BB - DIfE

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Department of Nutritional Toxicology
Head: Prof. Dr. Hans-Rudolf Glatt
Summary Most foods contain substantial
levels of natural and anthropogenic
non-nutritive components
(xenobiotics). Many of these are
absorbed and may then influence functions
of the organism. Even if the effect
is beneficial, an accumulation of xenobiotics
has to be avoided. The elimination
of xenobiotics usually involves
their structural transformation, i.e., biotransformation,
in principle a detoxification
that can lead to highly toxic
metabolites in some cases.
The studies in this department are
aimed at detecting natural and anthropogenic
toxic substances in food, elucidating
their mode of action, and
assessing resultant health risks. In
addition, individual genetic and nutritional
factors that enhance or reduce
the risks of a chemical should be recognized.
Toxicological effects mediated by
chemically reactive metabolites are of
special interest because, even at low
exposure, they may lead to irreversible
and cumulative damage. The pathophysiological
consequences of this
damage – such as cancer, degenerative
disorders, or heritable damage to
descendants – are only manifested
after a latency period, which can
amount to several decades or sometimes
even generations. Thus, it is
almost impossible to elucidate the
causal relationships by using solely epidemiological
methods. We therefore
have developed toxicological test systems
in which human host factors are
specifically taken into account. The
tests are used for improving estimation
of human risks for established rodent
carcinogens and for investigating natural
xenobiotics found in common foods
or generated during conventional food
preparation. Although some of these
xenobiotics are ingested in very high
quantities, they have hardly been tested
for long-term toxicological effects.
Humanized test systems for
toxicological investigations
Experimental toxicology depends on
model systems such as cell cultures and
laboratory animals, since it is unethical
�1 Chromosomal localization of the human
SULT1A1/2 gene cluster in a transgenic
mouse line using in situ hybridization.
The transgene (green, also marked with
red arrows) is present on both copies of
chromosome 9.
The analysis was conducted in collaboration
with T. Liehr, Jena.
Abteilung Ernährungstoxikologie
Leitung: Prof. Dr. Hans-Rudolf Glatt
Zusammenfassung Viele Lebensmittel
enthalten beträchtliche nicht-nutritive
Anteile. Die niedermolekularen nichtnutritiven
Substanzen werden Fremdstoffe
genannt, auch wenn sie natürlichen
Ursprungs sind. Viele werden absorbiert
und können günstige oder ungünstige
Wirkungen auf den Organismus ausüben.
Zur Vermeidung einer Akkumulation
müssen Fremdstoffe aber eliminiert werden,
was häufig mit einer stofflichen
Umwandlung verbunden ist. Diese Biotransformation
bedeutet in der Regel eine
Entgiftung, kann aber auch zur Bildung
von stark toxischen Produkten führen.
Die Abteilung hat zum Ziel, natürliche und
anthropogene Schadstoffe in der Nahrung
zu erfassen, ihre Wirkmechanismen
aufzuklären und die sich ergebenden
Gesundheitsrisiken abzuschätzen. Zudem
wollen wir genetische Faktoren und
Nahrungseinflüsse identifizieren, die ein
Risiko durch eine Substanz verstärken
oder vermindern. Besonders interessieren
uns Wirkungen, die durch chemisch reaktive
Stoffwechselzwischenprodukte vermittelt
sind, da diese bereits bei niedriger
�1 Lokalisierung des humanen SULT1A1/2-
Genclusters in Metaphasen aus einer transgenen
Mauslinie mit einer grün fluoreszierenden
Sonde. Für das obere Bild wurden weitere
Fluoreszenz-Sonden zur Identifizierung der
einzelnen Chromosomen eingesetzt.
Der SULT1A1/2-Gencluster (mit roten Pfeilen
markiert) ist homozygot ins Chromosom 9
insertiert.
Die Analyse erfolgte in Zusammenarbeit mit
T. Liehr, Jena.
Exposition zu irreversiblen und kumulierenden
Schäden führen können. Die
pathophysiologischen Folgen – wie Krebs,
degenerative Veränderungen oder Erbschäden
in Nachkommen – manifestieren
sich dabei meistens erst nach einer
Latenzzeit von Jahrzehnten oder gar erst
in späteren Generationen. Dies erschwert
besonders beim Menschen das Erfassen
von kausalen Zusammenhängen. Wir
haben deshalb toxikologische Testsysteme
entwickelt, in denen humane
Wirtsfaktoren, beispielsweise bestimmte
Enzyme, spezifisch berücksichtigt werden.
Damit untersuchen wir auch
Lebensmittelinhaltsstoffe, für die in Tierversuchen
– bei hohen Belastungen – eine
krebserzeugende Wirkung bereits nachgewiesen
wurde. Unser Ziel ist es dabei, die
Risiken spezifisch für den Menschen und
für reale (niedrige) Belastungen besser
abschätzen zu können. Des Weiteren
interessieren uns natürliche nicht-nutritive
Inhaltsstoffe von Grundlebensmitteln
und solche, die bei deren traditionellen
Zubereitungen gebildet werden. Viele
dieser Stoffe nehmen wir in außerordent-