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Der Kernrezeptor PXR spielt eine bedeutende Rolle im Fremdstoffmetabolismus als auch im Stoffwechsel endogener Substrate. Er reguliert die Expression zahlreicher Proteine des Fremdstoffwechsels. Deshalb hat die Aktivierung oder Hemmung des PXR einen großen Einfluss auf den Stoffwechselstatus dieser Proteine. Zum derzeitigen Stand der Forschung nimmt der PXR eine Schlüsselfunktion bei der Regulation der CYP3A-Enzyme ein. Es besteht deshalb Interesse Substanzen, die in Verdacht stehen PXR abhängig CYP3A zu induzieren, zu untersuchen. In dieser Arbeit wurden bromierte Flammschutzmittel und der Arzneimittelkandidat EMD untersucht. Aus den Vorversuchen wurde ersichtlich, dass die Rattenhepatomzelllinie H4IIE und die humane Hepatomzelllinie HepG2 geeignete in vitro Systeme zur Untersuchung der PXR-abhängigen CYP3A-Aktivierung darstellen. Untersuchungen zum Genexpressionsverhalten zahlreicher Gene des Fremdstoffmetabolismus mittels TLDA-Karten zeigten, dass die beiden Zelllinien viele dieser Gene exprimieren, die nach Inkubation mit den Prototypinduktoren Rifampicin und Dexamethason spezies-spezifisch reguliert wurden. Die beiden Zelllinien wurden schließlich mit einem Reportergenvektor, der die PXR responsiven Elemente des CYP3A4-Gens enthält, stabil transfiziert. An den stabil transfizierten HepG2-XREM3- und H4IIE-XREM3-Zellen wurden bekannte CYP-Induktoren sowie der Arzneimittelkandidat EMD und die Flammschutzmittel HBCD and der pentaBDE Mix getestet. Die Flammschutzmittel HBCD und der pentaBDE-Mix, werden in Textilwaren, Kunststoffen, Möbeln, Teppichen, Elektrogeräten und Baumaterialen eingesetzt. Falls sie tatsächlich den PXR spezies-spezifisch aktivieren sollten, könnten sie eine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellen. Deshalb wurde in dieser Arbeit die CYP3A-mRNA-Expression, die Protein- sowie die Reportergenaktivität überprüft. Als gemeinsamer Aktivator des hPXR und rPXR stellte sich Clotrimazol, aber auch das Flammschutzmittel HBCD heraus, während pentaBDE ein besserer Ligand des hPXR ist. Omeprazol und Phenobarbital induzierten die rPXR-vermittelte CYP3A-Induktion in H4IIE-XREM3-Zellen nicht; in den humanen HepG2-XREM3-Zellen konnte jedoch eine moderate Reportergenaktivität gemessen werden. Weiteres Interesse besteht an dem Arzneimittelkandidaten EMD zur Behandlung des metabolischen Syndroms und Typ II-Diabetes. In vivo (Affen, Ratten) und in vitro (Hepatozyten) wurden bereits spezies-spezifische Effekte auf die CYP3A-Induktion durch EMD beobachtet. Deshalb wurde in dieser Arbeit der über aktivierten PXR vermittelte Mechanismus an Zelllinien überprüft. Dabei stellte sich heraus, dass EMD ein hPXR-Aktivator und CYP3A-Induktor in HepG2-Zellen, jedoch kein Aktivator von rPXR in H4IIE-Zellen ist. Um schwerwiegende Nebenwirkungen und unvorhersehbare Arzneimittelwechselwirkungen durch die Aufnahme von Fremdstoffen zu verhindern, ist es bei der Neuentwicklung von Wirkstoffen aller Art notwendig, die Stoffe auf eine mögliche Induktion der Fremdstoff-metabolisierenden Enzyme zu untersuchen. Deshalb war das Ziel dieser Arbeit die Etablierung von zell-basierten in vitro Assays zur Ermittlung der spezies-spezifischen PXR-abhängigen Induktion von CYP3A durch Chemikalien und Arzneimittelkandidaten, um mögliche Arzneimittel- und Fremdstoffwechselwirkungen und damit verbundene Sicherheitsrisiken vorhersagen zu können. Das etablierte PXR- Screeningsystem repräsentiert zwei in vitro Modelle, die erlauben spezies-spezifische Wirkungen auf die CYP3A-Induktion von Chemikalien, Umweltkontaminanten, Lebensmittelinhaltsstoffe und Arzneimittel schnell, einfach und kostengünstig abschätzen zu können. Eine frühe Erkennung der PXR-Aktivierung und CYP-Induktion von Arzneimitteln in der Entwicklung kann einen Weiterentwicklungsstopp dieser zur Folge haben. Dies hilft zusätzliche Tierversuche und Kosten einzusparen. Dem 3R-Prinzip (Reduce, Refine, Replace) vom Reduzieren der Anzahl der Tierversuche, der Verbesserung der existierenden Experimente und dem Ersetzen von Tierversuchen durch alternative Methoden (Russel & Burch, 1959) wird durch die stabil transfizierten Zelllinien in zweierlei Hinsicht Rechnung getragen: unnötige Tierversuche können vermieden reduction und die Aussagekraft von durchgeführten Tierstudien (z.B. vom Gesetzgeber geforderte Studien zur Arzneimittelentwicklung) verbessert werden (dies trägt auch zu einem refinement bei). Damit stellen die HepG2-XREM3- und H4IIE-XREM3-Zellen eine wichtige innovative Verbesserung bei der Entwicklung von Arzneistoffen sowie bei der regulatorischen Testung von Chemikalien dar. ; Pre-tests showed that the rat and the human hepatoma cell lines H4IIE and HepG2 represent suitable in vitro systems for the investigation of the PXR dependent CYP3A induction. Examinations of characteristics in gene expression of numerous genes of the drug metabolism using TLDA cards indicated that both cell lines express many of these genes which were regulated species specific after incubation with the prototypical PXR agonists rifampicine and dexamethasone. Both cell lines were then stably transfected with a reporter gene containing the PXR responsive elements that mediate the regulation of PXR target genes such as CYP3A. With the stably transfected human HepG2-XREM3- and rat H4IIE-XREM3-cells well-known CYP-inducers as well as the drug candidate EMD and the BFRs HBCD and the pentaBDE mix were screened. The BFRs HBCD and pentaBDE mix are used in textiles, plastics, furniture, carpets, electrical equipments and construction materials. If they would actually activate PXR species specific they may pose unpredictive hazards for humans and environment. Hence, CYP3A mRNA expression, protein, reporter gene activity were screened in a species specific manner. In the human HepG2-XREM3- and rat H4IIE-XREM3-cells, clotrimazole and HBCD were found as common activators of the human and rat PXR whereas pentaBDE is preferred by the hPXR. Omeprazole and Phenobarbital did not induce the rPXR dependent CYP3A induction in H4IIE-XREM3-cells, but a moderate reporter gene activity could be measured in HepG2-XREM3-cells. Another interest exists in the drug candidate EMD for the treatment of "metabolic syndrome" and type 2 diabetes. In vivo (monkeys, rats) and in vitro (hepatocytes) species specific effects on the CYP3A induction by EMD were already noticed. Therefore, the mode of action of these effects was analyzed for PXR activation in these cell lines. EMD was an hPXR activator and CYP3A inducer in HepG2 cells but no activator of rPXR in H4IIE cells proving its species specific activation observed in vivo. In order to prevent serious adverse effects or unpredicted drug-drug interactions (DDI) by the intake of drugs it is necessary to investigate the possible induction of drug metabolizing enzymes of drugs in the development. Therefore, the aim of this work was to establish cell-based in vitro assays for the evaluation of the species specific PXR dependent induction of CYP3A of chemicals and drug development candidates to predict potential DDI and related safety hazards. The established PXR screening system represents in vitro systems that permit to evaluate simultaneously, fast, simple and cost-effective the species specific effects on the CYP3A induction in humans and rats of chemicals, environmental contaminants, food ingredients and drugs. An early identification of PXR activation and CYP induction of drugs in development can help in the decision to discontinue or advance their further development. This will help to reduce and avoid useless animal experiments. The 3R principles of reducing the number of animal tests, the refinement of existing experiments and the replacement of animal experiments by new and alternative methods (Russel & Burch, 1959) are taken into account by the stably transfected cell lines twofold: unnecessary animal experiments can be avoided ("reduction") and the data interpretation of animal tests (e.g. from the legislator claimed studies for drug development) can be improved (this contributes to a "refinement"). For this reason HepG2-XREM3- and H4IIE-XREM3-cells represent an important innovative improvement for the development of drugs as well as for the regulatory testing of chemicals.

