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2025 EN
Maddox Robert Paul · McInerney Zachary M.
ABSTRACT This manuscript explores the intersection of trauma‐informed care (TIC) and humanistic–existential counseling for war survivors and refugees, emphasizing the need to address the deeper aspects of trauma beyond just symptom management. A framework for understanding humanistic–existential TIC is proposed, integrating existential philosophy, humanistic counseling principles, and emerging neuroscience to support a trauma‐informed approach to growth and healing.
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2025 EN
Kenworthy Amy L. · Gill Chelsea · Jecklin Catharina
ABSTRACT Amidst the grand challenges, geopolitical tensions, and resultant uncertainties of today's environment, a new category of tourism has emerged called business war volunteer tourism. This research note conceptualizes how the application of our discipline's most recent and psychologically comprehensive wellbeing framework, DREAMA, provides a mechanism through which we can begin to explore and understand business war volunteer tourists' lived experiences. In doing so, this research note contributes to the extant literature through a nuanced conceptual examination of psychological wellbeing within the business war volunteer tourism context, encouraging discussion about how environments affected by war provide opportunities to strengthen tourist wellbeing.
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Bergman Yoav S. · SaarAshkenazy Rotem · Faran Yifat
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Abstract The outbreak of the Israel–Hamas war on October 7, 2023, has presented unprecedented challenges to older adults’ mental health, including increased posttraumatic stress, anxiety, and depression. The current study examined potential war‐ and age‐related factors associated with probable posttraumatic stress disorder (PTSD), clinical depression ( probable depression ), and generalized anxiety disorder ( probable anxiety ) among older adults during the ongoing war. Moreover, due to the continued threat of death, we examined whether death anxiety is an additional contributing factor to older adults’ probable PTSD, depression, and anxiety. Data were collected January–March 2024 from 554 community‐dwelling older adults ( M age = 73.90 years, SD = 7.35, range: 61–96 years) who completed online scales assessing sociodemographic variables, war exposure (distance from the Gaza Strip, exposure to terror attacks/blasts), and age‐related constructs (assistance in daily activities [ADL], cognitive decline, physical illnesses, death anxiety). Increased ADL was associated with probable depression, B = 0.62, OR = 1.87, and anxiety, B = 0.42, OR = 1.53, and cognitive decline was associated with probable depression, B = 1.52, OR = 4.56. Older adults with high levels of death anxiety were almost 3 times as likely to meet the criteria for probable PTSD, B = 1.05, OR = 2.85, and more than 1.5 as likely to meet the criteria for probable depression, B = 0.54, OR = 1.71, and anxiety, B = 0.50, OR = 1.65. The importance of death anxiety as a potential risk factor for negative psychological outcomes among older adults during war is discussed.
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2025 EN
DeClercq Jessica · Saad Bassem · Bazzi Celine
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Abstract There are 43,400,000 refugees worldwide; half are children. To address this global public health crisis, there is a need to integrate refugee youth voices into the study of risk and resilience following forced migration. We aimed to disentangle linguistic elements of refugee youths’ trauma narratives and identify biopsychosocial correlates of traumatic stress. Participants were 68 youth aged 7–17 years who resettled as refugees of Syria ( M age = 12.85) and provided trauma narratives while electrodermal activity (EDA) was recorded. A mixed‐methods analytic approach combined narrative data analyzed using the Linguistic Inquiry and Word Count (LIWC) tool with psychophysiology and self‐reported anxiety symptoms. In total, 61.8% of participants mentioned violence and loss in pre‐resettlement narratives. Post‐resettlement narratives frequently described discrimination and bullying in schools and neighborhoods. Exploratory LIWC analyses revealed social references and perception as the top semantic categories in narratives. Two‐tailed Spearman correlations indicated a significant association between anxiety severity and social‐related language, r = .40, and home‐related language, r = .37, p s < .001. We also observed significant associations between social anxiety and space‐related language, r = .36, p < .001, and baseline tonic EDA and death‐related language frequency, r = ‐.38, p < .001. Effects did not survive correction for multiple comparisons. The design and preliminary data lay the groundwork for further understanding the qualitative stressors of youth pre‐ and post‐resettlement but require replication in better‐powered samples. Understanding the impact of civilian war trauma, forced displacement, and post‐resettlement stress can inform intervention development, targeted treatment, and policy.
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Pless Kaiser Anica · Magruder Kathryn M. · Weathers Frank W.
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Abstract At the 2024 annual meeting of the International Society for Traumatic Stress Studies, a panel of three esteemed scientists participated in a discussion of the history and impact of research focused on military veterans who served during the Vietnam War era and the legacy this work has had on the field of traumatic stress in the half‐century since that time. Dr. Terence Keane has been at the forefront of traumatic stress research since the beginning and has guided the development of assessment measures, evidence‐based treatment for posttraumatic stress disorder (PTSD), and the field's understanding of the nature and impact of traumatic stress symptomatology. Dr. Kathryn Magruder has contributed to the understanding of the epidemiology of PTSD and related disorders and played a critical role in examining the long‐term health and well‐being of women Vietnam veterans. Dr. Frank Weathers has led the development and revisions of multiple measures, including the PTSD Checklist and the Clinician‐Administered PTSD Scale, the gold‐standard tools for the screening and diagnosis of PTSD. The panel members’ experience is wide‐ranging, encompassing the study of the etiology of PTSD, contributions to large‐scale epidemiological studies of PTSD, multisite clinical trials, and a focus on the reliable assessment of trauma exposure and PTSD symptoms. These individuals are leaders in the field who, over the course of their careers, have contributed in important ways to the understanding of trauma and PTSD. This panel discussion offered a retrospective review of the development of the traumatic stress field, with a focus on research specifically conducted with Vietnam veterans and the lessons learned from working with this important cohort of veterans.
