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Toxikologie - Einführung

Arbeitsgebiete in der modernen Toxikologie

Die Toxikologie deckt heute ein breites Aufgabenspektrum ab, in dem sich verschiedene Subdisziplinen gebildet haben. Viele dieser Disziplinen sind nicht klar voneinander abgegrenzt und werden oft auch als Teil anderer Fachgebiete verstanden (beispielsweise der analytischen Chemie, der Biochemie oder der Molekularbiologie). Die Liste ist keineswegs vollständig, gibt aber einen Eindruck davon, wie vielfältig der Einsatz toxikologischer Methoden ist:

  • In der Arzneimitteltoxikologie werden neue Medikamente oder Wirkstoffe im Tierversuch geprüft und untersucht, welche Nebenwirkungen beim bestimmungsgemäßen Gebrauch auftreten können und welche Folgen eine Überdosierung dieser Stoffe (akute Vergiftung) haben kann.
  • Die Aufgabe der forensischen Toxikologie ist es, die Beteiligung chemischer Substanzen bei Rechtsverstößen qualitativ und quantitativ zu erfassen (akzidentielle und kriminelle Vergiftungen, Verkehrsdelikte unter Drogen- oder Medikamentenkonsum).
  • Die Gewerbetoxikologie analysiert chronische und akute Vergiftungen durch Arbeitsstoffe (Berufskrankheiten), legt entsprechende Schutzmaßnahmen fest und stellt Toleranzgrenzen auf (Arbeitsplatzgrenzwerte AGW und biologische Grenzwerte BGW). Die Gewerbetoxikologie arbeitet hier eng mit der Arbeitsmedizin zusammen.
  • Die klinische Toxikologie beschäftigt sich mit der Diagnose und Therapie von aktuten Vergiftungen und erstellt Behandlungsvorschläge für Notfälle.
  • In der kosmetischen Toxikologie werden Kosmetika und ihre Inhaltsstoffe im Hinblick auf ihre Hautverträglichkeit und mögliche Nebenwirkungen hin untersucht.
  • Die Nahrungsmitteltoxikologie befasst sich mit möglichen Schadwirkungen von Lebensmitteln oder Lebensmittelinhaltsstoffen wie z.B. Emulgatoren, Farb- und Konservierungsstoffen oder Füllstoffen. Auch die Untersuchung von Trinkwasserverunreinigungen gehört in diesen Bereich.
  • Die molekulare Toxikologie beschreibt die molekularen Mechanismen der toxischen Wirkung auf Organ- und Zellebene. Ist der molekulare Mechanismus der toxischen Wirkung einer Substanz bekannt, lassen sich auch entsprechende Therapeutika (Antidota) entwickeln, die im Falle einer Vergiftung die Folgen lindern oder aufheben sollen. Besonders intensiv werden in der molekularen Toxikologie Stoffe untersucht, die Mutationen an der DNA1) auslösen und daher als mutagene Stoffe einzuordnen sind. Schäden an der DNA werden bei der Zellteilung auf die Tochterzellen übertragen, sie sind also bleibende Schäden. Da Mutationen an der Entstehung von Krebserkrankungen beteiligt sind, sind Mutagene potenziell krebsauslösende Stoffe.
  • Aufgabe der ökologische Toxikologie ist es beispielsweise, die Grundlagen biochemische Umsetzungsprozesse von organischen Xenobiotika in Böden zu untersuchen, um eine Bodensanierung durchzuführen.
  • In der Pharmakotoxikologie werden z.B. Tests zur Abschätzung und Extrapolation der toxischen Wirkungen von Fremdstoffen in Bezug auf eine mögliche Wirkung beim Menschen entwickelt. Hier existiert mittlerweile ein breites Spektrum an Methoden von der computergestützten Struktur-Wirkungsvorhersage über verschiedenste Zellkulturmodelle mit Mikroorganismen und Säugetierzellen (und damit auch menschlichen Zellkultursystemen) bis hin zu verschiedensten Versuchstiermodellen. Viele dieser Testmethoden werden vom Gesetzgeber für die behördliche Zulassung von Arznei- und Pflanzenschutzmitteln oder die Anmeldung neuer Chemikalien gesetzlich vorgeschrieben.
  • In der regulatorischen Toxikologie werden aufgrund der von der experimentellen Toxikologie gelieferten Daten für Schadstoffe Risikoabschätzungen für den Menschen erstellt. Risikoabschätzung (engl. risk assessment) bedeutet die Abschätzung der Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Schädigung. Jede neue Substanz muss auf mögliche Nebenwirkungen auf Mensch, Tier und Umwelt untersucht werden. Da experimentelle toxikologische Untersuchungen am Menschen aus ethischen Gründen nicht möglich sind, müssen die Ergebnisse aus toxikologischen Modelluntersuchungen auf den Menschen extrapoliert werden. Die toxikologische Bewertung eines chemischen Stoffes kann niemals abgeschlossen sein, denn neue Erkenntnisse können die Risiken eines Stoffes für den Menschen neu bewerten lassen.
  • Bei der Umweltoxikologie steht z.B. die analytisch-chemische Identifizierung und Quantifizierung von potenziellen Schadstoffen und ihren Metaboliten in der Umwelt, im Trinkwasser oder in der Nahrung im Vordergrund. Fremstoffe reichern sich in Nahrungsketten an und finden sich in zahlreichen Geweben des Menschen oder z.B. auch in der Muttermilch. Dieser Bereich der Toxikologie ist eng mit der analytischen Chemie verknüpft.
  • Die Verhaltenstoxikologie untersucht den Einfluss von Schadstoffen auf das Verhalten von Tieren und Menschen. Das erlaubt z.B. Rückschlüsse auf die Wirkung der zu untersuchenden Stoffe auf das periphere und zentrale Nervensystem oder das Hormonsystem.
  • Aufgabe der Veterinärtoxikologie ist u.a. die Therapie von Vergiftungen beim Nutz- und Haustieren sowie die Untersuchung von Mechanismen der Übertragung von Schadstoffen aus Tieren, die zur Nahrungsmittelproduktion (Fleisch, Fisch, Milch) dienen, auf den Menschen.
1)DNA: Desoxyribonucleinsäure
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