Infochemicals - Oekotoxzentrum
Infochemicals - Oekotoxzentrum
Infochemicals - Oekotoxzentrum
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Kleine Mengen von großer Bedeutung –<br />
Der „Infochemical Effect“<br />
Prof. Dr. Ursula Klaschka , Hochschule Ulm<br />
Vortrag am Ökotoxzentrum der EAWAG in Dübendorf<br />
24.11.08
1. <strong>Infochemicals</strong> und Infochemical Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen
1. <strong>Infochemicals</strong> und<br />
Infochemical Effect
Klaschka<br />
Wahrnehmung der Umgebung beim<br />
Menschen<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
akustisch<br />
optisch<br />
chemisch<br />
(Geruch und<br />
Geschmack)<br />
haptisch
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Wahrnehmung der Umgebung bei<br />
anderen Organismen<br />
Eine Elritze muss ihren Feind nicht sehen,<br />
um zu wissen, dass in der Nähe Hechte sind,<br />
um zu wissen, wie groß und<br />
wie zahlreich diese sind,<br />
ob sie hungrig sind und<br />
ob diese Hechte zur Zeit Elritzen fressen.<br />
Sie kann all diese Information riechen!<br />
(Daten v.a. von Chivers et al.)<br />
optisch<br />
chemisch<br />
akustisch<br />
haptisch
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
<strong>Infochemicals</strong> =<br />
Stoffe, die einem Organismus<br />
Informationen über seine Umgebung<br />
vermitteln.
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
intraspezifisch:<br />
Pheromon<br />
Infochemical<br />
interspezifisch:<br />
Semiochemical<br />
(Allelochemical, Allomone,<br />
Allohormon, Kairomone,<br />
Synomone, Apneumon,<br />
Antimone, Phytoalexin...)<br />
in der Regel Geruchstoffe!
Klaschka<br />
Rolle von <strong>Infochemicals</strong><br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen
Klaschka<br />
Rolle von <strong>Infochemicals</strong> für Daphnien<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Erkennung, ob der<br />
Fraßfeind die<br />
eigene Art frisst<br />
Warnung der<br />
Artgenossen<br />
horizontale<br />
Wanderung<br />
vertikale<br />
Wanderung<br />
Größe bei der<br />
ersten<br />
Reproduktion<br />
Größe<br />
Helmlänge<br />
Anzahl der<br />
Nachkommen
Klaschka<br />
natürliche <strong>Infochemicals</strong> von Fischen<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen
Klaschka<br />
wirksame Konzentrationsbereiche<br />
Wirkung<br />
Hintergrund (Rauschen)<br />
Signalregion<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
(Dosis-<br />
Effekt -<br />
kurven)<br />
Konzentration im Gewebe<br />
10 -9 10 -8 Konzentration (M) 10 -3
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Zusammenfassung zu natürlichen <strong>Infochemicals</strong><br />
• sehr komplexes Kommunikationssystem<br />
• sehr wichtige Rolle für das Überleben von Populationen<br />
(Paarung, Flucht, Ernährung…)<br />
• sehr spezifische zeitliche und räumliche Konzentrationsmuster<br />
abhängig von äusseren und inneren<br />
Faktoren<br />
• nicht nur Einzelsubstanzen, sondern meist Mischungen<br />
• Vergleich mit Giften, Nährstoffen und Abfallstoffen<br />
• <strong>Infochemicals</strong> können zusätzliche Funktionen erfüllen<br />
(z.B. Hautschutz, Hygiene)
Klaschka<br />
Überlagerung von „Duftwolken“<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
irrelevante, verstärkende<br />
oder hemmende<br />
Hintergrundkonzentrationen<br />
anthropogene <strong>Infochemicals</strong><br />
spezifische<br />
<strong>Infochemicals</strong>
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Vergleich<br />
chemischer Hintergrundkontraste mit<br />
optischen<br />
aus: Bradbury and Vehrencamp (1998)
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Der Infochemical Effect beschreibt,<br />
dass anthropogene Stoffe einen<br />
Organismus so beeinflussen können, dass<br />
er seine Umgebung anders wahrnimmt.