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2025 DE
Kubicova Marie · Simat Thomas
Polymere werden häufig zur Herstellung von Lebensmittelkontaktmaterialien, u. a. Ver‐packungen, Küchenutensilien und Geschirr eingesetzt. Oligomere, die aus mindestens zwei Monomereinheiten bestehen, entstehen als Nebenprodukte der Polymerisation in Mengen von bis zu wenigen Gewichtsprozenten (Oligomere < 1000 Da). Aufgrund der niedrigen Molmasse können diese aus dem Material austreten und auf das Lebensmittel bei Kontakt übertragen werden. Die Rahmenverordnung (EG) Nr. 1935/2004 für Lebensmittelkontaktmaterialien schreibt vor, dass Substanzen nicht in Mengen migrieren dürfen, die eine Gefahr für die Gesundheit darstellen könnten, signifikant die Zusammensetzung des Lebensmittels ändern würden oder die organolep‐tischen Eigenschaften des Lebensmittels negativ beeinflussen würden. Spezifische Bestimmungen zur Risikobewertung von Oligomeren sind jedoch sehr limitiert. Der Mangel an toxikologischen Daten sowie die geringe Verfügbarkeit von Referenzstandards zur Quantifizierung stellen zusätzlich eine Herausforderung bei der Gefahren‐einstufung sowie der Expositionsabschätzung dar. Die Zusammensetzung des Materials dient zur Vorhersage der Oligomerstrukturen und stellt damit den Startpunkt einer Oligomeranalyse dar. Wenn keine ausreichenden Informationen aus dem Materialdatenblatt oder der Konformitätserklärung herausge‐zogen werden können, kann häufig eine schnelle experimentelle Identifizierung des Materials, z. B. anhand der Infrarot‐Spektroskopie, vorgenommen werden. Allerdings kann die Monomerzusammensetzung, z. B. bei biobasierten und kompostierbaren Polyestern, sehr variabel sein, wodurch keine einfache Identifizierung vorgenommen werden kann. Für solche Fälle wurde eine Methode basierend auf basischer Hydrolyse und anschließender chromatographischer Analyse entwickelt und teilvalidiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Prozess der Oligomeridentifizierung, ‐quantifizierung und ‐migration für drei Polymere/Oligomergruppen beschrieben: 1) Polybutylen‐terephthalat (PBT), ein „einfacher” Polyester aus zwei Monomeren (Terephthalsäure und 1,4‐Butandiol), 2) Tritan™, ein „komplexerer” Polyester aus drei Monomeren (Terephthalsäure und die chiralen Diole 1,4‐Cyclohexandimethanol und 2,2,4,4‐Tetramethyl‐1,3‐cyclobutandiol) und 3) Styrol‐Acrylnitril‐ (SAN) sowie Acrylnitril‐Butadien‐Styrol‐Copolymer (ABS, nicht zur Migrationsprüfung eingesetzt). Bei SAN und ABS handelt es sich um Nicht‐Polyester, die Styrol‐Acrylnitril‐Oligomere beinhalten. Die Oligomere wurden aus den jeweiligen Polymeren mittels Lösemittelextraktion oder eines Lösen‐Fällen‐Verfahrens isoliert. Basierend auf den aus der Kenntnis der Monomere vorhergesagten Oligomerstrukturen wurden 23 verschiedene Oligomere aus PBT sowie Stereoisomere von einem Dimer und fünf Trimeren aus SAN/ABS mithilfe von Gas‐ und Hochdruckflüssigchromatographie mit Massenspektrometrie erfasst. Identifizierung von Tritan™‐Oligomeren war aufgrund der vielen individuellen Oligomerstrukturen und Coelutionen nur begrenzt möglich, jedoch konnten die detektierten Substanzen anhand des typischen UV‐Absorptionsspektrums den Oligomeren zugeordnet werden. Herangehensweisen zur Quantifizierung von Oligomeren ohne entsprechende Referenzsubstanzen wurden adaptiert. Flüssigchromatographie mit UV‐Detektion wurde zur (Semi‐)Quantifizierung von allen drei untersuchten Oligomergruppen eingesetzt. Polyesteroligomere wurden v. a. anhand der spezifischen UV‐Absorption des Tereph‐thalat‐Chromophors und Kalibrierung mit einer strukturverwandten Substanz