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EFRE Förderung

Europäischer Fonds für regionale Entwicklung

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Projekte der HPLC-MS/MS (Infinity 1200, 6495, Agilent, Waldbronn, Deutschland)

Biomarker ernährungsabhängiger Erkrankungen
Grundlagenforschung ernährungsbedingter Erkrankungen

  • DNA (hydroxy)methylierung: Erfassung von epigenetischen Veränderungen
  • Gluthation und Glutathiondisulfide: Marker des oxidativen Stresses
  • Isoprostane: Marker des oxidativen Stresses
  • PARylierung: Marker der DNA Schadensantwort
  • Serotonin und Dopamin: Messung von Neurotransmittern zur Erfassung von Neurotoxizität
  • T3, T4: Etablierung einer Methode zu Erfassung von Schilddrüsenhormonen
  • 8-oxo-Guanine: Marker für oxidative DNA Schäden in C. elegans

Innerhalb dieser Projekte veröffentlichte Publikationen, Poster, Vorträge mit Hinweis zur EFRE-Förderung

Paper

C. Neumann, J. Baesler, G. Steffen, M. M. Nicolai, T. Zubel, M. Aschner, A. Bürkle, A. Mangerich, T. Schwerdtle, J. Bornhorst, The role of poly(ADP-ribose) polymerases in manganese exposed Caenorhabditis elegans. J Trace Elem Med Biol 2020, 57:21-27

K. Nowotny, J. P. Castro, M. Hugo, S. Braune, D. Weber, M. Pignitter, V. Somoza, J. Bornhorst, T. Schwerdtle, T. Grune, Oxidants produced by methylglyoxal-modified collagen trigger ER stress and apoptosis in skin fibroblasts, Free radical biology & medicine 2018, 120, 102-113.

S. M. Mueller*, H. Finke*, F. Ebert, J. F. Kopp, F. Schumacher, B. Kleuser, K. A. Fracesconi, G. Raber, T. Schwerdtle, Arsenic-containing hydrocarbons: effects on gene expression, epigenetics, and biotransformation in HepG2 cells, Archives of Toxicology, 2018 May;92(5):1751-1765

*geteilte Erstautorenschaft

Vortäge

5th Pharm-Tox Summit – DGPT 2020, 04.03.2020, Leipzig, Deutschland
Consequences of manganese overload in C. elegans: oxidative stress and DNA damage
M. M Nicolai

31. Meeting der Gesellschaft für Umwelt - Mutationsforschung e.V., 01.09.2019, Basel, Schweiz
Manganese neurotoxicity in Caenorhabditis elegans: Oxidative stress, DNA repair and DNA-damage response
J. Bornhorst

Sechster Workshop „Nachwuchsförderung" der Gesellschaft für Umwelt - Mutationsforschung e.V., 01.09.2019, Basel, Schweiz
Investigations on manganese-induced oxidative stress and its impact on DNA repair in C. elegans
M. M Nicolai

47. EEMGS Tagung, 19 – 23 Mai 2019, Rennes, Frankreich
Manganese, DNA repair and the nematode Caenorhabditis elegans
J. Bornhorst

FESTEM 2019 - International Symposium on Trace Elements and Minerals, 2 -5 April 2019. Potsdam, Deutschland
Toxicological characterization of an arsenic-containing phosphatidylcholine in human liver cells
H. Finke

FESTEM 2019 - International Symposium on Trace Elements and Minerals, 2 -5 April 2019. Potsdam, Deutschland
Insights in trace element effects and interactions with focus on C. elegans
J. Bornhorst

Fünfter Workshop „Nachwuchsförderung" der Gesellschaft für Umwelt - Mutationsforschung e.V., 9.10.2017, Würzburg, Deutschland
Analysis of global DNA methylation via HPLC-MS/MS for characterizing the epigenetic impact of different metal species
H. Finke

33. Jahrestagung der Gesellschaft für Mineralstoffe und Spurenelemente e.V. (GMS), 28. – 30.09.2017, Aachen, Deutschland
Toxicity of Manganese
J. Bornhorst

King’s College London, 06. April 2017, London, England
Highly sensitive mass spectrometry approaches to study manganese-induced oxidative stress
J. Bornhorst

Universität Konstanz, 13. Dezember 2016, Konstanz, Deutschland
Highly sensitive mass spectrometry approaches (LC-MS/MS, MALDI-TOF-MS) to study drug-mediated oxidative stress and neurodegeneration in C. elegans
J. Bornhorst

Poster

31st GUM meeting, 02.09.-04.09.2019, Basel, Schweiz
Establishing quantitative and qualitative methods for investigations on Mn-induced DNA damage and DNA repair in C. elegans
M. M. Nicolai, V.K. Wandt, N. Winkelbeiner, J. Baesler, M. Aschner, F. Ebert, T. Schwerdtle, J. Bornhorst