Bemühungen zur Integration der Patientenperspektive im Gesundheitswesen haben in Anbetracht des Spannungsfeldes zwischen medizinischer Kompetenzhoheit und der Rolle des Betroffenen als Koproduzent seiner Gesundheit eine Vorgeschichte, die so alt erscheint, wie die Medizin selbst. Jüngst wird die Integration der Patientenperspektive in Deutschland dem Jahr 2003 zugeordnet, in dem zum ersten Mal Informations-, Aufklärungs- und Integrationspflichten gegenüber Patienten gesetzlich vorgegeben wurden. So unterstützt die politische Verankerung der Patientenintegration die Effektivität des Gesundheitssystems im Sinne einer patientenorientierten Versorgung. Der Begriff der seltenen Erkrankungen subsumiert eine Vielzahl an Erkrankungen. Ausschlaggebend ist hier das Kriterium der teils landesspezifisch definierten Prävalenz. In der Europäischen Union spricht man von einer seltenen Erkrankung ab weniger als fünf Betroffenen je 10.000 Einwohner. In Deutschland sind demnach circa vier Millionen Menschen betroffen. Diese leiden meist unter chronischen Leiden mit genetischem Ursprung und schwerwiegendem Verlauf, deren Symptome und alltägliche Herausforderungen je nach Subpopulation variieren. Aus diesen Gründen wurden politische Maßnahmen implementiert, wie beispielsweise der Deutsche Nationale Aktionsplan für Menschen mit Seltenen Erkrankungen oder gesonderte Zulassungsverfahren für medizinische Interventionen, mit dem Ziel, der Unterdeckung wissenschaftlich belegter Versorgungsbedarfe entgegen zu wirken. Neue Versorgungsstrukturen bergen die Chance unter Berücksichtigung knapper Ressourcen eine besonders bedarfsgerechte Versorgung mit Hilfe der Integration der Patientenperspektive zu entwerfen. Gerade hier gilt es die Berücksichtigung der Patientenperspektive sowie die Verwendung angemessener Methoden wissenschaftlich zu begleiten und zu unterstützen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist daher, aktuelle Entwicklungen zu untersuchen und fundierte, praxisorientierte Methoden der direkten und systematischen Integration von Patientenperspektiven aus Sicht der Gesundheitsökonomie exemplarisch für den Bereich der seltenen Erkrankungen aufzuzeigen. Diese kumulative Doktorarbeit umfasst neun Module. Modul 1 zeigt zunächst aktuelle Entwicklungen und methodische Alternativen der Integration der Patientenperspektive anhand des frühen Nutzenbewertungsverfahrens bei Arzneimitteln für seltene Erkrankungen. Im Anschluss werden Potentiale der Anwendung verschiedener Methoden der direkten und systematischen Integration der Patientenperspektive aus Sicht der drei gesundheitsökonomischen Ebenen, Mikro-, Meso- und Makroebene, vertiefend dargestellt. So zeigt Modul 2 zunächst auf Mikroebene die Bedeutung verschiedener Informationszugangswege für Betroffene seltener Erkrankungen und dass als erste Anlaufstelle die Internetinformation genutzt wird. Hier wird deutlich, dass die Berücksichtigung des in Modul 3 aufgezeigten Qualitätskriterienkataloges zur Einschätzung der Informationsqualität bei dürftiger Informationsbasis im Kontext seltener Erkrankungen als besonders relevant einzustufen ist. Im folgenden Schritt tritt die Interaktion mit dem Arzt in den Vordergrund. Mit Hilfe des Konzeptes der partizipativen Entscheidungsfindung können die durch Betroffene gesammelten Informationen im Versorgungskontext miteinfließen (Modul 4). Auf Mesoebene erweist sich das Analytic Hierarchy Process Konzept als besonders geeignet, um patientengetragene, transparente Entscheidungen im Versorgungskontext zu integrieren (Modul 5, 7). Bei der Wahl des Verfahrens ist insbesondere die Schwere der Krankheitslast zu berücksichtigen, da bei einem chronischen und schwerwiegenden Verlauf der seltenen Erkrankung die Zumutbarkeit des Verfahrens relevant ist (Modul 6). Auf Makroebene bestätigt sich am Beispiel eines Informationstelefons zu seltenen Erkrankungen der Nutzen qualitativer Verfahren zur Integration der Patientenperspektive bei der Konzeptionierung neuer Versorgungsstrukturen (Modul 8). Modul 9 zeigt wie quantitative Präferenzmessmethoden und qualitative Methoden ineinandergreifen können, um innovative Versorgungsstrukturen nahe am Bedarf der Betroffenen zu etablieren. Zusammenfassend lässt sich somit feststellen, dass bei der Integration der Patientenperspektive im Bereich der seltenen Erkrankungen gerade Patientenpräferenzen sowie die Patientenzufriedenheit bereits jetzt deutlicher Berücksichtigung finden könnten. Forschungsbemühungen können den politischen Verankerungsprozess weiter unterstützen. Bei der Zusammenfassung aufgezeigter Methoden als Teil von Methodenkatalogen gilt es, auch auf weitere Erhebungsmöglichkeiten und deren Vor- und Nachteile zu achten sowie prävalenzabhängiger Empfehlungen für den sinnvollen und zielorientierten Einsatz im Bereich seltener Erkrankungen zu etablieren. Die indikationsübergreifende Aktualität der Thematik der Integration der Patientenperspektive zeigt sich bei der Entwicklung und Implementierung neuer Versorgungsstrukturen unter Berücksichtigung steigender Finanzierungsbedarfe unter der Prämisse konstanter Beitragssätze. Im Rahmen einer wissenschaftlichen Begleitung und gesundheitsökonomischen Evaluation scheint es demnach von höchster Relevanz stets zu hinterfragen, ob die zielgerichtete Versorgungsstrukturausrichtung am Bedarf, der direkt am Patienten erhobenen wird, die Chance birgt, das Gesundheitssystem noch effizienter zu gestalten. ; Efforts to integrate patient perspectives into health care have a long history, seemingly as old as medicine itself, and include striking a balance between medical sovereignty and patients as co-producers of their own health. In Germany, a law was passed in 2003, requiring for the first time the integration of patient perspectives, including patient information, medical enlightenment and integration requirements. In this regard, the political anchorage of integrating the patient's perspective seeks to endorse the affectivity of health care systems in the sense of patient-centred care. The terminology of rare diseases summarizes a variety of diseases. The decisive criterion is the prevalence rate, partly defined at a country level according to a set prevalence standard. In the European Union, a disease is defined as rare when it affects less than five in 10,000 people. Therefore, in Germany, approximately four million people are affected by a rare disease. Those affected predominately suffer from chronic and severe diseases with a genetic origin, whose symptoms and daily challenges vary depending on the subpopulation. Thus, policy measures have been implemented; for example, the German National Action Plan for Rare Diseases, or specific approval procedures for medical interventions, which aim to counteract the deficit in scientifically revealed health care service needs. For this very reason, new health care structures provide the opportunity to conceptualize a particularly needs-oriented health care system with the help of patient integration. As such, the integration of patient perspectives and the utilization of appropriate methods need to be scientifically monitored and endorsed. Therefore, the aim of the underlying thesis is to examine recent developments and to point out profound, practice-oriented methods for the direct and systematic integration of patient perspectives from the