Klaschka<br />
anthropogene <strong>Infochemicals</strong><br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
wirken spezifisch<br />
bei sehr niedrigen Konzentrationen<br />
haben evt. Einfluss auf das Ökosystem<br />
(Vergleich mit hormonartig wirkenden Stoffen<br />
und Arzneimittelwirkstoffen!)<br />
mehr Kenntnisse erforderlich !
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Welche anthropogenen Stoffe sind<br />
<strong>Infochemicals</strong>?<br />
Wie beeinflussen die anthropogenen<br />
Einträge die natürliche<br />
chemische Kommunikation ?<br />
Welche Organismen sind betroffen?
2. Reaktionskaskade
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen
Klaschka<br />
Verschiedene Faktoren beeinflussen<br />
Sender und Empfänger<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
mögliche<br />
Wirkungen<br />
von <strong>Infochemicals</strong><br />
Ökosystem<br />
mehrere Arten<br />
Population<br />
Organismus<br />
Organ<br />
Gewebe<br />
Zelle<br />
Zellbestandteil<br />
Molekül
3. Testsysteme
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Testdesign ist nicht einfach<br />
Vielzahl von Stoffen<br />
.... von möglichen Reaktionen<br />
.... von Rezeptoren<br />
Auswahl repräsentativer Organismen<br />
Interaktion mit natürlichen <strong>Infochemicals</strong> der<br />
Versuchstiere<br />
sehr geringe effektive Konzentrationen<br />
Lerneffekte, Adaptation der Versuchsorganismen<br />
etc.
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen
Klaschka<br />
(1) Bindung an Rezeptoren<br />
an chemosensorische Rezeptorproteine<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Duftmolekül<br />
Bsp. Ratte,<br />
McClintock 2000
Klaschka<br />
(1) Bindung an Rezeptoren<br />
7100 Sequenzen (Gene und Aminosäuren) in<br />
Olfactory Receptor Database (ORDB) http://senselab.med.yale.edu<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Phylogramm für olfaktorische und vomeronasale Rezeptoren (McClintock 2000)
Klaschka<br />
(1) Bindung an Rezeptoren<br />
Bindungsfähigkeit an chemosensorische Rezeptorproteine<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
in vitro, in vivo<br />
Expressionssysteme<br />
Immunohistochemische Analysen<br />
Fluoreszenzmessungen<br />
Vorteile z.B.:<br />
Nachteile z.B.:<br />
geeignet für screening Tests<br />
?<br />
Bindung = Bedeutung für chemische Kommunikation
Klaschka<br />
(2) Wahrnehmung<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Ache and Restrepo 2000<br />
Das Grundprinzip der Geruchswahrnehmung ist in<br />
Mehrzellern sehr ähnlich.
