PUDI Details

Untersuchungen zur Toxizität der Platingruppenelemente Pt, Pd und Rh

Thumbnail

Sures, Bernd; Zimmermann, Sonja

2005

Projektbericht - Abschlussbericht

PDF Download

Weitere Dateien:

Beschreibung

Im vorliegenden zweijährigen Projekt wurden biologische Effekte der Platingruppenelemente (PGE) Pt, Pd und Rh im Vergleich zu anderen Schwermetallen auf zellulärer und organismischer Ebene untersucht. Nach 24-stündiger Exposition von Lungenepithelzellen (BEAS-2B) mit verschiedenen Metallsalzen lag im MTT-Test die höchste LC50 mit 1,2 mmol/l für RhCl3 vor, gefolgt von NiCl2 mit 0,8 mmol/l und dann Pt(NO3)2 und PdSO4 mit jeweils 0,4 mmol/l. Für PtCl4 bzw. CrO3 ergab sich eine LC50 von 0,05 mmol/l bzw. 0,02 mmol/l. Der niedrigste LC50-Wert wurde mit 0,005 mmol/l für CdCl2 ermittelt. Zusätzlich führten Pt(NO3)2, PtCl4 und CrO3 während 2-stündiger Exposition in den Zellen zu einer verstärkten Bildung von reaktiven Sauerstoff-Spezies (ROS). Dabei erzielte PtCl4 den stärksten Effekt, gefolgt von CrO3 und Pt(NO3)2. Damit lag die Zytotoxizität der PGE in einem ähnlichen Bereich wie die anderer Schwermetalle.

Neben den Zelltests wurden Dreikantmuscheln (Dreissena polymorpha) mit verschiedenen Einzelelementlösungen (Pt, Pd, Rh, Pb und Cd) bzw. Partikel-gebundenen PGE (Katalysatormaterialien, Versickerbeckensediment, Klärschlamm) exponiert. Bei allen Ansätzen war während der 10wöchigen Exposition im Muschelweichgewebe eine mehrwöchige, gegenüber der Kontrolle eindeutig erhöhte Induktion von Hitzeschockproteinen (HSP70) zu erkennen, wobei bei der Exposition mit Einzelelementlösungen der HSP-Anstieg früher erfolgte als bei der Exposition mit partikulären Metallen. Obwohl bei der Exposition mit Einzelelementlösungen Pt in wesentlich stärkerem Maße von den Muscheln angereichert wurde als Pd und Rh, war die HSP-Induktion bei Pd höher und bei Rh vergleichbar mit der von Pt. Pb und Cd erzielten hingegen deutlich niedrigere Effekte als die drei PGE.

Neben der HSP-Induktion, führten Pt, Pd und Cd zu einer Induktion der Metallothionein (MT)-Produktion im Muschelweichgewebe. Die stärkste Induktion wurde durch Cd verursacht, gefolgt von Pd und Pt. Dabei lag ein hoch signifikanter (p < 0,001), linearer Zusammenhang zwischen der MT-Konzentration und dem Metallgehalt in den Dreikantmuscheln vor. Rh und Pb induzierten hingegen keine Metallothionein-Bildung.

Somit stellen Hitzeschockproteine und Metallothioneine vielversprechende Biomarker für Kfz-bürtige PGE dar, die auch in vielen anderen Testorganismen zur Anwendung kommen könnten.

Von den drei Kfz-emittierten Platinmetallen dürfte vor allem Pd von (öko-)toxikologischem Interesse sein. Für eine zuverlässige Abschätzung des Risikopotentials Kfz-bürtiger PGE bedarf es jedoch weiterer toxikologischer Untersuchungen und Freilandstudien zur Erfassung der aktuellen Kontaminationssituation.