quantifiziert. Zusätzlich wurde die Gesamtsumme der Oligomere nach Hydrolyse zu den Monomeren und Monomerbestimmung abgeschätzt. Für zwei zuvor präparativ isolierte PBT‐Oligomere sowie die Oligomere in SAN/ABS, die zuvor in einem hochkonzentrierten Extrakt mit einem chemilumineszenten Stickstoffdetektor quantifiziert wurden, wurden relative Responsefaktoren zu einer kommerziell verfügbaren Kalibratorsubstanz bestimmt und zur Quantifizierung über UV‐Detektion eingesetzt. Der Gesamtoligomergehalt < 1000 Da wurde für alle untersuchten Polymere im ähnlichen Bereich (ca. einem Gewichtsprozent) bestimmt: 1,9‐6,1 mg/g in PBT (13 Proben), 7,2‐10,6 mg/g in Tritan™ (drei Proben) und 4,9‐15,8 mg/g in SAN/ABS (neun Proben, nur Trimere quantifiziert). Das threshold‐of‐toxicological‐concern‐Konzept (TTC) ordnet cyclische Polyester‐ sowie die SAN‐Oligomere basierend auf ihrer chemischen Struktur der Cra‐mer‐Klasse III zu (Schwellenwert für die tägliche orale Einnahme: 90 μg für eine Person mit 60 kg Körpergewicht). Aufgrund des hohen Oligomergehalts im Vergleich zum niedrigen TTC‐Schwellenwert würde eine angenommene vollständige Migration der Oligomere den Schwellenwert um mehrere Größenordnungen überschreiten. Deshalb sind zur Einschätzung der “realen” Oligomerexposition zusätzliche Untersuchungen, z. B. Migrationsprüfungen, notwendig. Migrationsprüfungen unter verschiedenen Bedingungen (Temperatur, Zeit) wurden nach den Vorschriften der Verordnung (EU) Nr. 10/2011 mit wässrigen und ethanolischen Lebensmittelsimulanzien sowie mit echten Lebensmitteln (Milch und Milchprodukte, pflanzliche und tierische Öle/Fette) durchgeführt. Drei Migrationsprüfungen mit jeweils frischem Lebensmittel/Simulanz wurden für Artikel für Mehrfachgebrauch unternommen. Generell wurde eine Erhöhung der Oligomermigration aus allen untersuchten Kunststoffen mit steigender Temperatur sowie einer steigenden Lipophilie des Lebensmittels/des Simulanz beobachtet. Die Oligomermenge in Migraten aus Artikeln für Mehrfachgebrauch sank vom ersten zum dritten Migrat, wie von der Verordnung (EU) Nr. 10/2011 vorausgesetzt. Die Migration von PBT‐ sowie SAN‐Oligomeren in 50 % Ethanol, das als offizielles Lebensmittelsimulanz für Milch und Milchprodukte gilt, überschätzte den realen Übergang in Milch um mindestens Faktor vier (PBT) und Faktor 11 (SAN) unter Heißabfüllungsbedingungen (Testbedingungen: 70 °C, 2 h). Dies deutet eventuell auf ein Aufquellen der Materialien durch Ethanol bei erhöhten Temperaturen hin, das in Kontakt mit Milch nicht stattfindet. Jedoch kann auch die Migration von cyclischen PBT‐Oligomeren in Milch mit 218 °g/L im dritten Migrat (70 °C, 2 h) hinsichtlich des TTC‐Schwellenwerts von 90 °g/Tag als kritisch eingestuft werden. Aus einem SAN‐Kaffeebecher sind unter identischen Bedingungen lediglich < 79 °g Trimere/L Milch im dritten Migrat übergangen. Die Simulation einer Fetttrennkanne aus SAN, die ebenfalls unter den Anwendungsbereich der Heißabfüllung (70 °C, 2 h) fällt, ergab ebenfalls eine nicht‐besorgniserregende Trimermigration von <290 °g/kg. Der Übergang von Oligomeren aus Tritan™‐Sportflaschen betrug weniger als 25 °g/L unter den Bedingungen der Raumtemperaturlagerung (40 °C, 24 h) sowie der Heißabfüllung mit 3% Essigsäure und 20 % Ethanol als Lebensmittelsimulanzien. Die durchgeführten Experimente zeigen, dass die migrierenden Oligomere aus SAN und Tritan™ nach dem aktuellen Kenntnisstand der Toxikologie wahrscheinlich als wenig bedenk‐lich einzustufen sind. Für PBT‐Oligomere wäre allerdings eine Aufnahme von experimentellen toxikologischen Daten notwendig, um die höheren Migrationswerte zu rechtfertigen.