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
(2) Wahrnehmung<br />
elektrophysiologische Messungen<br />
Elektroolfaktogramm, Elektroantennogramm<br />
Bsp. Fisch<br />
Hara (1992)<br />
Vorteile z.B.:<br />
Nachteile z.B.:<br />
Standardverfahren<br />
Tests von sehr vielen Proben
Klaschka<br />
(3) Reaktionen des Empfängers<br />
Morphologische Veränderungen<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Helmbildung bei Daphnia cucullata<br />
(gleicher Klon) nach Agrawal et al. 1999<br />
Flügel-, Gratbildung bei Ciliaten<br />
Kuhlmann et al. 1999<br />
Vorteile z.B.:<br />
Nachteile z.B.:<br />
deutlich messbare Unterschiede<br />
Tests von sehr vielen Proben<br />
Einflüsse von anderen Faktoren
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
(3) Reaktionen des Empfängers<br />
Morphologische Veränderungen<br />
Physiologische Veränderungen<br />
Export von Xenobiotika<br />
toxische Wirkungen<br />
Beeinträchtigung der Fortpflanzungsphysiologie<br />
....<br />
Vorteile z.B.:<br />
Nachteile z.B.:<br />
gut quantifizierbare Methoden<br />
Rolle für die chemische Kommunikation unklar
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
(3) Reaktionen des Empfängers<br />
Morphologische Veränderungen<br />
Physiologische Veränderungen<br />
Verhaltensänderungen<br />
Bewegung<br />
Erkennen von Artgenossen<br />
Fressverhalten....<br />
Messung: on line mit Videoaufnahmen oder Widerstandsmessungen<br />
“Behavioural responses are valid indicators of sublethal toxicity<br />
and should be incorporated in routine toxicity assessments.” (Little 1990)<br />
Vorteile z.B.:<br />
Nachteile z.B.:<br />
sehr sensibles System<br />
unklare Rolle von Verhaltensveränderungen<br />
für das Ökosystem
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
(3) Reaktionen des Empfängers<br />
Morphologische Veränderungen<br />
Physiologische Veränderungen<br />
Verhaltensänderungen<br />
Populationsgrößenänderungen<br />
Zählung<br />
Trübung<br />
optische Messungen<br />
Vorteile z.B.:<br />
Nachteile z.B.:<br />
wichtige ökologische Größe<br />
nur bei Organismen mit kurzer Generationszeit
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
(3) Reaktionen des Empfängers<br />
Morphologische Veränderungen<br />
Physiologische Veränderungen<br />
Verhaltensänderungen<br />
Populationsgrößenänderungen<br />
Auswirkungen auf das Ökosystem<br />
Tests mit Organismen verschiedener Trophiestufen einer Nahrungskette<br />
Multigenerationen-multispecies Tests<br />
Vorteile z.B.:<br />
Nachteile z.B.:<br />
wichtige ökologische Größe<br />
Tests von sehr vielen Proben<br />
Einflüsse von anderen Faktoren<br />
aufwendig
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Berechnungen<br />
QSARs<br />
molekulare Modellierungen<br />
Bindungsaffinität<br />
Wirkung als Geruch<br />
Verhaltensinduktion<br />
Vorteile z.B.:<br />
Nachteile z.B.:<br />
Prüfung von sehr vielen Stoffen<br />
Informationen zu Rezeptor-Molekülbindungen<br />
noch keine Rechenmodelle für die Rolle bei der<br />
chemischen Kommunikation<br />
Übertragbarkeit auf andere Taxa
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
empfohlene Teststrategie<br />
(I) Screening<br />
(Berechnungen und Bindungsstudien)<br />
(II) spezifischere Tests<br />
(Verhaltensänderung oder<br />
physiologische Parameter)
4. Duftstoffe als<br />
<strong>Infochemicals</strong>
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe<br />
als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
natürliche<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
anthropogene<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
z.B. einige<br />
Duftstoffe
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe<br />
als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Duftstoffe =<br />
chemische Verbindungen, die von den Rezeptoren der Riechzellen<br />
in der Nase erkannt werden<br />
nach IFRA: „any basic substance used in the preparation of<br />
fragrance materials for its odourous, odour-enhancing or blending<br />
properties.“<br />
Durch die Wahrnehmung wird ein Stoff zum Duftstoff!