7th International Symposium on Metallomics,30.06.-3-07.2019, Warschau, Polen
Stability, metabolism and toxicity of an arsenic-containing phosphatidylcholine in human liver cells
H. Finke, V. K. Wandt, F. Ebert, N. Guttenberger, M. Stiboller, G. Raber, K. A. Francesconi, T. Schwerdtle

FESTEM 2019 - International Symposium on Trace Elements and Minerals, 2 -5 April 2019. Potsdam, Deutschland
Global DNA (hydroxy)methylation in liver: Impact of age, gender and trace element status
N. Winkelbeiner, H. Finke, L. Wittek, K. Lossow, A. P. Kipp, J. Bornhorst, F. Ebert, T. Schwerdtle

FESTEM 2019 - International Symposium on Trace Elements and Minerals, 2 -5 April 2019. Potsdam, Deutschland
Homeostasis of Age Associated Trace Elements in the Nematode C.Elegans
V. Michaelis, J. Baesler, J. F. Kopp, M. M. Nicolai, F. Simon, H. Haase, T. Schwerdtle, J. Bornhorst

22nd International C. elegans meeting, 20.06.-24.06.2019, Los Angeles, USA
Investigations on manganese-induced oxidative stress and its impact on DNA repair in C. elegans
M. M. Nicolai, J. Baesler, M. AschnerT. Schwerdtle, J. Bornhorst

Arbeitstagung Regionalverband NRW der LChG, 06. März 2019, Wuppertal, Deutschland
Homeostasis of Age Associated Trace Elements in the Nematode C.Elegans
V. Michaelis, J. Baesler, J. F. Kopp, M. M. Nicolai, F. Simon, H. Haase, T. Schwerdtle, J. Bornhorst

47. Deutscher Lebensmittelchemikertag, 17 – 19. September 2018, Berlin, Deutschland
Manganese neurotoxicity: new perspectives from the nematode C. elegans
J. Baesler, H. Finke, G. Steffen, A. Mangerich, A. Bürkle, M. Aschner, H. Haase, T. Schwerdtle, J. Bornhorst

46th EEMGS/30th GUM meeting, 18.-21.03.2018, Potsdam, Deutschland
Characterizing the epigenetic impact of arsenolipids by analysis of the global DNA methylation and hydroxymethylation level in human cells
H. Finke, F. Schumacher, S. M. Müller, B. Witt, F. Ebert, B. Kleuser, K. A. Francesconi, T. Schwerdtle

46th EEMGS/30th GUM meeting, 18.-21.03.2018, Potsdam, Deutschland
The impact of manganese on DNA damage repair in Caenorhabditis elegans
J. Baesler, H. Finke, G. Steffen, S. Wang, A. Mangerich, A. Bürkle, B. Schumacher, M. Aschner, T. Schwerdtle, J. Bornhorst

23. Arbeitstagung des Regionalverbands Nordost der Lebensmittelchemischen Gesellschaft, 23.03.2017
H. Finke, F. Schumacher, F. Ebert, J. Bornhorst, B. Kleuser, T. Schwerdtle
HPLC-MS/MS basierte Untersuchung des globalen DNA-Methylierungsstatus in vitro und Einfluss verschiedener Metallverbindungen

23. Arbeitstagung des Regionalverbandes Nord und Nordost der Lebensmittelchemischen Gesellschaft 2017, 23.02.2017
Glutathion und oxidativer Stress – der Nachweis eines oxidativen Stressmarkers mittels massenspektrometrischer Isotopenverdünnungsanalyse im Fadenwurm C. elegans
G. Steffen, S. A. Alaze, C. Palinski, M. Aschner, T. Schwerdtle, J. Bornhorst

24 – 28. Juni 2015, Los Angeles, USA
Highly sensitive mass spectrometry approaches (LC-MS/MS, LA-ICP-MS) to study drug-mediated modulations in C. elegans
F. Schumacher, S. Chakraborty, B. Crone, B. Kleuser, E. Gulbins, U.  Karst, T. Schwerdtle, M. Aschner, J. Bornhorst

Flüssigchromatographie mit Tandem-Massenspektrometrie-Kopplung (LC-QQQ-MS)

Mit einem Triple-Quadrupol (QQQ) Massenspektrometer (MS) gekoppelt an eine Flüssigchromatographie (LC) können organische Zielanalyten sensitiv Identifizierung und Quantifizierung werden. Die Analyten werden hierbei zunächst mittels Hochleistungs-Flüssigchromatographie aufgetrennt und anschließend anhand ihres Masse-zu-Lasungs-Verhältnisses und Frakmentierungsmuster identifiziert und quantifiziert.

