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Proteomics-basierte Analyse bioaerosol-getragener Toxine

Projektnummer: F 2441 Projektdurchführung: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) Status: Laufendes Projekt Geplantes Ende: 31. Dezember 2022

Projektbeschreibung:

An Arbeitsplätzen in der Landwirtschaft, der Intensivtierhaltung sowie der Abfall- und Kreislaufwirtschaft ist die bedeutendste Expositionsart gegenüber Biostoffen deren mögliche Inhalation, also die Aufnahme von "Bioaerosolen". Im aktuellen und vorherigen Arbeitsprogramm wurden neu entwickelte molekularbiologische Methoden zur Analyse und Identifizierung von Biostoffen in Bioaerosolen an den oben genannten Arbeitsplätzen intensiv erforscht und angewandt, basierend auf der Forderung der Biostoffverordnung (BioStoffV), das Infektionsrisiko der Biostoffe am Arbeitsplatz für eine Gefährdungsbeurteilung zu kennen. Durch die Identifizierung der Biostoffe werden mögliche Infektionsrisiken, die an diesen Arbeitsplätzen bestehen, definierbar. Die Ergebnisse können durch ein Expertengremium wie den Ausschuss für biologische Arbeitsstoffe (ABAS) genutzt werden, um Schutzmaßnahmen daraus in Form von technischen Regeln (TRBA) abzuleiten. Jedoch hebt die Novellierung der BioStoffV von 2013 neben dem infektiösen auch ausdrücklich das toxische und sensibilisierende Potential hervor, das von Biostoffen ausgehen kann und in der Gefährdungsbeurteilung berücksichtigt werden muss. Dieser Punkt wird in der novellierten TRBA 400 dahingehend spezifiziert, dass für Tätigkeiten ohne Schutzstufenzuordnung eine Matrix aus Expositionsstufe x Expositionsdauer und -häufigkeit vorgeschlagen wird, die eine Ableitung von sogenannten Gefährdungsstufen ermöglicht.

Zur Bewertung des toxischen Potentials müssen alle Klassen an Toxinen betrachtet werden:

  • Endotoxine sind Oberflächenstrukturen wie Lipopolysaccharide von Bakterien und werden bei der Zerstörung von Bakterien freigesetzt.
  • Mykotoxine sind kleine Substanzen, die von Pilzen sezerniert werden. Mykotoxine können toxische, aber auch krebserregende Eigenschaften aufweisen.
  • Exotoxine sind Proteine, die von Bakterien sezerniert werden und auf unterschiedlichste Art toxisch wirken können.

Bislang wird ausschließlich zur Messung der Endotoxine der LAL (Limulus Amöbocyten Lysat)-Test zur Einschätzung des toxischen Potentials von Bioaerosolen an Arbeitsplätzen herangezogen. Allerdings weist dieser Test wesentliche Defizite in seiner Anwendbarkeit und Übertragbarkeit auf den Menschen auf. Andere Toxinklassen können mit dieser Analysetechnik nicht erfasst werden. Damit ist deren Einfluss auf das toxische Potential am Arbeitsplatz vollkommen unbekannt und möglicherweise von nicht zu unterschätzender Bedeutung.

Auf Grund dessen, dass nun das toxische Potential an Arbeitsplätzen laut BioStoffV und TRBA400 bestimmt werden muss, es jedoch dafür keine etablierten Analyseverfahren gibt, sollen mit diesem Projekt Methoden etabliert werden, um mikrobielle Exotoxine adäquat erfassen zu können. Dabei steht die Erforschung und Etablierung der Analysemethoden zum qualitativen und quantitativen Nachweis von Exotoxinen im Vordergrund. Mit den Ergebnissen dieses Projektes und der Messung der Endotoxine per LAL-Test soll es dann möglich sein, bereits zwei der drei Toxinklassen messen zu können.

Ergebnisse aus anderen Forschungsbereichen (humanes, intestinales Microbiom) zeigen, dass in hoch komplexen Matrices einzelne Proteine spezifisch und sensitiv nachgewiesen werden können (Hettich et al. 2013). Damit sollten diese Methoden auch für die Messung von Exotoxinen in Arbeitsplatz-Bioaerosolen geeignet sein. Bei den von unserer Arbeitsgruppe bisher untersuchten Arbeitsplätzen konnten potente Toxinbildner wie beispielsweise Staphylococcus aureus oder Enterococcus faecalis identifiziert werden. Daher lassen erste grobe Abschätzungen vermuten, dass mit etwa 30–50 Exotoxinen in den Bioaerosolen gerechnet werden kann.

Kontakt

Fachgruppe 4.7 "Biologische Arbeitsstoffe"

Service-Telefon: 0231 9071-2071 Fax: 0231 9071-2070