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Nano ganz groß

Publikationsanalyse 2009-2013: Toxikologische Forschung
von Ralf Neumann, Laborjournal 11/2015




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Wachsendes Tätigkeitsfeld für toxikologische Forschung: Nanopartikel. Foto: Moayad Hosaini Sadr

Eine relativ neue Sub-Disziplin drängt nach Zitierzahlen mit Macht nach vorne: die Nanotoxikologie. Der Rest der Toxikologie-Forscher gibt sich weiterhin Themen-vielfältig.

Dank Wikipedia wissen inzwischen wohl die meisten Toxikologen, wo der Name ihres Fachs eigentlich herkommt. Dort heißt es nämlich: „Das griechische Wort Toxikon stammt von Toxon (τόξον, „Pfeil“) und bedeutet „pfeilerisch“. Es bezieht sich ursprünglich auf das Pfeilgift. Die Pfeilspitze wurde zwecks schneller tödlicher Wirkung mit bakteriell verseuchtem Leichengift oder mit toxisch wirkenden Pflanzenstoffen präpariert. Als Pflanzenstoffe dienten solche, die örtliche Entzündungen hervorriefen, das Herz zum Stillstand brachten und die Muskeln oder die Atmung lähmten. Die Toxikologie ist damit die Lehre von den schädlichen Wirkungen chemischer Stoffe auf lebende Organismen.“

Anfangs ließ sie sich sicherlich derart einfach einfassen; inzwischen jedoch ist die Toxikologie deutlich breiter aufgestellt. Im Jahr 2004 etwa definierte die internatio­nale Society of Toxicology ihre Disziplin folgendermaßen:

„Toxizität ist das ungünstige Endprodukt einer Reihe von Ereignissen, die durch die Exposition mit chemischen, physikalischen oder biologischen Stoffen ausgelöst wird. Toxizität kann sich in einer Vielzahl verschiedener Formen manifestieren, angefangen bei schwachen biochemischen Fehlfunktionen bis hin zu schweren Organschäden und Tod. Diese Ereignisse, die jeweils reversibel oder irreversibel auftreten können, schließen vielfältige Modi toxischer Aktionen mit ein – etwa Absorption, Transport, Verstoffwechselung zu mehr oder weniger toxischen Metaboliten, Ausscheidung, Wechselwirkung mit zellulären Makromolekülen, und andere mehr. Die Toxikologie integriert das Studium all dieser Ereignisse auf jeglicher Ebene biologischer Organisation – vom Molekül bis zu komplexen Ökosystemen. Dieser breite Rahmen der Toxikologie, vom Studium der grundlegenden Mechanismen bis zur Expositionsmessung, einschließlich Toxizitätstests und Risikoanalyse, erfordert eine umfassende interdisziplinäre Herangehensweise, indem die Prinzipien und Methoden einer ganzen Reihe anderer Disziplinen zum Einsatz kommen – etwa aus der Molekularbiologie, aller Arten der Chemie, der Physiologie, der Human- und Tiermedizin, der Epidemiologie und Statistik, sowie den Computerwissenschaften und der Informatik.“

Nicht mehr nur natürlich

Eindrucksvoll. Und dabei wird nicht mal erwähnt, dass die Toxikologie es schon lange nicht mehr – wie anfangs – nur mit natürlichen Giftstoffen zu tun hat. Vielmehr muss sich der Großteil der heutigen Toxikologen insbesondere um das Schadenspotential derjenigen Moleküle, Stoffe und Materialien kümmern, die der Mensch ständig neu synthetisiert und produziert. Nicht umsonst erklärte daher der Dortmunder Toxikologe Jan Hengstler, als er kürzlich nach den aktuellen Schwerpunkten seines Fachs gefragt wurde: „Die Toxikologie ist ein dynamisches Fach, das sich auf die Fahnen geschrieben hat, die Spitze technologischer Entwicklungen zu begleiten.“

Der vorliegende Vergleich des toxikologischen Publikationsausstoßes der Jahre 2009 bis 2013 untermauert diese durch die technologische Entwicklung getriebene Dynamik des Fachs. Bis vor einiger Zeit konnte man noch mit Studien zur genotoxisch-mutagenen oder zur Apoptose-auslösenden Wirkung gewisser Stoffe Spitzenwerte an Zitierungen sammeln. Bald danach waren die sogenannten endokrinen Disruptoren Top-Thema – synthetische Stoffe, die in der Tierwelt ungewünschte hormonähnliche Wirkungen entfalteten. Schaut man jedoch jetzt in die Liste der zehn meistzitierten toxikologischen Veröffentlichungen mit Beteiligung aus dem deutschen Sprachraum und Publikationsdatum zwischen 2009 und 2013, so ist keines dieser Themen mehr vertreten. Stattdessen macht sich bereits auf acht der zehn Plätze ein ganz frisches Thema breit: Nanotoxikologie.

Nano aus vielen Richtungen

Erst seit etwas über zehn Jahren drängen industriell gefertigte Nanopartikel auf vielfach verschiedene Weise in unseren Alltag; kurz danach startete die nanotoxikologische Sicherheitsforschung als „Begleitung“ – und jetzt dominieren bereits entsprechende Veröffentlichungen toxikologische Publikationsvergleiche wie den unseren. Lediglich auf den Plätzen 2 und 6 der zehn meistzitierten Toxikologie-Paper finden sich andere Themen: Ersteres beschreibt einen endogenen Liganden desjenigen Rezeptors, über den unter anderem Dioxin seine fatale Wirkung entfaltet – letzteres ist ein methodisches Paper zur Toxizitätbestimmung bei Fischen. Der Rest, inklusive dem Artikel auf dem ersten Platz der Liste, dreht sich um die potentiell schädliche Wirkung verschiedener Nanopartikel auf Zellen und deren Makromoleküle im Organismus.

