menschen. Das macht eine Risikobewertung toxischer Substanzen nachvollziehbar und objektiviert die Bedeutung abgeleiteter Grenzwerte.

Leider ist man nie ganz zufrieden und denkt immer „Hier hätte man noch etwas mehr schreiben sollen!“, „Dort wäre vielleicht eine Tabelle wichtig gewesen!“ oder „Kapitel 7 sollte doch besser nach hinten, dafür Kapitel 5 vielleicht weiter vor.“ usw. Ich weiß, ein Lehrbuch kann und wird wohl nie, besonders nicht in der ersten Ausgabe, perfekt sein. Aber die beiden Bände stellen, wieich finde, einen sehr gelungenen Anfang dar. Über konstruktive Kritik würde ich mich natürlich sehr freuen. Sie ist in jedem Fall herzlich willkommen.

Wie bei Band I bleibt mir am Ende nur, mich bei allen Kollegen, die auch für diesen Band wieder kompetente Beiträge geschrieben haben, sowie bei den Mitarbeitern des Verlags und bei meiner Familie ganz herzlich zu bedanken. Ohne das Engagement aller Beteiligten, die vielfältige Unterstützung, die stete Diskussionsbereitschaft und den hilfreichen Zuspruch wären die beiden Bände nie rechtzeitig fertig geworden.

Wuppertal im Oktober 2009

Hans-Werner Vohr

Autorenverzeichnis

Hermann M. Bolt

Technische Universität Dortmund

Leibnitz-Institut für Arbeitsforschung Ardeystraße 67 44139 Dortmund

Ernst Bomhard

Am Brucher Häuschen 79

42109 Wuppertal

Martin Chopra

Technische Universität Kaiserslautern

Lebensmittelchemie

und Umwelttoxikologie Erwin-Schrödinger-Str. 52

67663 Kaiserslautern

Yvonni Chovolou

Universität Düsseldorf Institut für Toxikologie Universitätsstraße 1 40225 Düsseldorf

Alexius Freyberger

Bayer Schering Pharma AG

BSP-GDD-GED-GTOX-ST

Aprather Weg 18

42096 Wuppertal

Sascha Gonder

Institut für Pharmakologie

& Toxikologie der Bundeswehr

Neuherbergstraße 11 80937

München

Andrea Hartwig

Technische Universität Berlin

Institut für Lebensmitteltechnologie

Fachgebiet Lebensmittelchemie und Toxikologie

Gustav-Meyer-Allee 25

13355 Berlin

Harald John

Institut für Pharmakologie

& Toxikologie der Bundeswehr

Neuherbergstraße 11

80937 München

Kai Kehe

Institut für Pharmakologie

& Toxikologie der Bundeswehr

Neuherbergstraße 11 80937

München

Marianne Koller

Institut für Pharmakologie

& Toxikologie der Bundeswehr

Neuherbergstraße 11 80937

München

Dieter Schrenk

Technische Universität Kaiserslautern

Lebensmittelchemie und Umwelttoxikologie

Erwin-Schrödinger-Str. 52

67663 Kaiserslautern

Dirk Steinritz

Institut für Pharmakologie

& Toxikologie der Bundeswehr

Neuherbergstraße 11

80937 München

Horst Thiermann

Institut für Pharmakologie & Toxikologie der Bundeswehr

Neuherbergstraße 11 80937 München

Hans-Werner Vohr

Bayer HealthCare AG

Immunotoxicology Aprather Weg

42096 Wuppertal

Wim Wätjen

Universität Düsseldorf

Institut für Toxikologie

Universitätsstraße 1

40225 Düsseldorf

Franz Worek

Institut für Pharmakologie

& Toxikologie der Bundeswehr

Neuherbergstraße 11

80937 München

1

Metalle

Andrea Hartwig

1.1 Allgemeine Aspekte

Metallionen und Metallverbindungen sind ubiquitär in der Umwelt vorhanden. Viele von ihnen, darunter Calcium, Magnesium, Zink, Cobalt, Nickel, Mangan und Eisen, sind essentielle Bestandteile von biologischen Systemen. Sie vermitteln den Sauerstofftransport und -metabolismus, katalysieren Elektronenübertragungsreaktionen, sind an der Signaltransduktion beteiligt und stabilisieren die Struktur von Makromolekülen. Zudem vermitteln sie aber auch das Zusammenwirken der Makromoleküle untereinander, wie beispielsweise Zink in sogenannten Zinkfingerstrukturen, die als häufiges Motiv bei DNA-bindenden Proteinen nachgewiesen wurden. Für andere Metallverbindungen, wie solche von Blei, Arsen, Cadmium und Quecksilber, sind bislang keine essentiellen Funktionen beschrieben worden.