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2025 DE
Hahn Dominik · Pischetsrieder Monika · Büttner Andrea
Während des Lebens ist der Mensch aufgrund des aeroben Stoffwechsels sowie diverser endo‐ und exogener Faktoren stets einer gewissen Konzentration an reaktiven Sauerstoffspezies ausgesetzt. Eine erhöhte Konzentration dieser Verbindungen kann dabei als oxidativer Stress zu massiven Schäden an Biomolekülen wie Lipiden, Proteinen und der DNS führen, welche an der Entstehung und Progression diverser Krankheiten beteiligt sind. Um derartigen Schädigungen entgegenzuwirken, verfügen menschliche Zellen über ein breites Arsenal antioxidativwirksamer Enzyme, deren Expression durch Transkriptionsfaktoren wie Nrf2 initiiert wird. Die nötige Translokation von Nrf2 in den Nukleus kann dabei unter anderem durch Lebensmittelinhaltsstoffe wie Sulforaphan induziert werden. Neben weiteren Faktoren scheint die Aufnahme von Nrf2‐Aktivatoren im Rahmen der mediterranen Ernährung eine gewichtige Rolle bei deren gesundheitsfördernder Wirkung zu spielen. Aus ernährungsphysiologischer Sicht wird der kombinierten Wirkung verschiedener, gleichzeitig aufgenommener Lebensmittelinhaltsstoffe heute dabei meist eine größere Relevanz zugesprochen als den Effekten einzelner Substanzen. Das Ziel dieser Arbeit war es daher Nrf2‐aktivierende Inhaltsstoffe der mediterranen Ernährung auf mögliche kombinatorische Effekte bezüglich der nukleären Nrf2 Konzentration zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurden diverse Nrf2Aktivatoren der mediterranen Ernährung mit undifferenzierten Caco‐2‐Zellen einzeln und in Kombination inkubiert, um anschließend Nrf2 in deren nukleären Extrakten zu quantifizieren. Zur Identifikation möglicher kombinatorischer Effekte war dabei ursprünglich ein Screening mittels Western Blot‐Analyse geplant, dessen Ergebnisse anschließend massenspektrometrisch bestätigt werden sollten. Für aussagekräftige Resultate war es zudem wichtig die maximal zulässigen Inkubationskonzentrationen mit Caco‐2‐Zellen zu bestimmen, weshalb diverse Zytotoxizitätstests in Form von MTT Assays durchgeführt wurden. Zusammenfassend gelang es im Rahmen dieser Arbeit die geplante Western Blotting‐Methode hinsichtlich verschiedener Punkte zu optimieren (z. B. Verwendung monoklonaler Antikörper). Zusätzlich wurde das unregelmäßige Auftreten schwerer zusätzlicher Banden (Molekulargewicht ≥ 250 kDa) untersucht. Der Nachweis kombinatorischer Effekte erfolgte letztlich jedoch ausschließlich massenspektrometrisch per microLC‐MS/MS (sMRM). Die dabei genutzte Analysemethode konnte bezüglich der Vermeidung von Niederschlägen und Polyacrylamidgel‐Fragmenten optimiert und für die Verwendung von Caco‐2‐Zellen validiert werden. Des Weiteren gelang es optimierte m/z Werte für die Übergänge des verwendeten internen Standards zu etablieren. Mittels externer Kalibrierung (absolute Nrf2‐Quantifizierung) konnten schließlich die mediterranen Lebensmittelinhaltsstoffe Sulforaphan, Thymol, Hydroxytyrosol, Carnosol, Piperin und Diallyltrisulfid bezüglich ihrer Nrf2‐aktivierenden Wirkung in Caco‐2‐Zellen untersucht und diverse kombinatorische Effekte identifiziert werden. Dabei wurden hauptsächlich subadditive Effekte nachgewiesen. Ein additiver bis leicht synergistischer Effekt konnte hingegen für die Kombination aus Carnosol und Sulforaphan beobachtet werden. Auffällig waren zudem die hemmenden Wirkungen von Piperin und Diallyltrisulfid in Kombinationsinkubationen sowie die gegenseitige Hemmung von Carnosol und Hydroxytyrosol. Insgesamt stellt die in dieser Arbeit optimierte und verwendete massenspektrometrische Analysemethode ein vielversprechendes Instrument zur weiteren Untersuchung kombinatorischer Effekte bezüglich der nukleären Nrf2Konzentration dar. Die erlangten Erkenntnisse belegen zudem die große Relevanz kombinierter Wirkungen gleichzeitig aufgenommener Lebensmittelinhaltsstoffe für die Untersuchung der Nrf2‐Aktivierung im Rahmen der mediterranen Ernährung.