perspective of health economics exemplary in the field of rare diseases. This cumulative doctoral thesis comprises nine modules. Module 1 highlights the recent developments and methodological alternatives regarding the integration of patient perspectives based on the example of the early benefit assessment process for pharmaceuticals used in the treatment of rare diseases. Further, the potential of different methodologies for the direct and systematic integration of patient perspectives are outlined in-depth from the standpoint of the three health economic levels, micro, meso, and macro level. In this regard, Module 2 presents the different information-access points for people affected by rare diseases, with information from the Internet as the first point of contact. It is at this point that the rendered quality criteria catalogue for the assessment of information quality, presented in Module 3, proves to be of particular relevance in the context of rare diseases. In the next step interactions with physicians come to the fore. With the help of the shared decision-making concept, the information collected from patients can be fed into the context of health care services (Module 4). At a meso level, the concept of the analytic hierarchy process shows to be particularly suitable for the direct integration of patient-supported transparent decisions (Modules 5, 7). When choosing a methodology, it is of particular importance to consider the severity of the disease, as in the case of a chronic and severe course of the rare disease the reasonableness of the approach is of relevance (Module 6). At a macro level, the example of a helpline for rare diseases validates the benefits of qualitative methods for the integration of patient perspectives into the development of innovative health care concepts (Module 8). Module 9 demonstrates how quantitative preference measurement methods and qualitative methodologies can engage with each other to establish innovative health care structures that are close to the needs of patients. In conclusion, it can be determined, that patient preferences and patient satisfaction as part of the integration of patient perspectives within the field of rare diseases could be integrated already clearer. Comprising the shown methods during the development of best practice handbooks, further survey methods and their pros and cons shall be examined, as well as prevalence-related recommendations for reasonable and targeted application in the field of rare diseases. The actuality of the topic indications of patient perspectives integration across various indications can be observed in the development of innovative health care structures, such as for example the latest online health coaches or health apps, while also considering the increasing financial requirements under the premise of retaining constant health insurance contribution rates. Within the scope of scientific monitoring and health economic evaluation, it therefore seems to be of highest relevance to always challenge whether the targeted health care structure alignment with the needs directly expressed by patients bears the chance to organize the health care system even more efficiently.

Täglich ist unsere Haut verschiedensten Umweltreizen ausgesetzt. Substanzen mit kleinem Molekulargewicht u. a. aus kosmetischen Produkten, Arzneimitteln, Kleidung und anderen Gegenständen des alltäglichen Umganges stammend, können durch die Haut in den Körper eindringen und Hautveränderungen hervorrufen. Das bekannteste Beispiel für Hautkrankheiten ist die Kontaktallergie. Sie äußert sich in Entzündungsreaktionen wie Rötungen, Ödeme, Bläschen, Schuppen, Knötchen oder Hautabschälungen. Eine Heilung für Patienten gibt es bislang nicht. Die Vermeidung der entsprechenden Allergene ist bisher die erfolgreichste Strategie, um das Auslösen dieser Krankheit zu verringern. Daher ist das Erkennen von Kontaktallergie auslösenden Substanzen entscheidend für einen gesicherten Verbraucherschutz. Bislang werden die Hautsensibilisierungspotenziale von chemischen Stoffen durch Tierversuche wie dem lokalen Lymphknoten-Test in der Maus oder dem Meerschweinchen-Maximierungstest validiert. Im Zuge der neuen europäischen Chemikalienverordnung REACH und der Europäischen Direktive vom 15. März 2003 gibt es große Bestrebungen in vitro Systeme zu entwickeln, aus denen die gleiche Information abgeleitet, aber die Anzahl der Tierversuche verringert werden kann. Die dendritische Zelle, welche die durch die Haut eindringenden Substanzen zu erkennen vermag, nimmt bei der Entwicklung einer Kontaktdermatitis eine Schlüsselposition ein. Die Reaktion der dendritischen Zelle auf eine Substanz entscheidet, ob sich eine Kontaktdermatitis bildet oder nicht. Daher basieren einige in vitro Systeme zur Validierung von Sensibilisierungspotenzialen auf in vitro generierten dendritischen Zellen. Es wird zum Beispiel der Einsatz von aus Blutmonozyten abgeleitete dendritische Zellen, so genannte MoDC, oder adäquate Ersatzzellen wie die Monozytenzelllinie THP-1 untersucht. Beide Zellmodelle können bekannte, stark sensibilisierende Chemikalien von Reizstoffen unterscheiden. Aber ob diese in vitro Modelle über eine ausreichende Sensitivität verfügen, die das Erfassen von schwachen und milden Sensibilisierungspotentialen von Allergenen ermöglicht, bedarf weiterer Forschung. Daher wurden beide Systeme herangezogen, um ein schwaches Allergen zu charakterisieren. Die Reaktion auf Ascaridol, eine Substanz, die im Zusammenhang mit Teebaumöl-Kontaktdermatitis diskutiert wird, wurde im Folgenden analysiert. Dazu wurde einerseits die Ausprägung von Oberflächenproteinen bestimmt, die eine Aktivierung der dendritischen Zelle anzeigen, und andererseits die Ausschüttung von pro-inflammatorischen Mediatoren gemessen. Eine 24-stündige Exposition von MoDC mit Ascaridol resultierte in einer erhöhten Expression von ko-stimulierenden Molekülen wie CD86 und HLADR. Des Weiteren wurden im Vergleich zu unbehandelten Zellen in einigen Spendern erhöhte Konzentrationen von Tumornekrosefaktor (TNF)alpha, Interleukin (IL)-1beta sowie IL-6 gefunden. Für alle untersuchte Spender wurde auch eine höhere IL-8 Konzentration gemessen. Im Weiteren wurde zur Untersuchung der späten Reifung der dendritischen Zellen eine 96-stündige Inkubation mit Ascaridol durchgeführt. Die gesteigerte CD86 Expression wurde wiedergefunden, begleitet von einer verstärkten Expression von CD80, CD40, CD83 und CD209. Die Hälfte aller untersuchten Spender zeigte sowohl nach 24 als auch nach 96 Stunden eine erhöhte CD54 Expression. Demnach konnte also bereits nach einer 24-stündigen Stimulation mit Ascaridol eine Aktivierung der MoDC festgestellt werden. Einer längeren Inkubation mit Ascaridol folgte ein verstärkter immun-modulatorischer Einfluss, der sich in der gesteigerten Expression von weiteren Aktivierungsmarkern widerspiegelte. Die Stimulation von THP-1 Zellen mit Ascaridol resultierte in einer Dosis-abhängigen erhöhten Expression von CD86 and CD54. Des Weiteren wurde auch eine erhöhte Expression von CD40 und HLADR gefunden. Ebenfalls wurde im Vergleich zu unbehandelten Zellen eine höhere Konzentration von IL-8 in Zellkulturüberständen gemessen. Damit kann Ascaridol auch in THP-1 Zellen eine Aktivierung auslösen und verglichen mit den von Sakaguchi et al. (2007) etablierten