UMWELTVERSCHMUTZUNG

Die unkontrollierbare Hormonstörung

Wir leben in einer Welt, in der chemische Stoffe industriellen Ursprungs allgegenwärtig sind. Und einige von ihnen wirken - unter bestimmten Umständen - auf das Hormonsystem. Dieses Problem ist schwer in den Griff zu bekommen und beschäftigt die europäische Forschung seit mehr als zehn Jahren.

Marisa cornuarietis, Süßwasserschnecke, die vom Forscherteam um Jörg Oehlmann am Institut für Ökologie, Evolution und Diversität der Johann-Wolfgang-Goethe-Universität Frankfurt/Main (DE) untersucht wird. © Institute for Ecology, Evolution and Diversity – Frankfurt
Marisa cornuarietis, Süßwasserschnecke, die vom Forscherteam um Jörg Oehlmann am Institut für Ökologie, Evolution und Diversität der Johann-Wolfgang-Goethe-Universität Frankfurt/Main (DE) untersucht wird. © Institute for Ecology, Evolution and Diversity – Frankfurt
Auswirkungen von Bisphenol A (BPA) auf die Spezies Marisa cornuarietis, gekennzeichnet durch eine Vergrößerung der Geschlechtsdrüsen bei weiblichen Tieren. Das Foto zeigt einen Vergleich zwischen den Uteri der Schnecken: links ein Kontrolltier, rechts ein „Superweibchen“. Die beiden den Uterus bildenden Drüsen sind aufgrund der Exposition gegenüber eines endokrinen Disruptors und seiner östrogenartigen Wirkung erheblich vergrößert. © Institute for Ecology, Evolution and Diversity – Frankfurt
Auswirkungen von Bisphenol A (BPA) auf die Spezies Marisa cornuarietis, gekennzeichnet durch eine Vergrößerung der Geschlechtsdrüsen bei weiblichen Tieren. Das Foto zeigt einen Vergleich zwischen den Uteri der Schnecken: links ein Kontrolltier, rechts ein „Superweibchen“. Die beiden den Uterus bildenden Drüsen sind aufgrund der Exposition gegenüber eines endokrinen Disruptors und seiner östrogenartigen Wirkung erheblich vergrößert. © Institute for Ecology, Evolution and Diversity – Frankfurt

Die Östrogene, wie sie am Ausgang von Kläranlagen zu finden sind, haben Auswirkungen auf die Fauna der Flüsse, da sie vor allem die Fruchtbarkeit der Fische beeinträchtigen, indem sie die Arten verweiblichen. © Shutterstock
Die Östrogene, wie sie am Ausgang von Kläranlagen zu finden sind, haben Auswirkungen auf die Fauna der Flüsse, da sie vor allem die Fruchtbarkeit der Fische beeinträchtigen, indem sie die Arten verweiblichen. © Shutterstock

Die Akte Hormonstörung ähnelt einer polizeilichen Ermittlung.

Das Problem hat inzwischen weltweite Ausmaße erreicht und würde selbst einen Sherlock Holmes zur Verzweiflung bringen: Erdrückende Verdachtsmomente, aber wenig Beweise, zahlreiche Indizien, die aber nicht zusammenpassen und lückenhaft sind, schwer zu identifizierende Opfer - und vor allem unzählige Verdächtige. Endokrine Störung?

Dabei geht es um die Fähigkeit bestimmter chemischer Stoffe, das Hormonsystem zu verändern - unseres, aber auch jenes praktisch aller Tiere. Das Hormonsystem regelt die meisten lebenswichtigen Funktionen des Organismus: die Entwicklung von Fetus und Kind, die Fortpflanzung, aber auch das Immunsystem, also unsere natürlichen Abwehrkräfte. Die Bedrohung ist also durchaus ernst zu nehmen.

Besonders knifflig ist die Sache, weil Hormone als innere Botenstoffe des Organismus bei außerordentlich geringen Konzentrationen wirken. Die endokrinen Disruptoren, die die Hormone entweder imitieren oder ihnen gar entgegenwirken (dann nennt man sie Antagonisten), können also schon in kleinsten Mengen problematisch werden. Nennen wir einige Beispiele: Die verweiblichende Wirkung eines sehr gebräuchlichen Pestizids wurde bei Amphibien bei einer Konzentration nachgewiesen, die in den USA schon im Regenwasser häufig erreicht wird, nämlich 0,1 Millionstel Gramm pro Liter.