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2025 DE
Bürger Friederike · Zorn Holger · Wüst Matthias
Im Sinne der Kreislaufwirtschaft und dem damit unmittelbar verbundenen Nachhaltigkeitsgedanken wächst das Bestreben nach Wertsteigerung vermeintlicher Abfälle der Lebensmittelproduktion. Hinzu kommt der steigende Bedarf an natürlichen Duft‐ und Aromastoffen, wobei bei der Herstellung immer mehr auf biotechnologische Verfahren zurückgegriffen wird. Diese Aspekte wurden in der vorliegenden Arbeit fokussiert, indem Nebenströme der Citrus verarbeitenden Industrie mit 60 monokaryotischen und zwei parentalen dikaryotischen Stämmen des Pilzes Pleurotus sapidus in Oberflächenkulturen fermentiert wurden und diese nach ihren Geruchsprofilen klassifiziert wurden. Dabei wiesen einige Kulturen einen sehr angenehmen Geruch auf, der mit Attributen wie Waldmeister, Anis und krautig verknüpft wurde. Ähnliche Aromaprofile zeigten auch die im weiteren als Submerskultur angelegten Pilzstämme. Um relevante volatile Substanzen zu identifizieren, wurde anhand eines Monokaryoten eine Flüssig/Flüssigextraktion der submersen Kultur mit anschließender Isolierung der Aromasubstanzen durch solvent assisted flavor evaporation durchgeführt. Mit Hilfe einer Aromaextraktverdünnungsanalyse wurde p‐Anisaldehyd (süßlich, anis‐ und waldmeisterartig) mit einem flavor dilution Faktor von 218 als Schlüsselverbindung ausgemacht. Außerdem wurde das kokosnussartige, krautige und süßlich riechende Acyloin (2S)‐Hydroxy‐1‐(4‐methoxyphenyl)‐1‐propanon identifiziert, welches in dieser Arbeit erstmals als aromaaktive Komponente mit einer Geruchsschwelle in Luft von 0,2 ng L1 bis 2,4 ng L‐1 beschrieben wurde und eine hohe Enantiomerenreinheit mit einem Enantiomerenverhältnis (er) von 98,4:1,6 aufwies. Das Chromatogramm der Analyse der volatilen Substanzen in Abhängigkeit von der Kulturdauer zeigte an Kulturtag 8 die zweitgrößte Intensität dieses Aromastoffs nach p‐Anisaldehyd. Letzteres wurde mittels Stabilisotopenverdünnungsanalyse mit bis zu 160,3 ± 26,9 mg L‐1 bestimmt, was innerhalb der literaturbekannten Fermentationen von Nebenströmen durch Pilze der Abteilung Basidiomycota einer sehr hohen Ausbeute entspricht. Die Supplementation des Kulturmediums mit, unter anderem, isotopenmarkiertem LTyrosin ließ den Rückschluss zu, dass diese aromatische Aminosäure gemeinsamer Präkursor sowohl von p‐Anisaldehyd als auch von (2S)‐Hydroxy‐1‐(4‐methoxyphenyl)‐1‐propanon ist. Ein Schlüsselenzym für die Biosynthese des Acyloins ist dabei eine Pyruvatdecarboxylase, wobei auch die Reduktion des entsprechenden Diketons, wahrscheinlich katalysiert durch eine Aldo‐Ketoreduktase, eine wesentliche Rolle spielt. Diese reduktive Eigenschaft des Pilzes wurde hier erstmalig beschrieben. Die Untersuchung der Biosynthese des p‐Anisaldehyds ließ zudem auf die Präsenz einer O‐Methyltransferase schließen, die bisher in der Literatur in diesem Zusammenhang noch keine Erwähnung fand. Neben der Betrachtung als Fermentationssystem für Aromastoffe war ein Ziel dieser Arbeit auch die Bereitstellung des Myzels für Projektpartner. Dazu erfolgte die stufenweise Maßstabsvergrößerung unter Anpassung der Prozessparameter bis hin zum Pilotmaßstab im 150‐L‐Bioreaktor. Bei der kulturbegleitenden Analytik lag der Fokus auf den Aminosäuren und den Parametern zur Beurteilung der Proteinqualität. Insgesamt wurde durch die Maßstabsvergrößerung und Prozessoptimierung eine Steigerung des Gesamtaminosäuregehaltes und Proteinanteils von (14,01 ± 0,28) g (100 g Trockenmasse)‐1 auf (16,58 ± 0,44) g (100 g Trockenmasse)‐1 erreicht. Dabei spielten im Fermentationsprodukt Histidin, Aspartat/Asparaginsäure, Glutamat/Glutaminsäure sowie Arginin mengenmäßig die Hauptrolle. Als limitierende Aminosäuren wurden je nach Prozessmaßstab Tryptophan, Valin, Cystein und Methionin identifiziert.
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2025 DE
Hahne Friederike · Hamscher Gerd · Hamann Melanie