Kriterien für THP-1 Zellen als Testsystem zur Erkennung von Chemikalien mit sensibilisierenden Eigenschaften, als Sensibilisierer eingestuft werden. Da die Reaktion auf Ascaridol in beiden in vitro Systemen nicht zur vollständigen Aktivierung der jeweiligen Zellen führte, sollte Ascaridol als schwacher Sensibilisierer klassifiziert werden. Die vorliegende Studie zeigt auf, dass beide in vitro Modelle auch schwache Sensibilisierer erkennen können und ermutigt daher die Erforschung dieser Modelle als mögliche Testsysteme zur Vorsortierung von Substanzen mit Sensibilisierungspotential bei der Erfassung von neuen Chemikalien. ; The skin is continuously challenged by environmental antigens that may penetrate and elicit a skin sensitization, which can develop into allergic contact dermatitis. Medical treatment for allergic contact dermatitis is limited - in fact only acute symptoms can be cured and for secondary prevention of the disease a lifelong avoidance of the allergen(s) is necessary. Therefore, the screening of the sensitization potential of substance used in commercially available products is indispensable to prevent such diseases. Hence, risk assessment is deduced from data obtained by murine local lymph node assay predominantly, but there exists a need to develop methods capable of providing the same information that do not require the use of animals in view of legislative initiatives such as REACH (registration, evaluation, authorization of chemicals) as well as the 7th Amendment to the Cosmetics Directive (2003/15/EC). Therefore, a number of promising in silico and in vitro approaches are being developed to address this need. In vitro test systems using the response of dendritic cells, which are the key player in the elicitation process of contact dermatitis, are established, but, although these novel methods for hazard identification might find application in the context of screening, it is not clear whether these approaches are useful for the purposes of risk assessment and risk management to predict allergic potency. Therefore, it was investigated whether on the one hand in vitro generated dendritic cells from primary blood monocytes (MoDC) and on the other hand a continuous monocytic cell line, the THP-1 cells, suggested as dendritic cell surrogate, react to a presumably weak allergen. Ascaridol, predicted as one of the possible causes for tea tree oil contact dermatitis, was studied and its effects in these two in vitro skin sensitization models were explored. Thus, the surface expression of CD86, HLADR, CD54, and CD40, which are known as activation markers in both in vitro models, were measured via flow cytometry. For MoDC, an augmented CD86 and HLADR surface expression in comparison to untreated cells were determined after 24 h exposure with ascaridol. An increased CD54 and CD40 surface expression were found only in some donors. After long term incubation of 96 h, ascaridol-treated MoDC still up-regulated CD86 and additionally an augmented CD40 expression was measured in all studied donors. An enhanced CD54 expression was determined for 50 percentage of all investigated donors. Furthermore, CD80, CD83 and CD209 protein expression were up-regulated in MoDC after 96 h of ascaridol incubation. In addition, it was determined that after 24 h ascaridol-treated MoDC showed an increased capacity to uptake antigens, whereas after 96 h this capacity got lost and antigen-capturing devices were reduced in comparison to non-treated MoDC. Moreover, the cytokine release of ascaridol-treated MoDC were measured after 24 h. Tumor necrosis factor (TNF)alpha, interleukin (IL)-1beta and IL 6 secretion were determined in some donors. Furthermore, IL-8 release was clearly increased after 24 h ascaridol treatment. By the same token, THP-1 cells were analyzed after ascaridol treatment for several activation markers. We found a similar response pattern as measured in MoDC. Ascaridol induced CD86 expression as well as CD54 after 24 h incubation. Additionally, the impact of ascaridol on phosphorylation of p38 mitogen-activated protein kinase, which had been shown to be involved in increased expression of activation markers like CD86 by others, were studied via Western blot analysis. A phosphorylation of p38 was determined after 15 min of ascaridol stimulation. Moreover, an augmented CD40 and HLADR surface expression were measured in a dose-response manner after 24 h ascaridol treatment. Also similar to MoDC an enhanced IL-8 secretion after ascaridol stimulation was observed in THP-1 cells. Hence, for the first time it was shown that ascaridol has immuno-modulating effects. The obtained data from both in vitro systems, MoDC and THP-1 cells, identified ascaridol as a sensitizer. Although for both systems there remain significant challenges to overcome for potency assessment, ascaridol is presumed to be a weak sensitizer probably. Interestingly, ascaridol treatment of THP-1 cells resulted also in an increased augmentation of CD184 and CCR2, two chemokine receptors expressed on monocyte. Therefore, these data encouraged the exploration of chemokine receptors as tools in skin sensitization prediction. Consequently, the combination of chemical assays with in vitro techniques may provide a useful surrogate to animal testing for skin sensitization. Due to the continuously changing environmental conditions, it is necessary to regularly monitor and update the spectrum of sensitizers that elicit contact dermatitis. Therefore, both debated in vitro test systems will become indispensable tools.

Die Debatte über den Einsatz von Biotechnologien in der Landwirtschaft ist eine der lautstärksten und emotionalsten der letzten Jahre, da kaum ein Gebiet wissenschaftlich und gesellschaftlich so umstritten ist, wie die moderne Gentechnik. Grund hierfür sind die stark divergierenden Ansichten der Verbraucher und Regierungen bezüglich der aktuellen und potentiellen Gefahren und Vorteile, die Produkte der landwirtschaftlichen Biotechnologie – GVO und Produkte hieraus – mit sich bringen können. Der Bereich der gv landwirtschaftlichen Produkte hat erst kürzlich großes öffentliches Aufsehen durch die bevorstehenden Genehmigung der ersten gv Kartoffel erregt. Die Bundesregierung hat die Biotechnologie sogar zur Strategie des Monats August 2007 erklärt. Die Einführung der Gentechnik in der Landwirtschaft hat zu kontroversen Diskussionen geführt, die neben der ökologischen auch eine große wirtschaftliche Dimension haben. Trotzdem sind die Auswirkungen der Gentechnik bisher weitgehend unbekannt, womit sich die dringliche Frage nach einem geeigneten, anpassungsfähigen Rechtssystem stellt, das diesen Anforderungen – dem schnellen Wandel der Technik, der Ungewissheit über die Risiken, dem Druck der Öffentlichkeit, insb. in Europa, den gegensätzlichen Verbraucherinteressen weltweit sowie den divergierenden Zielen der EG, WTO und des Cartagena-Protokolls – gerecht werden kann. Deutschland ist das Land mit den meisten Biotechnologiefirmen in Europa, die 2006 einen Umsatz von ca. 1,5 Mrd. Euro erzielten und auf 947 Hektar gv Pflanzen, die über eine Zulassung zum IVB verfügen, anbauten. Weltweit wurden ca. 102 Mio. Hektar gv Pflanzen in 22 Ländern angebaut, davon rund 82% in den USA, Argentinien und Brasilien. Gang der Untersuchung: Der rechtliche Hintergrund genmanipulierter