Erst vor kurzem zeigte eine Studie, die in den Protokollen der US-amerikanischen Akademie der Wissenschaften erschien, dass 5 ng/l Östrogene (Nanogramm, also 5 Milliardstel Gramm pro Liter!), was in etwa dem entspricht, was man am Abfluss einer Kläranlage findet, schon ausreichen, um innerhalb von nur zwei Jahren den Zusammenbruch einer ganzen Elritzen- Population eines Sees zu bewirken, auch hier durch Verweiblichung bis hin zur Unfruchtbarkeit der Männchen. Studien, die von verweiblichten Fischpopulationen in den Flüssen industrialisierter Länder berichten, gibt es inzwischen zuhauf - von der Seine in Frankreich bis zum Potomac in den USA. Natürlich kann man an der Verbesserung der Abwasserverarbeitung ansetzen - das ist auch der Weg, den das europäische Projekt NEPTUNE verfolgt.

Das Problem ist, dass die Technologien, die für die Eliminierung endokriner Disruptoren aus den Klärwässern erforderlich sind, zwar perfekt beherrscht werden, doch liegt nach Angaben der Forscher dieses Projekts der Preis dafür bei 0,02 bis 0,1 EUR pro Kubikmeter Wasser. Und das ergibt 5 EUR pro EU-Bürger und Jahr.

Schlimmer noch als das Problem der niedrigen Dosierungen ist das des Zusammenspiels der Substanzen. „Es ist das Problem, dass etwas aus dem Nichts entstehen kann", erklärt Jörg Oehlmann, Professor der Abteilung Aquatische Ökotoxikologie an der Universität Frankfurt/Main (DE). „Da haben wir es mit einer neuen Art von Mathematik zu tun, bei der 0 + 0 + 0 = 6 oder 7 ergibt! Anders ausgedrückt: Indem wir Stoffe in einer Konzentration addieren, bei der ihre Aktivität gleich null ist, erhalten wir eine in endokriner Hinsicht absolut aktive Mischung!" Zu diesen beunruhigenden Schlussfolgerungen kam das über das 5. Rahmenprogramm finanzierte Forschungscluster CREDO - Cluster of Research into Endocrine Disruption in Europe -, an dem der deutsche Forscher beteiligt war. Die verfahrenstechnische Konsequenz daraus ist, dass es nicht ausreicht, an einer einzelnen verdächtigen Substanz zu forschen, denn es ist gut möglich, dass sie sich im Zusammenwirken mit anderen Stoffen als noch viel aktiver erweist.

Eine weitere beunruhigende Eigenschaft der Hormone ist, dass diese manchmal nur in bestimmten Lebensabschnitten aktiv sind. Der Zeitraum, in dem sich ein Kind entwickelt, vor allem im Uterus, scheint besonders problematisch zu sein und steht zu allem Überfluss mit bedeutenden verzögerten Konsequenzen (die erst mehrere Jahrzehnte nach der Exposition beobachtet werden) oder gar Generationen überschreitenden Wirkungen in Zusammenhang: „Wir müssen an den Fall des Östrogens Diethylstilbestrol (DES) erinnern, das in den 1960er Jahren als Antiabortivum eingesetzt wurde", gibt Jan-Åke Gustafsson vom Karolinska Institutet (SE) zu bedenken. Er koordiniert das europäische Projekt CASCADE, das sich mit den Risiken im Lebensmittelbereich beschäftigt, die von endokrinen Disruptoren ausgehen. „Diese Substanz erbrachte gute Ergebnisse und zeigte keine schädlichen Wirkungen auf die Mütter, aber sie prädestinierte ihre Töchter für Vaginalkrebs!

Das hat sich in der Folge eindeutig gezeigt. Und man stellte bei bestimmten Tieren analoge Wirkungen zum Prostatakrebs fest." Dies sind Besonderheiten, die das Misstrauen vieler Forscher gegenüber bestimmten Tests erklären, die von der Industrie durchgeführt werden, um die Unschädlichkeit dieser Produkte zu beweisen. Ein Beispiel: Bei einer kürzlich in Dänemark durchgeführten Studie wurden 26 freiwillige junge Männer mit Sonnencreme behandelt, die Phtalate enthält, einen umstrittenen Wirkstoff. Nach einer Woche wurden die Phtalate zwar im Blut der Probanden nachgewiesen, aber es war zu keiner Veränderung der Hormonzusammensetzung gekommen.