Auch wenn in der Top 50-Liste der meistzitierten Forscher kein Nanotoxikologe auf dem Treppchen erscheint, ändert das nichts an der frisch erworbenen Dominanz dieser Sub-Disziplin. Immerhin führt Barbara Rothen-Rutishauser vom Adolph Merkle-Institut für Nanotechnologie und Materialwissenschaften der Universität Fribourg auf dem folgenden vierten Platz eine Phalanx von insgesamt 15 Forschern an, die es mit Schwerpunkt „Nanopartikel-Toxikologie“ unter die ersten 50 schafften. Und wie Rothen-Rutishauser selbst arbeiten auch die restlichen 14 beileibe nicht nur an ausgewiesen toxikologischen Einrichtungen: Der Berner Peter Gehr (20.) etwa kommt aus der Anatomie, Peter Wick (25.) arbeitet in St. Gallen ebenfalls in der Materialforschung, der Salzburger Albert ­Duschl (30.) hat „Molekularbiologie“ an seiner Institutstür stehen, Manuela Semmler-Behnke (36.) wird im Institut für Lungenbiologie des Helmholtz Zentrums München geführt und Rudolf Hagen (44.) ist an der HNO-Klinik der Universität Würzburg beschäftigt. Allen gemeinsam jedoch ist, dass sie die Ergebnisse ihrer Nanopartikel-Forschung hauptsächlich in toxikologischen Zeitschriften veröffentlichen. Wiederum eine Demonstration für die erwähnte „umfassende interdisziplinäre Herangehensweise“ an toxikologische Fragenkomplexe.

Giftige Pilze und Designer-Drogen

Damit nun genug der Nanotoxikologie. Welche Felder sind daneben noch gut repräsentiert in der Liste der 50 meistzitierten Toxikologie-Forscher. Mit dem bereits erwähnten Jan Hengstler, Direktor des Dortmunder Leibniz-Instituts für Arbeitsforschung, sowie Thomas Brüning, Direktor des Instituts für Prävention und Arbeitsmedizin der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherungen an der Ruhr-Universität Bochum, belegen zwei Kollegen die ersten beiden Plätze, die beide ihre hohen Zitierzahlen vorwiegend ihren Publikationen über die genotoxischen und krebsauslösenden Mechanismen gewisser Stoffe verdanken.

Rudolf Krska auf Platz 3 hingegen steht für diejenigen in der Liste, die sich tatsächlich noch mit der Toxizität natürlich vorkommender Stoffe beschäftigen: Aufgrund des Mykotoxin-Schwerpunkts seines Analytikzentrums an der Wiener Universität für Bodenkultur „hievte“ er gleich vier weitere Mitarbeiter unter die Top 50. Mit dem Münsteraner Lebensmittelchemiker Hans-Ulrich Humpf (12.) schaffte es sogar noch ein „Pilzgift-Experte“ weit nach vorne; und auch den Freiburger Bakterientoxin-Spezialisten Klaus Aktories (26.) muss man zu den „natürlichen“ Toxikologen zählen.

Auf Platz 6 hingegen rangiert mit Beate Escher, die neben ihren Anstellungen am Umweltforschungszentrum (UFZ) Leipzig und an der Universität Tübingen auch noch an der australischen University of Queensland forscht, die höchstplatzierte Umwelt- oder Ökotoxikologin. Insgesamt kann man acht Forscher aus den Top 50 zu dieser „Spezies“ zählen, die primär die Auswirkungen von Schadstoffen auf ganze Ökosysteme im Fokus hat; dazu gehören etwa auch die beiden Vertreter des einstigen Top-Themas „Endokrine Disruptoren“, Thomas Braunbeck aus Heidelberg (31.) und Werner Kloas aus Berlin (45.).

Bedrohte Disziplin

Der Schwerpunkt des Homburgers Hans Maurer auf Platz 5 dagegen liegt auf den toxischen Wirkungen von Designer-Drogen, mit dem sich immerhin auch seine beiden (Ex-)Mitarbeiter Markus Meyer (13.) und Frank Peters (48.) noch mit in den Top 50 platzieren konnten. „Themenverwandt“ arbeitet darüberhinaus allerdings nur noch der Alkoholtoxizitäts-Spezialist Dirk Lachenmeier aus Karlsruhe (22.).

Bleiben noch eine kleine Reihe interessanter „Randerscheinungen“ in der Liste. Da wären etwa der „Teilzeit-Konstanzer“ Thomas Hartung (8.) und sein Vollzeit-Konstanzer Kollege Marcel Leist (18.), die beide versuchen, In-vitro-Ersatzmethoden für Toxizitätstest an ganzen Tieren zu entwickeln. Oder die beiden Bundeswehrforscher Franz Worek (21.) und Horst Thiermann (23.), die sich verständlicherweise vor allem für Gegenmaßnahmen gegen Vergiftungen mit chemischen Kampfstoffen interessieren. Oder auch die beiden (Ex-)Tübinger Physiologen Kashif Jilani (16.) und Adrian Lupescu (46.), die ihre Zitierungen hauptsächlich mit der Apoptose-induzierenden Wirkung verschiedener Stoffe am Erythrozyten-Modell sammelten.

Angesichts dieser Vielfalt an durchaus auch drängenden Themen muss schon sehr verwundern, dass die deutschen Toxikologen erst im März zum wiederholten Male in einer Stellungnahme eindringlich vor dem akut bedrohlichen Abbau ihrer Disziplin innerhalb der deutschen Hochschullandschaft warnen mussten.


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Letzte Änderungen: 09.11.2015


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