Arzneimittel können in der Tierhaltung neben einer Futtermittelmedikation auch über die Tränkwasserleitungen verabreicht werden. In Trink‐ oder Tränkwasserleitungen können sich Biofilme entwickeln, denen eine hohe Toleranz gegenüber äußeren Einflüssen wie Antibiotika nachgesagt wird. Die Persistenz vieler Wirkstoffe – auch in Spurenkonzentrationen – können Antibiotika‐Resistenzen bei Bakterien induzieren. Diese Resistenzentwicklung kann wiederum die in der Humanmedizin angewandten Antibiotika und deren Wirkung auf den Menschen beeinflussen. Daher sollte der Antibiotikaeinsatz auf ein therapeutisch notwendiges Minimum reduziert werden. Um die Mechanismen der Resistenzentwicklung zu verstehen, müssen Eintragswege und mögliche Transformationen der Wirkstoffe aufgeklärt werden. Nur so können Antibiotika in Zukunft gezielt eingesetzt werden und eine Risikoabschätzung kann hinsichtlich des Resistenzentwicklungspotentials erfolgen. Im Kontext dieser Aspekte war das Ziel dieser Arbeit zunächst diverse Stabilitätsuntersuchungen von Sulfadiazin (SDZ) und Trimethoprim (TMP) durchzuführen, einen Modellbiofilm reproduzierbar herzustellen und mögliche Interaktionen zwischen dem Biofilm und den Antibiotika SDZ, TMP und Tylosin A (TYL A) aufzuklären. SDZ und TMP konnten über einen Zeitraum von 15 Monaten in verschiedenen wässrigen Lösungen beinahe unverändert nachgewiesen werden. Die lange Haltbarkeit ist ein wichtiges Indiz für die hohe Stabilität und Verweildauer der Wirkstoffe in der Umwelt. Der Einfluss einer Eisenlösung auf die Wirkstoffstabilität zeigte, dass die SDZ‐ bzw. TMPKonzentrationen unter Lichteinfluss bei 10 mg/L um 10% bzw. 12% abnahmen. Eine Abnahme der Wirkstoffkonzentration in Wasser mit hoher Eisenkonzentration kann relevant bei der Arzneimittelverabreichung in Brunnenwasser sein, wie es in der Landwirtschaft teilweise durchgeführt wird. In dieser Arbeit konnte erfolgreich ein Modellbiofilm aus dem Biofilmbildner Pseudomonas (P.) fluorescens und Antibiotikasensiblen Escherichia (E.) coli in einem PVC‐Rohr reproduzierbar hergestellt werden. Die Ergebnisse wurden mit dem vom Projektpartner im Projektverbund der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) parallel entwickelten Modellbiofilm aus P. aeruginosa und E. coli verglichen. Nach der Konfrontation der Modellbiofilme mit SDZ und TMP wurden keine Veränderungen in der Biofilmdichte und ‐zusammensetzung festgestellt. Dagegen konnte eine Änderung der Biofilmmorphologie durch Zellclusterbildung mittels Lichtmikroskopaufnahme gezeigt werden. Für die Wirkstoffe SDZ und TMP wurden durch HPLC‐UV‐Analysen nachgewiesen, dass schon in der ersten Probenahme eine geringere Konzentration in dem Biofilmrohr als in der abiotischen Kontrollprobe vorlag. Für den Modellbiofilm mit P. aeruginosa war der SDZUnterschied zwischen 2 und 7 % und im Modellbiofilm mit P. fluorescens ca. 1 %. Für TMP wurde bei beiden Modellbiofilmen ein Konzentrationsunterschied von 2 % bestimmt. Dies könnte auf eine schnelle Sorption an oder Diffusion in den Biofilm hindeuten, beides bekannte Toleranzmechanismen von Biofilmen. Bei der Konfrontation der Modellbiofilme mit dem Makrolid TYL A konnten für alle Stämme eine unerwartete Reduktion der Zellgehalte im Biofilm bestimmt werden. Zusätzlich wurde auch hier eine Zellclusterbildung auf einem PVC‐Träger nachgewiesen. Im Versuch mit dem P. aeruginosa‐Modellbiofilm konnte TYL A im Biofilmrohr mit 3 % geringerer Konzentration bestimmt werden, sodass dies, wie bei SDZ und TMP, auf eine Sorption an oder Diffusion in den Biofilm hindeutete. Im Modellbiofilm mit P. fluorescens konnte kein Unterschied in den Ausgangskonzentrationen zwischen Biofilm und Kontrollprobe bestimmt werden. Stattdessen konnte ein neuer, stetig wachsender Peak im UV‐Chromatogramm der Biofilmprobe detektiert werden. Da der TYL A Peak im gleichen Zeitraum stetig abnahm, wurde ein Transformationsprodukt (TP) von TYL A vermutet. In Untersuchungen mit einer längeren Konfrontationsdauer wurden drei weitere TP mit dem gleichen Masse‐zu‐Ladung‐Verhältnis (m/z‐Verhältnis) nachgewiesen. Durch die Instabilität der TP konnten die Produkte nicht über HPLC‐Verfahren für eine NMR‐Messung isoliert werden. Deshalb konnte nur auf die exakte Masse aus HR‐MS‐Messungen und Fragmentierungsmuster als Strukturhinweise zurückgegriffen werden. Die Summenformel mit der geringsten Abweichung von der theoretischen Masse ergab einen Einbau von H2SO3 (m/z‐Verhältnis von 82) in TYL A, das für eine reduktive Sulfonierung von TYL A stehen könnte. Diese Art von Transformation ist jedoch bisher für Bakterien nicht beschrieben. Die in der Literatur bekannte Phosphorylierung von TYL A konnte durch 31P‐NMR ausgeschlossen werden. Mittels MS‐Imaging konnte die räumliche Verteilung des Modellbiofilms mit P. fluorescens auf einem PVC‐Träger anhand von zwei m/z‐Verhältnissen, die den Phospholipiden zugeordnet wurden, dargestellt werden. Die Phospholipidverteilung stimmte in Lichtmikroskopaufnahmen mit der Verteilung der Bakterien gut überein. In den hier durchgeführten Versuchen wurde erstmals ein