landwirtschaftlicher Produkte als Gegenstand des Öffentlichen Wirtschaftsrechts ist eine sehr weitreichende Materie, die für eine zielgerichtete und informative Darstellung der Thematik einiger Einschränkung bedarf. Bei 'genmanipulierten landwirtschaftlichen Produkten' handelt es sich um gv landwirtschaftliche Erzeugnisse, die zunächst im allgemeinen Kontext des Öffentlichen Wirtschaftsrechts eine Konkretisierung erfordern: Ursprung des Regelungsbedarfs bezüglich gv landwirtschaftlicher Erzeugnisse ist die Problematik des nationalen und internationalen Handels mit diesen Produkten. Dieser stellt gleichzeitig auch Dreh- und Angelpunkt der verschiedenen Interessengruppen wie Unternehmen, Landwirte und Verbraucher dar und beansprucht somit die höchste Notwendigkeit an Rechtssicherheit. Aus diesem Grund sollen sich die folgenden Ausführungen vornehmlich auf das Außenhandelsrecht als Zweig des Öffentlichen Wirtschaftsrechts beziehen. Nicht alle Erzeugnisse sind von Sonderregelungen betroffen. Daher bleibt ein beträchtlicher Teil der Ein- und Ausfuhr den allgemeinen Regeln des Außenhandelsrechts unterworfen, z. B. der Bereich des Zollrechts. Dies gilt für gv landwirtschaftliche Produkte aber gerade nicht: Diese sind sowohl auf nationaler bzw. europarechtlicher Ebene durch ein gemeinschaftsrechtliches System als auch auf internationaler Ebene, insb. durch das Protokoll von Cartagena und das SPSÜ, handelspolitischen Sonderregelungen unterworfen. Da die vorliegende Arbeit die rechtliche Situation für den Handel mit gv landwirtschaftlichen Erzeugnissen darstellen soll, liegen die ganz allgemeinen Vorschriften des Außenhandelsrechts, die bei Nichtvorliegen einer Sonderregelung greifen, außerhalb des Betrachtungsfeldes. Weiterhin abzugrenzen sind die unterschiedlichen Anwendungszwecke gv landwirtschaftlicher Produkte: Für den Handel mit GVO werden nur die Vorschriften untersucht, die den Anwendungszweck des IVB und der Aus-, Ein- und Durchfuhr gv landwirtschaftlicher Produkte regeln. Zur Abgrenzung des Begriffs des IVB ist die positive Definition in Art. 2 Nr. 4 S.1 RL 2001/18/EG bzw. die Negativ-Abgrenzung in Art. 2 Nr. 4 S. 2 RL 2001/18/EG heranzuziehen, da diese Regelungen europaweit Geltung beanspruchen und darüber hinaus auch die internationalen Vorschriften des Protokolls von Cartagena umsetzen. Abzugrenzen ist der Begriff des IVB in zweierlei Hinsicht, und zwar einerseits gegen Systemverwendungen und andererseits gegen Freisetzungen: Die Anwendung in geschlossenen Systemen beinhaltet den Forschungsaustausch zur Weiterverwendung im Labor oder die Weitergabe von GVO im Rahmen eines Patentierverfahrens, aber auch gewerbliche Weitergabe von GVO, jedoch lediglich für die industrielle Produktion in geschlossenen Systemen. Die FreisetzungsRL und die SystemRL bilden systematisch eine Einheit, in dem die Systemverwendung von GVO deren Freisetzung und diese wiederum dem IVB von GVO aufgrund des Stufenprinzips zeitlich vorgeordnet sind. Ziel ist es, die gesamte Produktionskette bezüglich des Umgangs mit GVO rechtlich zu erfassen: Solange keine sektoralen Vorschriften greifen, wird jede Tätigkeit mit GVO entweder von der SystemRL oder der FreisetzungsRL erfasst. Da der Umgang mit GVM in geschlossenen Systemen aufgrund der Einschließungsmaßnahmen als weniger risikoreich und grundsätzlich leichter kontrollierbar angesehen wird, sind weniger restriktive Genehmigungsregelungen und kein aufwendiges Zulassungsverfahren wie beim IVB von GVO vorgesehen. Daher sind die Verwendung von GVO in geschlossenen Systemen und die entsprechenden Regelungen nicht Teil dieser Arbeit. Weiterhin ist gegen den Begriff der Freisetzung abzugrenzen, dem in der FreisetzungsRL zunächst zwei unterschiedliche Bedeutungen zukommen: Die Legaldefinition des Begriffs in Art. 2 Abs. 3 RL 2001/18/EG beschreibt die Freisetzung als 'jede Art von absichtlichem Ausbringen (von GVO) in die Umwelt […]'. Hierunter wäre also das IVB von GVO, das Ausbringen von bereits genehmigten GVO in die Umwelt sowie auch Freisetzungen i.e.S. zu verstehen. Die Freisetzung gv landwirtschaftlicher Produkte i.e.S. betrifft eher die experimentelle Freisetzung zu Forschungszwecken als die Verfolgung kommerzieller Profitziele. Die Zulassung zum Zwecke des IVB ist wesentlich strengeren Voraussetzungen unterworfen als die zum Zwecke der Freisetzung. Somit sind die Regelungen zur Freisetzung weniger stark regulierend und haben demnach geringere Auswirkungen auf den Handel. Zudem soll diese Arbeit den Handel, also das 'auf den Markt bringen' von GVO als in der Praxis relevantere Form der kommerziellen Nutzung untersuchen, die sich in Form des IVB der Produkte vollzieht. Sie steht daher im Mittelpunkt dieser Untersuchung. Die Einbeziehung der Regelungen zu gv Arzneimitteln, die im allgemeinen Handel mit GVO sicherlich eine wichtige Rolle spielen, verbietet sich schon durch den Titel der Arbeit, der explizit nur landwirtschaftliche Produkte umfasst, zu denen Arzneimittel nicht zählen. Bezüglich des nun definierten Rechtsgebietes sollen sich die Ausführungen auf den europarechtlichen Rechtsrahmen, der auf die nationale Situation indirekt durch Richtlinien und direkt durch die jeweiligen Verordnungen stark Einfluss ausübt, sowie den internationalen Rechtsrahmen beziehen. Auf das deutsche Gentechnikrecht soll aus diesem Grund nur knapp eingegangen werden. Darüber hinaus werden in einer vergleichenden Darstellung Kernpunkte der US-amerikanischen Vorschriften mit einbezogen, die aufgrund ihrer Divergenz gegenüber den europarechtlichen Vorschriften den rechtlichen Gegenpol zur Vorbereitung einer abschließenden Analyse bilden. Die vorliegende Arbeit besteht aus vier Teilen. Teil 1 bildet mit einer kurzen Einführung in das Thema, der Abgrenzung und Vorgehensweise sowie der Begriffsdefinition den einleitenden Teil der Arbeit. Anschließend wird in Teil 2 der Stand der Forschung und Entwicklung im Bereich der Gentechnik sowie deren Vor- und Nachteile dargestellt. Teil 3 befasst sich mit der Darstellung der derzeit existierenden Vorschriften bezüglich des Handels mit gv landwirtschaftlichen Produkten. Da der Rechtsrahmen für gv Erzeugnisse in Fachkreisen als kompliziert gilt, aber dennoch für die Praxis äußerst relevant ist, bildet dieser Punkt den Hauptteil der Arbeit. Den Schlussteil der Arbeit bildet in Teil 4 die Analyse des Rechtsrahmens unter Berücksichtigung wichtiger Probleme aus der Praxis, wobei der Versuch gemacht wird, durch Vergleich gewonnene Verbesserungsvorschläge integrativ darzustellen. Abschließend wird ein kurzer Ausblick in die mögliche zukünftige Entwicklung im Bereich gv landwirtschaftlicher Produkte gegeben.Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis: InhaltsverzeichnisII AbkürzungsverzeichnisIV 1.Einleitung1 1.1Problemstellung1 1.2Abgrenzung des Themas und Vorgehensweise der Untersuchung2 1.3Erläuterung zentraler Begriffe5 2.Anwendungsbereiche und Risiken der Gentechnik in Landwirtschaft und Industrie8 2.1Stand der Forschung und Anwendungsbereiche8 2.2Risiken gentechnisch veränderter landwirtschaftlicher Produkte10 2.3Vor- und Nachteile des Handels mit gentechnisch veränderten landwirtschaftlichen Produkten aus ökonomischer Sicht11 3.Der Rechtsrahmen für den Handel mit gentechnisch veränderten Produkten13 3.1Entstehungsgeschichte der derzeitigen Reglementierung innerhalb der EU und der WTO14 3.2Die nationalen und europarechtlichen Vorschriften15 3.2.1Andere gentechnisch veränderte Organismen19 3.2.1.1RL 2001/18/EG über die absichtliche Freisetzung gentechnisch veränderter Organismen in die Umwelt und zur Aufhebung der RL 90/220/EWG des Rates19 3.2.1.2Das deutsche Gentechnikgesetz zur Umsetzung der RL 2001/18/EG27 3.2.2Alle gentechnisch veränderten Organismen29 3.2.2.1VO (EG) Nr. 1830/2003 über die Rückverfolgbarkeit und Kennzeichnung von GVO und über die Rückverfolgbarkeit und Kennzeichnung von aus GVO hergestellten Lebens- und Futtermitteln sowie zur Änderung der RL 2001/18/EG29 3.2.2.2VO (EG) Nr. 1946/2003 zur grenzüberschreitenden Verbringung von GVO bezüglich des Exports von GVO aus der EU32 3.2.3Lebens- und Futtermittel33 3.2.3.1VO (EG) Nr. 1829/2003 über das Inverkehrbringen von gentechnisch veränderten Lebens- und Futtermitteln34 3.2.3.2VO (EG) Nr. 258/97 über neuartige Lebensmittel und neuartige Lebensmittelzutaten (Novel-Food-VO) und ihr Verhältnis zur VO (EG) Nr. 1829/200337 3.3Vergleichende Darstellung der US-amerikanischen Vorschriften gegenüber den europarechtlichen Vorschriften39 3.4Die internationalen juristischen Regelwerke41 3.4.1SPS-Übereinkommen42 3.4.2TBT-Übereinkommen47 3.4.3GATT-Regelung51 3.4.4Cartagena-Protokoll zur biologischen Sicherheit52 3.4.5Der WTO-Biotech-Fall und der transatlantische Streit bezüglich GVOs55 4.Abschließende Gesamtbetrachtung der jurisitischen Regelwerke und Ausblick58 4.1Abschließende Analyse und Bewertung der untersuchten Rechtssysteme unter Berücksichtigung aktueller Praxisprobleme58 4.2Ausblick über zukünftige Entwicklung der untersuchten Rechtssysteme62 LiteraturverzeichnisVI AnhangXVTextprobe:Textprobe: Kapitel 3.3, Vergleichende Darstellung der US-amerikanischen Vorschriften gegenüber den europarechtlichen Vorschriften: Die USA ist eines der Länder, in denen die Regierungen den neuen Biotechnologien – und damit insb. der Biotechnologie- und Saatgutindustrie – relativ wenige rechtliche Hürden in den Weg gelegt haben. In Sachen Gentechnik ist die USA den Europäern einen Schritt voraus: Vor allem die Gesetzeslage ermöglicht der Forschung einen größeren Spielraum. Dies ist eine Folge der unterschiedlichen Rechtskulturen. Die Diskrepanzen der Rechtssysteme spiegeln die unterschiedlichen Ansätze und Einstellungen der Verantwortlichen der US-Regierung, der Verbraucher und der Industrie gegenüber GVO und gv Lebensmitteln. Das US-amerikanische Rechtssytem bezüglich GVO unterscheidet sich also stark von dem europäischen Rechtssystem. Der Grund: Die EU handelt nach dem Vorsorgeprinzip. In Europa gilt das Gentechnik-Verfahren grundsätzlich als risikoreich. Erst wenn man Schäden durch Gen-Pflanzen ausschließen kann, erlaubt Brüssel die Nutzung. Anders in den USA: Die Vorreiter auf dem Gebiet der Gentechnik forschen schon seit drei Jahrzehnten. Das Vorsorgeprinzip wird aufgrund seiner Fähigkeit, gesetzeswidrige Handelsbeschränkungen zu rechtfertigen und zu schützen, nur mit größter Vorsicht angewendet. Eine zentrale Kontrollstelle wie bspw. die EFSA gibt es ebenso wenig wie ein einheitliches Gentechnikrecht: Basierend auf dem Ansatz, dass gv Produkte im Grunde genommen nur eine Erweiterung herkömmlicher Produkte darstellen, machte sich die US-Regierung ursprünglich die bereits existierenden Gesetze zunutze, um die Sicherheit der gv Produkte zu garantieren. 1986 erließ die US-Administration dann das 'Coordinated Framework for Regulation of Biotechnology' und setzte damit den rechtlichen Grundstein für die folgenden 20 Jahre US-amerikanischer Regelungen zur Biotechnologie. Dieses Rahmenkonzept, das mit unwesentlichen Änderungen bis heute gilt, stellt einen vertikalen, risikobezogenen Verfahrensansatz bei der Regulierung der Gentechnik in den USA dar. Nach diesem Rahmenwerk sind Behörden, die für die Aufsicht über bestimmte Kategorien von Produkten oder bestimmte Arten der Produktverwendung verantwortlich waren, auch zuständig für die Bewertung gleichartiger gv Produkte. Es sind demnach keine neuen Behörden speziell für den Bereich gv Produkte errichtet worden, wie dies bspw. nach europarechtlichen Regelungen bei der ESFA der Fall war. So ist die 'Food and Drug Administration' (FDA) verantwortlich für die Lebens- und Futtermittelsicherheit, auch im Bereich der GVO. Im US-amerikanischen Landwirtschaftsministerium (United States Department of Agriculture, USDA) ist der 'Animal and Plant Health Inspection Service' (APHIS) verantwortlich für die Risikobewertung gv Pflanzen; und die 'Environmental Protection Agency' (EPA) ist zuständig für die Entwicklung und Freisetzung gv Pflanzen. Die derzeitigen rechtlichen Vorschriften für Produkte der modernen Biotechnologie sind der 'Plant Protection Act' (PPA), der 'Federal Food, Drug, and Cosmetic Act' (FFDCA), der 'Federal Insecticide, Fungicide, and Rodenticide Act' (FIFRA) und der 'Toxic Substances Control Act' (TSCA). Neue Vorschriften wurden - sofern notwendig – nach Maßgabe dieser Gesetze entwickelt, um der Entwicklung neuer gv Produkte gerecht zu werden. Leitlinien zur Genforschung schreiben die National Institutes of Health (NIH) vor. Die einzelnen Bundesstaaten überprüfen die Nutzung. Außerdem werden US-Unternehmen über ein einheitliches Haftungsrecht direkt zur Verantwortung gezogen, wohingegen gerade die Haftungsproblematik in Europa noch nicht einheitlich geregelt ist. In den USA ist die Gentechnik längst im Alltag angekommen. Gentechnisch veränderte Lebensmittel finden sich in jedem gut sortierten Supermarkt – ursprünglich ohne Kennzeichnung. Allerdings ist in den letzten Jahren der Widerstand der Verbraucher gegenüber gv Lebensmitteln auch in den USA angewachsen, so dass auch die US-amerikanische Öffentlichkeit immer stärker nach einer angemessenen Kennzeichnung gv Lebensmittel verlangt. Im US-Kongress hat der Abgeordnete Kucinich seit 2000 die Gesetzgebung bezüglich der freiwilligen Kennzeichnung von gv Lebensmitteln vorangetrieben und 2003 sechs Reformvorschläge zu Rechtsvorschriften über gv Pflanzen erarbeitet und eingeführt. Der vorgeschlagene 'Genetically Engineered Food Right to Know Act of 2006' sowie weitere fünf Vorschriften zu gv Produkten sollen den Schutz der Verbraucher stärken, insb. durch die Verpflichtung der Lebensmittelindustrie, alle Lebensmittel, die GVO enthalten oder mit GVO hergestellt sind, als solche zu kennzeichnen. Desweiteren soll die FDA Kontrollen durchführen, um die Einhaltung der Vorschriften zu gewährleisten. Der seit 2001 bestehende 'Pre-market notice concerning bionegineered foods' verlangte eine Anmeldung zur Genehmigung bei der 'agency of data and information' bezüglich gv Lebens- oder Futtermittel, mindestens 120 Tage vor dem IVB, allerdings nur auf freiwilliger Basis. Diese Vorschriften sollen nun ersetzt werden durch strengere Vorschriften zur Kennzeichnung, Überwachung und Genehmigung, angeregt durch das USDA. Diese Verstärkung der Gentech-Vorschriften soll auch ein mehrstufiges, risikobasiertes Zulassungsverfahren enthalten, um das derzeitige Zulassungs-/Genehmigungsverfahren zu ersetzen. Amerikanische Verbraucher haben offensichtlich weniger Angst vor Gen-Food. Sie scheinen eher der Wirtschaft zu vertrauen, und die Europäer eher den staatlichen Behörden, die sich auf Verbraucherschutz und auf die Freiheit, zwischen genmanipulierten und konventionellen Lebensmitteln wählen zu können, berufen.