Es folgten triumphierende Pressemeldungen vom American Chemical Council, einer USamerikanischen Berufsorganisation. So weit, so gut. Aber man kann auch nicht darüber hinwegsehen, dass sich eine solche Studie weder mit Synergien noch mit Langzeitwirkungen einer chronischen Exposition noch mit den Besonderheiten der ersten Entwicklungssta dien (in der Schwangerschaft) befasst. „Wir wissen, dass das ein Problem ist", beharrt Jörg Oehlmann. „Spermienzählungen, die vor kurzem bei jungen Deutschen durchgeführt wurden, bestätigen einen kontinuierlichen und sehr beunruhigenden Rückgang der männlichen Fruchtbarkeit. Und man beobachtet immer zahlreichere Fälle von Brustkrebs, von dem eine neue Studie zeigte, dass er mit einer überdurchschnittlichen Östrogenaktivität in Zusammenhang steht. Die vor zehn Jahren begonnenen Forschungsbemühungen dürfen keinesfalls nachlassen und die Wissenschaft muss genügend Zeit erhalten, um Beweise zusammenzutragen." Aus der Sicht der Industrie spricht Gerhard Nohynek, ein für Sicherheitsfragen zuständiger Wissenschaftler bei L'Oréal von einer „Hexenjagd nach endokrinen Disruptoren, die seit 15 Jahren andauert, Millionen um Millionen verschlingt und keine Ergebnisse bringt." In diesem Zusammenhang suchen mehrere europäische Forschungsprogramme nach neuartigen Methoden, um die Probleme zu ermitteln.

So wird sich das im Mai 2008 gestartete Projekt REEF - Reproductive Effects of Environmental Chemicals in Females mit dem Schaf beschäftigen, das fortpflanzungstechnisch dem Menschen relativ ähnlich ist. „Wir bringen Schafe auf eine Weide, die mit Klärschlamm gedüngt wurde (der ein großes Spektrum an synthetischen Substanzen enthält) und eine Vergleichsgruppe auf eine nicht behandelte Weide", erklärt Paul Fowler, Koordinator des Projekts und Spezialist für Reproduktionsphysiologie an der Universität Aberdeen (UK). „Dann werden wir die Unterschiede sowohl bei den Erwachsenen, den Jungtieren als auch den Feten beobachten." Ein guter Weg, sich auf die globale Umweltbelastung und nicht nur auf einzelne Stoffe zu konzentrieren. Dieses Projekt steht mit zwei anderen Projekten in Zusammenhang: CONTAMED - Contaminant Mixtures and Human Reproductive Health, das sich speziell mit dem Problem der Mischungen beschäftigt, und DEER - Developmental Effects of Environment on Reproductive Health -, das sich der männlichen Fruchtbarkeit, dem Pubertätsalter und der Entwicklung von Fettleibigkeit im Zusammenhang mit der endokrinen Störung widmet.

Europa hat auch das Exzellenznetzwerk (Network of Excellence - NoE) CASCADE eingerichtet, das sich bereits seit vier Jahren mit möglichen Problemen durch Kontaminierung von Lebensmitteln beschäftigt. „Die Ernährung ist meiner Ansicht nach der Hauptweg, über den der Mensch endokrinen Störungen ausgesetzt ist", meint Professor Jan-Åke Gustafsson, der Koordinator des Netzes. „Natürlich dürfen wir die transkutanen oder respiratorischen Wege nicht vernachlässigen, aber die Nahrungsmittel, vor allem industriellen Ursprungs, und in geringerem Ausmaß auch das leichter zu kontrollierende Trinkwasser sind die Hauptzugangspforten zum menschlichen Organismus." Um auf das Problem der Substanzenvielfalt einzugehen, setzen die Forscher von CASCADE auf Kernrezeptoren. Dabei handelt es sich um Proteine aus der Zellkernwand, die durch die meisten Substanzen aktiviert werden, die eine hormonelle Wirkung zeigen. Mit anderen Worten, ein gutes Ziel für die Ausarbeitung vorbereitender, allgemeiner Tests, die man dann im Fall einer positiven Reaktion vertiefen kann, um den oder die Schuldigen dingfest zu machen. „Wir haben viel Aufwand betrieben, um zufriedenstellende Tests zu entwickeln, die wir derzeit bei zwei besonderen Kategorien von Nahrungsmitteln anwenden: Babynahrung und Brot", erklärt Professor Gustafsson. Die ersten Ergebnisse bei Babynahrung sind eher beruhigend.

Gewiss, man findet große Mengen aktiver Substanzen, die sogenannten Phytoöstrogene, die von dem starken Sojagehalt dieser Nahrungsmittel herrühren. „Aber in Wirklichkeit gibt es zwei Arten von Kernrezeptoren, ERα und ERβ (für Estrogen Receptor alpha und beta)", erklärt Professor Gustafsson. „Nur der erste, also α, ist in der Lage, pathologische endokrine Aktivitäten auszulösen. β wird eher mit Schutzmechanismen in Verbindung gebracht. Und vor allem letzterer wird bei Nahrungsmitteln für Babys aktiviert. Aber das sind natürlich nur vorläufige Ergebnisse." Sie stünden allerdings im Einklang mit der geringen Prävalenz von Brust-, Darmund Prostatakrebs in Asien, wo der Soja- Konsum höher ist als in Westeuropa. Bei den Versuchen mit Brot ist es noch zu früh, um Schlussfolgerungen zu ziehen.