Biofilm in Kontakt mit Antibiotika unter den Bedingungen in einem Tränkwasserrohr untersucht. SDZ und TMP konnten auf dem Biofilm‐Coupon gleichmäßig an den Stellen mit Phospholipiden abgebildet werden. An den Flächen mit einer hohen Bakteriendichte waren SDZ und TMP nicht zu sehen. Somit könnten sie in den Biofilm eingedrungen sein und wären mittels MALDI in der oberen Schicht nicht detektierbar. Dagegen konnte TYL A nur an den Stellen mit einer hohen Bakteriendichte nachgewiesen werden, was im Vergleich dazu eher für eine Sorption an den Biofilm sprechen könnte. Nach der Konfrontation der hier verwendeten Wirkstoffe konnte für den Antibiotika‐sensiblen E. coli in beiden Modellbiofilmen mittels der Bestimmung der minimalen Hemmkonzentration keine Resistenzentwicklung nachgewiesen werden. Dies bestätigt die hohe Stabilität von Biofilmen gegenüber äußeren Einflüssen wie Antibiotika. Die verschiedenen Wirkstoff‐Interaktionen in Bezug auf die zwei Modellbiofilme können an der unterschiedlichen Zusammensetzung der extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) sowie an der Molekülgröße und der Ladung der Wirkstoffe bei neutralem pH‐Wert liegen. Bei P. fluorescens wurden in der Biofilmmatrix mehr Oberflächenproteine und weniger Exopolysaccharide als bei P. aeruginosa nachgewiesen. Demnach könnten die Wirkstoffe in dem P. aeruginosa‐Biofilm von den Exopolysacchariden besser zurückgehalten werden, sodass Konzentrationsunterschiede im Vergleich zum P. fluorescens‐Biofilm eher nachweisbar waren. In dem P. fluorescens‐Biofilm wurde dagegen ein Transformationsprodukt von TYL A gebildet. Neben SDZ wurden Stabilitätsuntersuchungen des SO2‐extrudierten SDZ durchgeführt, da dessen chemische Eigenschaften nur wenig charakterisiert sind. Das SO2‐extrudierte SDZ kann unter anderem durch Photodegradation aus SDZ in der Umwelt entstehen und zeigte im Versuchszeitraum von 3 Wochen eine hohe Stabilität bei verschiedenen pH‐Werten und Temperaturen auf. Es konnte keine antibiotische Aktivität bis 200 °g/L gegenüber dem Testkeim Geobacillus stearothermophilus im Brillantschwarz‐Reduktionstest nachgewiesen werden. Dies könnte bei einer SO2‐Extrusion von SDZ für die Organismen in der Umwelt im Vergleich zu SDZ vom Vorteil sein. Zusätzlich wurde der P. fluorescens‐Modellbiofilm mit SO2‐extrudiertem SDZ konfrontiert und eine Acetylierung des Produkts nachgewiesen. Hervorzuheben ist, dass SDZ durch den Biofilm nicht transformiert wird, jedoch sein SO2‐extrudiertes Transformationsprodukt. Im Projektverbund der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) wurden neue Arzneimittelformulierungen mit SDZ und TMP hergestellt, um eine höhere Bioverfügbarkeit der Wirkstoffe zu erzielen. Da der reduzierende Zucker Lactose als Formulierungsstoff eingesetzt wurde, sollte im Rahmen dieser Arbeit die Stabilität der Formulierung überprüft werden. Es konnte gezeigt werden, dass während einer Lagerung in Lösungen mit pH‐Werten 2 und 10 ein Addukt aus Lactose und SDZ gebildet wird. Dieses Produkt befindet sich in einer Gleichgewichtsreaktion. In saurer Lösung betrug die Produktmenge konstant 2 %. Unter neutralen und alkalischen Bedingungen stieg der Gehalt dagegen auf 14%. Da das Gleichgewicht unter sauren Bedingungen auf Seiten der Reaktionspartner liegt, würde sich das Produkt im Magen wieder in Lactose und den Ausgangsstoff SDZ umwandeln und könnte somit wieder seine antimikrobielle Wirksamkeit entfalten. Bei der Verwendung von Glucose als reduzierender Zucker konnte ebenfalls ein neues Produkt mittels HPLC‐UV nachgewiesen werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit können in verschiedenen Bereichen von hohem Nutzen sein. Unter anderem können die Stabilitätsuntersuchungen auf relevante Umweltbedingungen (verschie‐denen Eisenkonzentrationen, Modell‐Brunnenwasser) erweitert werden. Das Modellbiofilmsystem kann ein guter Ansatz sein, um Veterinärantibiotika bei der Zulassung umfassender zu bewerten. Dies ist ein praktikabler Weg, um stoffliche Veränderungen und die damit verbundenen Transformationsprodukte schnell zu erkennen. Daraufhin könnte gezielt in der Umwelt nach diesen Verbindungen gesucht werden. In Bezug auf die SO2‐Extrusion des SDZ könnten weitere Sulfonamide nach Extrusion systematisch auf die Verringerung der antibiotischen Aktivität und auf ein möglicherweise verbleibendes Potential der Resistenzentwicklung untersucht werden. Dies würde die Kenntnisse zu möglichen Umweltproblematiken und auswirkungen durch Tierarzneimittel vervollständigen.