Stickstoff, Spurenstoffe und Krankheitserreger können auch in geringen Mengen Schäden in Gewässern bzw. beim Menschen verursachen. In dieser Arbeit soll geklärt werden, inwieweit das naturnahe Abwasserreinigungsverfahren der technischen Feuchtgebiete zur Nachreinigung von Abwasser geeignet ist. Dafür wurden in Berlin sieben bewachsene Bodenfilter und Abwasserteiche im techni-schen Maßstab einer Kläranlage mit Nährstoffelimination nachgeschaltet. Ein Sandfilter, ein Sandfilter mit Lehm und ein Sandfilter mit Längsgräben wurden überstaut und auf diese Wei-se vertikal kontinuierlich beschickt. Bei den Teichen handelte es sich um einen flachen be-pflanzten Teich, einen Teich mit Pflanzenschwimmmatten, einen unbepflanzten Teich und einen am Ufer bepflanzten Graben. Mit Tracertests und Messungen zur Wasserdurchlässigkeit der Filter wurden die Aufenthaltszeiten exemplarisch bestimmt und das Durchlaufverhalten der einzelnen Anlagen charakterisiert. Der Zulauf und die Abläufe wurden über einen Zeitraum von sieben Jahren bei bestimmten Volumenströmen zwischen 25 und 200 mm/d regelmäßig auf Stickstoff, Phosphor und andere Abwasserstandardparameter hin analysiert. Die hygienisch-mikrobiologische Qualität wurde in 11 Messkampagnen bestimmt anhand der bakteriellen Indikatoren E. coli und Enterokokken sowie dreimal anhand des Virenindikators somatische Coliphagen. Das Puffervermögen bei kurzzeitigen Volumenstößen, wie sie kommunale Kläranlagen nach Starkregenereignissen belasten, wurde getestet. Die Abbauleistung des Sandfilters mit Längsgräben, des Teiches mit Pflanzenschwimmmatten und des Unbepflanzten Teiches für 18 Pharmaka verschiedener Zusammensetzung und 11 Metabolite wurde in zwei Messkampagnen untersucht. Diese Feldstudie war begleitet von einem Photoabbauexperiment in situ. Die geringen Stickstoffzulaufkonzentrationen von gesN = 11 mg/l wurden von allen Anlagen ganzjährig durch Denitrifikation vermindert, im Mittel um 35 % (Bepflanzter Teich) bis 70 % (Sandfilter mit Lehm). Der Sandfilter mit Längsgräben und der Graben erreichten die besten Flächenabbauleistungen (0,53 Nitratstickstoff g/(m²∙d) durch ihre höhere hydraulische Belastbarkeit. Die bewachsenen Bodenfilter zeichneten sich besonders im Winter durch geringere Redoxpotenziale in den Abläufen aus. Das dämpfte den temperaturbedingten Leistungsabfall der Denitrifikation und führte zu einer stabileren Leistung im Vergleich mit den Teichanlagen. Ermöglicht wurde die nachgeschaltete Denitrifikation ohne externe Kohlenstoffquelle durch die Eigenversorgung mit leichtabbaubaren Kohlenstoffen aus der Photosynthese der Pflanzen in den technischen Feuchtgebieten. In der Abwasserdesinfektion wurde die E. coli-Zahl im Zulauf von 3,9 Zehnerpotenzen/ 100 ml durch die technischen Feuchtgebiete um 1,7 Zehnerpotenzen (Graben und Unbepflanzter Teich) bis 2,3 Zehnerpotenzen (Sandfilter mit Lehm) gesenkt. Wider Erwarten wirkten sich Anlagentyp, Zulaufvolumenstrom und Temperatur nicht signifikant auf die hygienisch-mikrobiologische Ablaufqualität aus. Die Abläufe des Teichs mit Pflanzenschwimmmatten und des Bepflanzten Teiches entsprachen ausgezeichneter Badegewässerqualität gemäß EU-Bade¬gewässer-richtlinie [2006] und waren, wie auch der Ablauf des Sandfilters mit Längsgräben, zur Bewässerung von Obst und Gemüse zur Konservierung geeignet [DIN 19650 1999]. Sowohl die Filterpassage als auch die Wasserphase trugen zur Hygienisierung bei. Ein Einfluss des Pflanzenbewuchses konnte nicht festgestellt werden. Die Höhe des Volumenstroms wirkte sich in den getesteten Bereichen nicht auf die Ablaufkonzentrationen aus. Doch die Anlagentypen unterschieden sich eindeutig in ihrem Durchlaufverhalten und ihrer hydraulischen Belastbarkeit: Sandfilter, Sandfilter mit Lehm und Bepflanzter Teich nutzten ihr Wasservolumen zu weniger als 20 % aus. Im Gegensatz dazu lag der hydraulische Wirkungsgrad des Sandfilters mit Längsgräben bei über 90 %. Seine Längsgräben wirkten sich günstig aus und ermöglichen eine dauerhafte hydraulische Belastung dieses Bodenfilters von 100 mm/d. Dagegen war der Sandfilter mit Lehm zu wenig wasserdurchlässig für den dauerhaften Betrieb. Kurzzeitige Volumenstöße zwischen 160 mm/8 h und 200 mm/6,5 h wurden von den technischen Feuchtgebieten hydraulisch, stofflich und hygienisch gut abgepuffert. Der Sandfilter mit Längsgräben und der Graben hielten sogar der höchsten getesteten Belastung von 240 mm/8 h bzw. 250 mm/6,5 h stand. Erst bei der drastischen langfristigeren Überlastung mit 1.300 mm/d verschlechterte sich die Abwasserdesinfektionsleistung des Sandfilters mit Längsgräben auf 0,9 Zehnerpotenzen E. coli-Reduktion. Von den untersuchten Arzneimitteln und Arzneimittelrückständen wurden 13 Substanzen (Diclofenac, 3-Hydroxycarbamazepin (3-OH-CBZ), Venlafaxin (VLX), O-Desmethylvenlafaxin (O-DM-VLX), Tramadol (TMD), Trimethoprim, Erythromycin, Clarithromycin, Metoprolol, Atenolol, Bezafibrat, Acyclovir und Codein) in wenigstens einer der drei getesteten Anlagen um mehr als 70 % entfernt. Das Photoabbauexperiment in situ zeigte, dass der lichtinduzierte Abbau ein wichtiger Eliminationsmechanismus für Diclofenac, O-DM-TMD, O-DM-VLX und 2-Hydroxycarbamazepin (2-OH-CBZ) und 3-OH-CBZ war. Dabei wur-de kein biologischer Abbau beobachtet außer für Metoprolol. Folglich sind Teichboden und Filtermaterial wichtige Aufwuchsflächen für Biofilme, die den mikrobiologischen Pharma-kaabbau fördern. Die geringen Redoxbedingungen des Sandfilters mit Längsgräben und des Teiches mit Pflanzenschwimmmatten ermöglichten den anaeroben Abbau von Diatrizoat und Sulfametoxazol, welche sich unter aeroben Bedingungen persistent verhalten. Andererseits war in diesen Anlagen der aerobe Abbau limitiert. Deshalb wird für den Spurenstoffabbau eine Hybridanlage empfohlen, die das Abwasser verschiedenen Umgebungsbedingungen in Folge aussetzt. Die von nachgeschalteten technischen Feuchtgebieten verursachten Klimagase und Kosten liegen in einer ähnlichen Größenordnung wie die anderer Abwasserreinigungsverfahren. Technische Feuchtgebiete erbringen als Nachreinigungsschritt robuste Leistungen in der Nitratentfernung, Abwasserdesinfektion und partiellen Spurenstoffentfernung. Für die Auslegung ist die hydraulische Belastbarkeit das Schlüsselkriterium der Reinigungsleistung. ; Nitrogen, micropollutants and pathogens, even in small amounts, may cause damage to the aquatic environment and even to humans. This thesis reveals the