Von CASCADE entwickelte Tests für Industriebetriebe und Behörden werden die Palette der zur Verfügung stehenden Maßnahmen erweitern, die nach und nach eingerichtet werden, um die öffentliche Gesundheit vor der endokrinen Gefahr zu schützen. Allerdings wird es noch lange dauern, bis Wissenschaftler in der Lage sein werden, echte Risikoanalysen zu erstellen. Sowohl politische als auch industrielle Entscheidungsträger müssen also noch viele Jahren mit den Unsicherheiten in Bezug auf hormonelle Störungen umgehen - und das in einem Umfeld, in dem mit der REACH-Richtlinie (REACH steht für Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) die Beweislast für die Unbedenklichkeit von chemischen Substanzen zunehmend auf die Industrie verlagert wird. Und die sieht die Mehrkosten, die durch die erforderlichen Vorsichtsmaßnahmen auf sie zukommen, mit sehr gemischten Gefühlen.

Yves Sciama


TOP

Mehr Wissen

Einige Verdächtige...

Seit Beginn des Industriezeitalters brachte die Menschheit nahezu 100 000 neue synthetische chemische Substanzen in Umlauf. Davon war nur ein sehr geringer Anteil Gegenstand eingehender Studien: Wahrscheinlich erwarten uns also noch viele weitere Überraschungen. Die wenigen nachstehend aufgeführten Substanzen haben jedoch nachweislich eine endokrine Wirkung. Aber Vorsicht: Endokrine Wirkung heißt nicht automatisch Gefahr für die Gesundheit. Es kommen noch andere Kriterien ins Spiel, vor allem die Dauer der Exposition.

  • Dioxine sind Substanzen, die hauptsächlich bei industriellen Prozessen entstehen: Müllverbrennung, Metallverarbeitung, Herstellung von Papiermasse.
  • Bisphenol A findet sich in zahlreichen Kunststoffen und machte kürzlich deshalb von sich reden, weil es bei der Herstellung bestimmter Babyfläschchen verwendet wird. Die Substanz könnte, vor allem durch Einwirkung von Wärme, in die Milch gelangen.
  • Phtalate sind in der Kunststoffherstellung weit verbreitet, vor allem bei Kunststoffen für Nahrungsmittel oder bei bestimmten Kinderspielzeugen. Mehrere Studien zeigten bereits ihre Wirkung, vor allem auf Nager.
  • Flammenhemmende Bromverbindungen (Brome Flame Retardants) werden zum Feuerschutz in bestimmten Textilien und Elektrogeräten verwendet. Trotz nachgewiesener endokriner Wirkung ersetzen sie jetzt häufig PCB-Substanzen, die ebenfalls bereits als endokrine Disruptoren bekannt sind.

Viele Pestizide haben eine hohe endokrine Wirkung. Dies gilt für DDT und Atrazin, aber auch für eine große Anzahl anderer Substanzen. Eine endokrine Aktivität schließt natürlich andere, möglicherweise schwerere Formen der Toxizität nicht aus.



Europa und die endokrine Störung

Seit der internationalen Konferenz in Weybridge (UK) im Jahre 1996, an der Wissenschaftler aus Europa, Japan, den USA, der OECD und der WHO teilnahmen und die gemeinhin als der Ausgangspunkt der Mobilisierung gegen endokrin wirksame Substanzen gesehen wird, hat Europa kontinuierliche Fortschritte bei diesem heiklen Problem gemacht. Im Jahre 1999 wurde eine Gemeinschaftsstrategie für Umwelthormone mit kurzfristigen, mittelfristigen und langfristigen Maßnahmen verabschiedet, die unter folgender Internetadresse nachgelesen werden kann: ec.europa.eu/environment/ endocrine/documents/comm1999_en.htm.

Eine Vielzahl von Forschungsprojekten wurde und wird unterstützt (eine vollständige Liste findet sich unter ec.europa.eu/research/ endocrine/index_en.html). Eine vorläufige Liste mit mehr als 500 vorrangig zu prüfenden Substanzen wurde inzwischen aufgestellt und wird vorab untersucht. Außerdem finden Absprachen und ein konstanter Informationsaustausch auf internationaler Ebene statt, insbesondere mit der amerikanischen Environment Protection Agency (EPA), der WHO und dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen UNEP.


TOP

Mehr Wissen