Aus toxikologischer Sicht weisen Metalle und Metallverbindungen einige Besonderheiten auf. So sind toxische und sogar kanzerogene Wirkungen keineswegs auf nicht essentielle Metalle beschränkt, sondern werden auch bei essentiellen Elementen beobachtet. Die oftmals enge Verknüpfung zwischen essentieller und toxischer Wirkung wird besonders bei Übergangsmetallen wie Eisen und Kupfer deutlich. Während eine ihrer essentiellen biologischen Funktionen darin besteht, Ein-Elektronen-Übergänge zu katalysieren, kann genau diese Fähigkeit der Übergangsmetallionen zu toxischen Reaktionen führen, indem die Generierung reaktiver Sauerstoffspezies katalysiert wird, die in der Folge zelluläre Makromoleküle schädigen können. Hier wird deutlich, dass eine genaue Regulation der Metallionenkonzentrationen in Geweben und Zellen nötig ist, um toxische Effekte zu verhindern; dies wird beispielsweise bei Eisen durch eine strikte Kontrolle der Aufnahme und der intrazellulären Speicherung erreicht. Toxische Wirkungen kommen dann zustande, wenn diese homöostatische Kontrolle entweder durch zu hohe Konzentrationen oder durch unphysiologische Aufnahmewege außer Kraft gesetzt wird. So wird die Resorption von essentiellen Elementen aus der Nahrung durch den Gastrointestinaltrakt stark reguliert; diese Kontrolle wird aber umgangen, wenn die Exposition über die Haut oder die Lunge erfolgt. Ein weiteres Prinzip der toxischen Wirkung von Metallverbindungen besteht in der Kompetition toxischer Metallionen mit essentiellen Metallionen. Diese Wechselwirkungen finden auf der Ebene der Aufnahme und der intrazellulären Funktionen statt; potenzielle Folgen sind eine verminderte Bioverfügbarkeit essentieller Metallionen, Störungen der Signaltransduktion sowie der Struktur und Funktion von Makromolekülen. Schließlich muss noch berücksichtigt werden, dass die toxische Wirkung nicht nur von Metall zu Metall stark variiert, sondern auch erheblich von der jeweiligen Verbindungsform bestimmt wird. Wesentliche Einflussfaktoren sind hier die Oxidationsstufe und die Löslichkeit, die wiederum die Aufnahme und damit die Bioverfügbarkeit von Metallverbindungen modifizieren können.

1.1.1 Toxische Wirkungen von Metallverbindungen unter besonderer Berücksichtigung der Kanzerogenität

Die meisten Erkenntnisse über toxische Wirkungen von Metallverbindungen beim Menschen wurden in epidemiologischen Studien mit Personen gewonnen, die beruflich exponiert waren bzw. sind. Schwere akute Gesundheitsstörungen durch Metallbelastungen in der allgemeinen Umwelt sind demgegenüber heutzutage selten, aber nicht ausgeschlossen. Hier sind insbesondere Cadmium, Blei, Quecksilber und Arsen von Belang. So wurde das Auftreten der sog. „Itai-Itai“-Krankheit in Japan mit dem Verzehr von Cadmium-kontaminiertem Reis und Wasser in Verbindung gebracht. Quecksilbervergiftungen in der allgemeinen Bevölkerung wurden in Japan und im Irak beobachtet. Gründe hierfür waren im ersten Fall der Konsum von kontaminiertem Fisch aus Quecksilber-verseuchten Gewässern und im zweiten Fall die Behandlung von Saatgut mit Quecksilber-haltigen Fungiziden. Bleivergiftungen wurden hauptsächlich bei Kindern durch das Verschlucken von bleihaltigen Farben hervorgerufen. Auch im Fall von Arsen sind Umweltbelastungen von Bedeutung. Hier können insbesondere die Belastung von Böden und Trinkwasser sowie der Verzehr arsenbelasteter Nahrungsmittel zu subakuten oder chronischen Gesundheitsstörungen führen.