Klaschka<br />
• Naturstoffe (z.B. aus Pflanzen)<br />
• synthetische Verbindungen - strukturgleich wie Naturstoffe<br />
• andere synthetische Verbindungen<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe<br />
als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Stoffklassen<br />
Alkohole<br />
Aldehyde<br />
Amine<br />
Carboxylsäuren<br />
Ester, Lactone<br />
Ether, Acetale<br />
Heterozyklen<br />
Kohlenwasserstoffe<br />
Beispiele<br />
Eugenol<br />
Cinnamaldeyd<br />
Isopentenylamin<br />
Benzoesäure<br />
Vanillinacetat<br />
Anisol<br />
Furfural<br />
Moschusxylol<br />
„Parfum“ in<br />
Produkten<br />
besteht aus<br />
bis zu mehreren<br />
Hundert<br />
verschiedener<br />
chemischer<br />
Verbindungen.<br />
Sulfide<br />
Allylsulfid
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe<br />
als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Anwendungsfelder z.B.<br />
Kosmetika (z.B. Parfüm, Seife, Zahnpasta, Lotion, Shampoos)<br />
Haushaltsreiniger (z.B. Waschpulver, Geschirrspülmittel)<br />
Pflanzenschutzmittel<br />
„duftende“ Produkte (z.B. Kerzen, Toilettenpapier, Katzenstreu,<br />
(Kunst-)Leder, Kleidung, Zigaretten)<br />
Aromatherapie, Räucherstäbchen<br />
„Luftverbesserer“, in Klimaanlagen<br />
Zusatz zu Gas und Heizöl, Zusatz zu Recyclingkunststoffen<br />
Aromastoffe<br />
militärische Einsatzbereiche
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe<br />
als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Trends<br />
wachsende Mengen<br />
(v.a. Aromatherapie und Wellness)<br />
stärker und länger duftende Verbindungen<br />
Duftstoffe in Nanopartikeln<br />
modische Düfte, die nur relativ kurze Zeit vermarktet werden<br />
neue Anwendungsfelder<br />
(Babys, Arbeitsplätze, Kinos, Geschäfte...)<br />
Manipulation<br />
und auch<br />
duftstofffreie Produkte und Zonen<br />
wachsendes Bewusstsein einiger Konsumenten
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe<br />
als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
erwünschte<br />
Eigenschaften<br />
unerwünschte<br />
Eigenschaften<br />
Überdecken schlechter Gerüche<br />
Beeinflussung der Stimmung<br />
wirtschaftliche Attraktivität<br />
Manipulation<br />
weit verbreitet<br />
evt. giftig für Mensch und Umwelt
Klaschka<br />
Mögliche unerwünschte Eigenschaften<br />
von Duftstoffen<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe<br />
als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
• allergieauslösend<br />
• neurotoxisch<br />
• kanzerogen<br />
• mutagen<br />
• reizend<br />
• Asthma- und Migräneschubauslösend<br />
• psychoaktiv<br />
• „Multiple Chemical<br />
Syndrom“.......<br />
• persistent<br />
• akut toxisch<br />
• reproduktionstoxisch<br />
• hormonartig wirksam<br />
• bioakkummulierend<br />
• spezifische Effekte (z.B.<br />
blockieren zellulären<br />
Toxinexport (Chemosensitizers)<br />
oder<br />
<strong>Infochemicals</strong>)........
Klaschka<br />
Beispiel:<br />
Eintrag von Duftstoffen aus Shampoos<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe<br />
als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Haare waschen<br />
↓<br />
Abwasser<br />
↓<br />
Kläranlage<br />
↓<br />
Fluss/See/Meer/Grundwasser<br />
↓ möglicherweise<br />
↓ indirect reuse<br />
Trinkwasser
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe<br />
als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Produkt<br />
Shampoo<br />
Badezusätze<br />
Waschmittel<br />
Toilettensteine<br />
„Luftverbesserer“<br />
Duftstoffrückhaltefaktor<br />
0.01*<br />
0.001*<br />
< 0.01<br />
0.0<br />
Eintrag in die<br />
Umwelt<br />
99 %<br />
99.9 %<br />
> 99 %<br />
100 %<br />
bis 100 %<br />
* COLIPA, RIFM
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe<br />
als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
mögliche ökotoxikologische Wirkungen<br />