Die LC-QQQ-MS wird schwerpunktmäßig in folgenden Bereichen eingesetzt:

  • Die LC-QQQ-MS wird schwerpunktmäßig in folgenden Bereuchen eingesetzt:
  • Identifizierung und Quantifizierung von Schadstoffen in Lebensmitteln
  • Entwicklung von Schnellsystemen zum Schadstoffscreening
  • Quantifizierung von potenziell für die Gesundheit positiv wirkenden Minorkomponenten
  • Biomarker ernährungsabhängiger Erkrankungen
  • Grundlagenforschung ernährungsbedingter Erkrankungen

 

Mikrowellen-Aufschlusssystem

Für die Spuren- und Ultraspurenanalytik ist es in der Regel notwenig die Proben vor der eigentlich Messung aufzuschließen. Hierbei werden Substanzen, die die Bestimmung stören würden, zerstört und die meist festen Proben in eine flüssige und damit für die Messung benutzbare Lösung überführt. Die Mikrowellentechnik hat sich hierbei als Gold-Standard entwickelt, da durch sie auch schwierige Proben aufgeschlossen werden können und Kontaminationen von außen durch geschlossene Systeme verhindert werden. Das Mikrowellenaufschlusssystem wird daher zur Probenaufarbeitung für die anschließende Quantifizierung von Minorkomponenten in Lebensmitteln (u.a. Schadstoffe und protektiv wirkende Inhaltsstoffe) sowie sogenannter Biomarker genutzt.

Die Mikrowellen-unterstützte Probenvorbereitung  wird eingesetzt im Bereich der:

  • Entwicklung und Anwendung einer Multidurchsatzmethode für die Probenaufarbeitung zur Identifizierung und Quantifizierung von Schadstoffen in Lebensmitteln
  • Entwicklung und Anwendung einer Multidurchsatzmethode für die Probenaufarbeitung zur Identifizierung und Quantifizierung von essenziellen Minorkomponenten in Lebensmitteln
  • Entwicklung einer Mikroschnellaufschlussmethode zur Analyse von Expositions- und Effekt-Biomarkern in minimalen Blut- und Urinvolumina

 

 

 

Entwicklung von 3D-Zellkulturtestsystemen zur Abschätzung neurotoxischer und neuroprotektiver Effekte von innovativen Lebensmitteln

Die Entwicklung und das Inverkehrbringen von innovativen Lebensmitteln stellen heute einen wichtigen Wirtschaftszweig in der Ernährungswirtschaft dar. Der Großteil dieser Lebensmittel zielt auf einen Health-Benefit ab, wobei in der Region Berlin-Brandenburg insbesondere die ältere Bevölkerung als Zielgruppe erfasst wurde. Neurodegenerative Erkrankungen, wie Demenz, Alzheimer und die Parkinson`sche Krankheit sind in den letzten Jahren vermehrt in dieser Altersklasse in das öffentliche Interesse und damit auch in das Interesse der Ernährungswirtschaft gerückt, da zahlreiche Studien verdeutlichen, dass Umweltfaktoren, einschließlich der Ernährung, weitaus stärker zur Prävalenz dieser Erkrankungen beitragen als genetische Faktoren. Hieraus entwickelte sich die Idee der Entwicklung innovativer Lebensmittel, welche den Neuronenuntergang im alternden Menschen verlangsamen und damit die Manifestierung der neurodegenerativen Erkrankungen verzögern. So wird heute für zahlreiche sekundäre Lebensmittelinhaltsstoffe, u.a. aus der Klasse der Polyphenole und Carotinoide, eine neuroprotektive Wirkung postuliert und man züchtet Obst und Gemüse mit besonders hohen Konzentrationen an potenziell gesundheitsfördernden Polyphenolen und Carotinoiden. Zur Erhöhung der intestinalen Bioverfügbarkeit werden diese in innovativen Lebensmitteln z.B. in Mizellen, Kapseln oder auch Nanopartikeln verpackt, um ihre effiziente Wirkkonzentration zu maximieren.

Sowohl bei der Züchtung neuer innovativer Konsumpflanzen als auch beim Einsatz neuer Technologien zur Verpackung von Lebensmittelinhaltsstoffen und –wirkstoffen muss grundsätzlich die Lebensmittelsicherheit nachgewiesen werden. Des Weiteren muss natürlich der Health-Benefit des Lebensmittels untersucht werden.

Neuroprotektive sowie neurotoxische Wirkungen einer Substanz setzen generell immer voraus, dass diese oder wirksame Substanzmetabolite ins Gehirn gelangen und dort direkt oder indirekt zum Neuronenerhalt bzw. zum Neuronenuntergang beitragen. Aktuell existieren jedoch keine in vitro Modelle, welche sowohl die pharmakokinetischen Aspekte als auch die Wirkung auf die Neuronen berücksichtigen. Eine schnelle und effizient in vitro basierte Abschätzung der Neuroprotektion durch bzw. der Neurotoxizität von Substanzen ist somit bisher nicht möglich. Dieses Projekt hat es zum Ziel, solche in vitro basierten, aussagekräftigen 3D-Schnelltestsysteme zu etablieren, um damit den Health-Benefit sowie die Sicherheit von Lebensmitteln hinsichtlich dem Endpunkt Neurodegenerative Erkrankungen abschätzen zu können.