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2025 DE
Pfeiffer Janin · Zorn Holger · Rühl Martin
Aufgrund der wachsenden Weltbevölkerung, des anhaltenden Klimawandels und der damit ein‐hergehenden Folgen wie Hungersnöten oder Naturkatastrophen steigt die Nachfrage nach nach‐haltig und zuverlässig produzierbaren alternativen Proteinquellen. Insekten, wie die Larven der Schwarze Soldatenfliege (engl.: black soldier fly larvae (BSFL)), spielen hierbei besonders in der Futtermittelindustrie eine große Rolle. Aber auch die Forschung an Alternativen für die Humanernährung ist weit verbreitet. In diesem Zusammenhang könnten Pilze der Abteilung Basidiomycota in der Zukunft eine tragende Rolle einnehmen. Die Fruchtkörper verschiedenster Speisepilze werden weltweit in großen Mengen verzehrt und aufgrund ihres einzigartigen Geschmacks geschätzt, doch auch das Myzel erfährt ein immer größer werdendes Interesse in der Lebensmittelindustrie. Durch ihr einzigartiges Enzymportfolio sind die Pilze im Stande, lignocellulosehaltige Biomasse, zu der eine Vielzahl der Seitenströme der Lebensmittelindustrie gehören, zu verwerten und in proteinreiche Lebensmittel umzuwandeln. Die Seitenströme der Palmölindustrie, empty fruit bunches (EFB) und Palmkernmehl (PKM) sind reich an lignocellulosehaltigen Fasern und sollten als Futtersubstrat für die BSFL eingesetzt werden. Diese können nachfolgend als Futtermittel verwendet werden. Es wurde eine Fermentation mit den Weißfäulepilzen Bjerkandera adusta, Marasmius palmivorus und Irpex consors auf einer Mischung dieser Seitenströme in Festbettkultivierung durchgeführt, um die Verdaulichkeit für die BSFL zu steigern. Zur Optimierung der Fermentation wurden das Pilzwachstum, der Lignin‐ sowie der Proteingehalt der Substrate und Fermentationsprodukte analysiert. Im Zuge dessen zeigte sich, dass lediglich eine Fermentation der EFB zielführend war. Durch nachträgliche Beimischung des PKM wurde verhindert, dass die Pilze wertvolle Nährstoffe aus dem PKM metabolisierten und das Lignin der EFB zum Biomasseaufbau nutzten. Der Gesamtligningehalt wurde durch die Pilze nicht verringert. Allerdings wurde ein Teil des säureunlöslichen Lignins in säurelösliches Lignin abgebaut. In Fütterungsversuchen stellte sich heraus, dass die BSFL das mit B. adusta fermentierte Futtersubstrat bevorzugten und sich signifikant schneller entwickelten. Das Myzel von Pilzen der Abteilung Basidiomycota könnte allerdings aufgrund der erhöhten Nachfrage nach alternativen Proteinquellen in der Humanernährung auch als Lebensmittel eingesetzt werden. Auch hierbei können lignocellulosehaltige Seitenströme als Wachstumssubstrat dienen. Nach einem Screening mit 22 Speisepilzen auf Agarmedien aus unterschiedlichen Biertrebersorten als alleiniger Nährstoffquelle wurden Pleurotus eryngii und Pholiota nameko auf Grundlage ihrer Wachstumsgeschwindigkeit und Geruchseindrücke ausgewählt und submers in unterschiedlichen Pilsener‐Treber‐ und Weizenbiertreber‐Medien kultiviert. Die Fermentationen wurden teils optimiert und die erhaltenen Produkte unter Berücksichtigung unterschiedlicher Aspekte näher charakterisiert: Für den Pilz P. eryngii wurde das Kulturmedium optimiert, um einen möglichst hohen Pilzgehalt und eine gute Proteinqualität im Fermentat zu erhalten. Der höchste Pilzgehalt mit über 65% wurde bei einem Substrateinsatz von 2,5 g Biertreber pro Liter erreicht. Bei einer so geringen verwendeten Menge ist allerdings der Recyclingaspekt von in Tonnen anfallenden Nebenströmen zu hinterfragen. Die biologische Wertigkeit unterschied sich in Abhängigkeit der Substratkonzentration dagegen kaum und lag bei 88 bis 89. Die Medienoptimierung für P. nameko wurde analog zu den Experimenten mit P. eryngii durchgeführt. Darüber hinaus wurde das Aroma der Kulturen mit ansprechenden Geruchseindrücken mittels GC‐MS‐O analysiert. Im Anschluss wurde der Glutengehalt analysiert, welcher innerhalb von 14 Kulturtagen um 99,55 % abnahm. Dies senkt das allergene Potential der Fermentationsprodukte und erhöht somit ihr Anwendungsspektrum. Aufgrund des geringen allergenen Potentials von Speisepilzen und der nachgewiesenen hohen Proteinqualität der Fermentate eignet sich neben den Fruchtkörpern auch das ressourcenschonend produzierbare Myzel als alternative Proteinquelle. Bei der Produktion von Myzel ist, wie bei der BSFL ein vertikales, platzsparendes System denkbar, jedoch steht die Zulassung der Mycelien als Novel Food durch die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) noch aus. Mit der Zulassung der BSFL als Futtermittel in der Europäischen Union wurden die rechtlichen Voraussetzungen der Umsetzung des Projekts zum Recycling der Palmölseitenströme geschaffen. Das Upscaling der Fermentation in Metallcontainern konnte erfolgreich durchgeführt werden. Fermentation und Insektenzucht könnten direkt in den Palmöl‐produzierenden Ländern erfolgen, um eine Wertschöpfung vor Ort zu erzielen und Transportkosten der Rohstoffe EFB und PKM zu vermeiden. Die Insektenzucht ist durch ein vertikales Zuchtsystem platzsparender als der Anbau pflanzlicher Futtermittel für die Nutztierhaltung. Auf diese Weise ließe sich auch die Konkurrenz um die Nutzung von Agrarflächen (Nutztier‐ vs. Humanernährung) minimieren.