Anti-Pollution Matrix – Schädigung – Molekular – Genotoxizität

Genotoxizität

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Erklärung

Als Genotoxizität bezeichnet man die Auswirkungen von chemischen Stoffen, physikalischen Faktoren oder biologischen Noxen auf das genetische Material von Zellen. Hierbei kann die DNA oder RNA betroffen sein. Pollution kann die Entstehung von freien Radikalen (sogenannten reaktiven Sauerstoffspecies, ROS) induzieren, die eine Vielzahl von DNA‐Schäden, wie z.B. DNA‐Einzel‐ und Doppelstrangbrüche, Basenmodifikationen und „abasic sites” (= Stellen in der DNA, die weder Purine noch Pyrimidine enthalten, basenlos). 8‐Hydroxydeoxyguanosin (8‐OHdG) stellt eine der möglichen Formen oxidativer DNA‐Veränderungen dar und resultiert aus der Hydroxylierung von Desoxyguanosin. Auch Cyclobutan-Pyrimidin-Dimere (CPD) und 6-4 Photoprodukte (6-4PP) sind mögliche Folgen durch die Einwirkung exogener Faktoren [1].

Im Zusammenhang mit Genotxizität und Verschmutzung spielt vor allem das Sonnenlicht eine Rolle, aber auch Russ oder chemische Karzinogene wie aromatische polyzylklische Kohlenwasserstoffe auf Feinstaubpartikel [2].

 

Auswirkung für die Haut

Wirkt sich eine Substanz genotoxisch aus, können z. B.  Chromosomenabberationen oder Genmutationen entstehen (s. oben). Es kann zu Transformationen normaler Zellen in maligne Krebszellen (Tumorinduzierung, Karzinogenese) kommen. Die Expression von Genen, die das Zellwachstum (Proliferation und Differenzierung) regulieren, können moduliert werden. Das Basalzellkarzinom (BCC) ist die häufigste Form vom Hautkrebs. Dieses Karzinom geht aus den Basalzellen hervor, die sich auf dem Grund der Epidermis (Oberhaut) befinden. Das Plattenepithelkarzinom (SCC) ist nach dem Basalzellkarzinom der zweithäufigste Hauttumor. Als Ursache kann eine langjährige Sonnenbestrahlung angegeben werden. Die Wirkung dieser kann durch Pollution intensiviert werden. Aber auch eine Vorschädigung der Haut durch Pollution, wie Teer, Arsen oder Ruß sowie chemische Karzinogene, wie aromatische Kohlenwasserstoffe können ein BCC oder SCC induzieren [2]. Eine Vorstufe, die durch Genotoxizität in der Haut ausgelöst wird, ist die aktinische Keratose, welche sich durch schuppende, raue und oft auch juckende Haut bemerkbar macht.

 

Maßnahmen

Vorbeugende Maßnahmen finden Sie bei den einzelnen Schadstoffen.

 

Nachweismethoden der Auswirkungen

Untersuchung von Chromosomenaberrationen (FISH, Fluoreszenz in situ Hybridisierung), Bestimmung der Häufigkeit eines Schwesterchromatid-Austauschs, Feststellung von DNA-Schädigungen in Zellen (=Komet Assay). Hier können Antikörper verwendet werden, die beispielweise 8-OxodG-Mutationen, CPDs 6-4-PP nachweisen können.

PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion) zur Feststellung von Genmutationen in einer einzelnen Base.

 

Literatur

[1] H.L. Lo, S. Nakajima, L. Ma, B. Walter, A. Yasui, D.W. Ethell, L.B. Owen, Differential biologic effects of CPD and 6-4PP UV-induced DNA damage on the induction of apoptosis and cell-cycle arrest, BMC Cancer, 5 (2005) 135, https://doi.org/10.1186/1471-2407-5-135
[2] D. Didona, G. Paolino, U. Bottoni, C. Cantisani, Non Melanoma Skin Cancer Pathogenesis Overview, Biomedicines, 6 (2018), DOI: 10.3390/biomedicines6010006