feasibility of constructed wetlands as a post treatment step. For this purpose, seven constructed wetlands and ponds were installed at a technical scale following the conventional biological wastewater treatment at a municipal wastewater treat-ment plant equipped for nutrient removal. A sandy subsurface flow constructed wetland (sandy SSF), a sandy loamy SSF, and a sandy SSF with longitudinal ditches were operated at water levels higher than the filter bed, providing vertical flow conditions. The aquatic systems were: a surface flow wetland (SF), a pond with floating plants, an unplanted pond and a ditch planted at the banks. Tracer tests and measurements of the water permeability characterized the flow regimes and the actual retention times for each system. For seven years, influent and effluents were analysed regularly for nitrogen, phosphorus and other wastewater stand-ard parameters for flows ranging between 25 und 200 mm/d. The hygienic water quality was determined through the bacterial indicators E. coli and enterococci over 11 measurement phases. Occasional analyses of the viral indicator somatic coliphages completed the picture. The ability to buffer short hydraulic overloads of the type that strain municipal wastewater treatment plants after heavy storm events was examined. Removal and fate of 18 pharma-ceuticals of different compound classes and 11 human metabolites were investigated in the sandy SSF with ditches, the unplanted pond and the pond with floating plants during two measurement phases. This field-site study was accompanied by an in situ photodegradation experiment. The low nitrogen concentrations of Ntot = 11 mg/l were reduced by denitrification through-out the year by an average value of 35 % (SF) and even up to 70 % (sandy loamy SSF). The sandy SSF with ditches and the ditch achieved the best areal nitrate removal rate (0.53 nitrate nitrogen g/(m²∙d) because of their higher hydraulic loading capacity. The SSFs were characterized by lower redox potentials in the effluents, especially during winter. These favourable conditions curbed the decrease of performance caused by lower temperatures, thereby stabilizing the performance of the SSFs in comparison with the SF and the ponds. The CW's litter pro-vided the carbon necessary for downstream denitrification, indicating an advantage compared to the technical treatment systems. In the field of wastewater disinfection, the influent (3.9 orders of magnitude / 100 mL E. coli) underwent a reduction of 1.7 (ditch) to 2.3 (sandy loamy SSF) orders of magnitude. Contrary to expectations, neither type of treatment, loading or temperature affected the count of E. coli significantly. The effluents of the pond with floating plants and of the SF comply with the threshold values of the European Union [2006] for excellent bathing water quality. Together with the effluent of the sandy SSF, they are suitable for the irrigation of fruits or vegetables for conservation according to the German standard DIN 19650 [1999]. According to the WHO guideline [2006] all effluents can be reused as irrigation water, if drip irrigation is applied or the products are washed after harvesting. The processes of disinfection occurred during the passage through the filter medium as well as through the water phase. An influence of the plant cover could not be observed. The magnitude of the flow rate did not show any effect on the effluent concentrations within the tested range. However, the designs clearly differed in terms of flow regime and hydraulic loading capacity: the sandy SSF, the sandy loamy SSF and the SF used less than 20 % of their water volume. In contrast, the sandy SSF with ditches was characterized by a hydraulic efficiency of more than 90 %. Its longitudinal ditches provided favourable conditions allowing a long-lasting hydraulic loading of 100 mm/d. By contrast, the water permeability of the sandy loamy SSF is too low to even recommend its design for permanent operation. Short term overloads between 160 mm / 8 h and 200 mm / 6.5 h were well buffered with regard to hydraulic conditions, nitrogen concentrations and hygienic indicators. The sandy SSF with ditches and the ditch withstood even the highest loading of 240 mm / 8 h and 250 mm / 6.5 h, respectively. Only the drastic and longer overloading of 1,300 mm/d decreased the E. coli reduction capacity of the sandy SSF with ditches to 0.9 orders of magnitude. Thirteen of the analysed pharmaceuticals and transformation products (diclofenac, 3-hydroxycarbamazepine (3-OH-CBZ), venlafaxine (VLX), O-desmethylvenlafaxine (O-DM-VLX), tramadol (TMD), trimethoprim, erythromycin, clarithromycin, metoprolol, atenolol, bezafibrate, acyclovir and codeine) were consistently removed by more than 70 % in at least one of the three treatment systems during summer. In the open water pond, photodegradation was found to be an important process for the removal of diclofenac, O-desmethyltramadol (O-DM-TMD), O-DM-VLX as well as 2-hydroxycarbamazepine (2-OH-CBZ) and 3-OH-CBZ. In contrast to the field-site study, no removal of target compounds by biodegradation was observed in the in situ degradation experiments without sediment additions except for metoprolol. This suggests that biodegradation of most substances is improved by the presence of microbially active surfaces such as those provided by the sediment in the pond, and, to a higher extent, by the filter passage in the SSF. Low redox conditions (absence of nitrate) within the SSF and the pond with floating plants were favourable for the anaerobic degradation of some compounds that are aerobically quite persistent, such as sulfamethoxazole (SMX) and diatrizoate. In contrast, the results indicated that at least during summer months, the prevailing low redox conditions can limit the aerobic biodegradation in the SSF. As a conclusion, a hybrid treatment-sequence of various constructed wetland designs is suggested to provide suitable degradation conditions for micropollutants. The greenhouse gases and costs associated with downstream constructed wetlands are in the same range as other wastewater treatment technologies. Constructed wetlands perform well as post-treatment steps for denitrification, wastewater disinfection and partial elimination of micropollutants. For the dimensioning of constructed wetlands as a post treatment, the hydraulic loading capacity is the key parameter for its removal capacity.