von Duftstoffen<br />
akut toxisch<br />
reproduktionstoxisch<br />
bioakkumulierend<br />
endokrin<br />
wirksam<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
Einfluss auf das Ökosystem
Klaschka<br />
Sender<br />
anthropogene Infochemikalien<br />
Empfänger<br />
Infochemikalien<br />
<strong>Infochemicals</strong><br />
1. Bindung an<br />
chemosensor. Rezeptor<br />
Reizweiterleitung<br />
zum Gehirn<br />
2. Wahrnehmung<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe<br />
als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Signalweiterverarbeitung<br />
3. versch. Reaktionen des<br />
Empfängers
Klaschka<br />
Anthropogene <strong>Infochemicals</strong><br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe<br />
als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
häufig verwendeter Duftstoff<br />
Benzaldehyde<br />
Benzoesäure<br />
Citral<br />
Isopentenylacetat<br />
α,β- Pinene<br />
Salicylaldehyd<br />
Decadienal<br />
2-Tridecanone<br />
Rolle in der Natur als<br />
Infochemical<br />
Sexualpheromon<br />
Phytoalexin<br />
Nahrungserkennung<br />
Signal zur Eiablage<br />
Verteidigung<br />
Warnpheromon<br />
allelopathische Substanz<br />
Hygiene<br />
Populationsregulierung<br />
von Diatomeen und ihren<br />
Fraßfeinden<br />
Alarmpheromon,<br />
Verteidigung
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe<br />
als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
erwünschte<br />
Eigenschaften<br />
„Ich möchte<br />
angenehme<br />
Gerüche<br />
genießen,<br />
ohne die<br />
Umwelt und<br />
Mitmenschen<br />
einem Risiko<br />
auszusetzen!“<br />
unerwünschte<br />
Eigenschaften
4. Schlussfolgerungen
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe<br />
als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Handlungsbedarf<br />
Welche Rolle der Infochemical Effect für das<br />
Ökosystem spielt, kann nur durch geeignete<br />
Experimente festgestellt werden.
Klaschka<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe<br />
als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Infochemical Effect<br />
neuer Endpunkt in der Ökotoxikologie (!?)<br />
besseres Verständnis von<br />
sublethalen Effekten<br />
bisher unverstandenen als “Artefakte”<br />
beschriebenen Effekten<br />
der Komplexität der Interaktionen<br />
zwischen Organismen<br />
Stärkung des Vorsorgeprinzips
Klaschka<br />
Empfehlungen (z.B.)<br />
mehr Transparenz: Veröffentlichung von vorhandenen Daten<br />
1. <strong>Infochemicals</strong><br />
und der<br />
Infochemical<br />
Effect<br />
2. Reaktionskaskade<br />
3. Testsysteme<br />
4. Duftstoffe<br />
als <strong>Infochemicals</strong><br />
5. Schlussfolgerungen<br />
Forschung:<br />
Infochemical Effect<br />
Risikobewertungen von Duftstoffen<br />
Information für Konsumenten:<br />
Produkte mit Umweltzeichen<br />
Duftstoffe können negative Auswirkungen haben<br />
Reduktion der Wirkungen:<br />
Ersatz von Stoffen mit hohem Risiko<br />
Reduktion der Umweltkonzentration:<br />
Verringerung der Anzahl der Verbindungen und<br />
der verwendeten Mengen
Veröffentlichungen, z.B.<br />
Klaschka Ursula (submitted)<br />
A new Challenge: Development of Test Systems for the<br />
Infochemical Effect.<br />
Env Sci & Pollut Res<br />
Klaschka Ursula (2008)<br />
The Infochemical Effect - a new chapter in ecotoxicology<br />
Env Sci & Pollut Res 15 (6): 448-458<br />
Klaschka Ursula (2008)<br />
Odorants – Potent Substances at Minor Concentrations. The<br />
ecological role of infochemicals.<br />
In: Pharmaceuticals in the environment. Sources, fate, effect<br />
and risks. 3 nd edition. Kümmerer, K. (ed.) Springer<br />
www.gesundzuhause.de/duftstoffe
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!<br />
Prof. Dr. Ursula Klaschka<br />
Hochschule Ulm
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