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Gesundheit|Medizin

Chemikaliengemische beeinträchtigen Ungeborene

Fötus
Das Gehirn eines Fötus im Mutterleib reagiert sensibel auf Schadstoffe. © Vladimir Zotov/ iStock

Viele Chemikalien, denen wir in unserem Alltag ausgesetzt sind, beeinflussen unseren Körper, indem sie eine ähnliche Wirkung entfalten wie Hormone. Forscher haben nun in einer Kombination aus epidemiologischen und experimentellen Studien untersucht, wie sich Gemische solcher Schadstoffe auf die Gehirnentwicklung ungeborener Kinder auswirken. Ihr Ergebnis: Auch bei Belastungen, die unterhalb der Grenzwerte für jede einzelne Chemikalie liegen, kann die Mischung das Risiko für Probleme wie Sprachentwicklungsstörungen und Autismus erhöhen.

Pestizide, Weichmacher, Schwermetalle: Täglich nehmen wir auf verschiedenen Wegen eine Vielzahl von Industriechemikalien auf. Sie erreichen uns über unsere Atemluft, das Trinkwasser oder unsere Nahrung. Manche davon zählen zu den sogenannten hormonaktiven endokrinen Disruptoren (EDC). Da sie ähnliche Wirkungen entfalten wie Hormone, können sie schon in geringen Mengen unsere Körperprozesse beeinflussen, darunter auch die Genregulation. Grenzwerte gibt es jeweils für die einzelnen Chemikalien. Wie sich die Kombination verschiedener EDCs auf uns auswirkt, wurde allerdings bislang wenig berücksichtigt.

Chemikalien-Mix im Urin von Schwangeren

Ein Team um Nicolò Caporale vom Europäischen Institut für Onkologie in Mailand hat nun untersucht, wie sich das Gemisch verschiedener Umweltchemikalien auf die Hirnentwicklung ungeborener Kinder auswirkt. „Die Einzigartigkeit dieses umfassenden Projekts besteht darin, dass wir Bevölkerungsdaten mit experimentellen Studien verknüpft und diese Informationen dann genutzt haben, um neue Methoden für die Risikobewertung von Chemikaliengemischen zu entwickeln“, sagt Co-Autor Carl-Gustaf Bornehag, von der Universität Karlstad in Schweden.

Im epidemiologischen Teil der Studie nutzten die Forscher Daten aus einer schwedischen Kohortenstudie, die Mutter-Kind-Paare von der Schwangerschaft bis zum Grundschulalter des Kindes begleitet. Von insgesamt 1874 Müttern identifizierten sie jene, deren Kinder mit 2,5 Jahren weniger als 50 Wörter sprechen konnten – ein Definitionsmerkmal für eine sprachliche Entwicklungsstörung. Anschließend untersuchten die Forscher Blut- und Urinproben, die bei den Müttern in der zehnten Schwangerschaftswoche genommen worden waren, auf den Gehalt von 15 verschiedenen EDCs. Die Chemikalienkombinationen, die bei den Müttern der sprachlichen Spätentwickler verstärkt nachweisbar warenstuften sie zur weiteren Untersuchung als potenziell schädlichen Mix dieser Chemikalien ein.

Unter den Chemikalien, die die Forscher im Urin der Schwangeren nachwiesen, befanden sich unter anderem verbreitete Zusatzstoffe von Kunststoffen wie Bisphenol-A und Phthalate, sowie das in Kosmetikprodukten und Desinfektionsmitteln verwendete Triclosan. Um herauszufinden, wie genau sich die Kombination dieser Chemikalien auf das Gehirn auswirkt, nutzten die Forscher sogenannte Hirnorganoide. Dabei handelt es sich Gehirnmodelle im Miniaturformat, die aus menschlichen Stammzellen gezüchtet wurden. Diese setzten Caporale und sein Team verschiedenen Konzentrationen der fraglichen Chemikalien aus. Zusätzlich führten sie ähnliche Experimente an Kaulquappen und Zebrafischen durch.

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Viele Ungeborene mit schädlicher Exposition

Auf diese Weise identifizierten die Forscher molekulare Angriffspunkte und Mechanismen, wie der Chemikalien-Mix die Hirnentwicklung beeinflussen kann. „Wir haben festgestellt, dass das Gemisch die Regulierung von Genen stört, die mit Autismus in Verbindung gebracht werden, die Differenzierung von Neuronen behindert und die Funktion der Schilddrüsenhormone im Nervengewebe verändert“, sagt Caporales Kollege Giuseppe Testa. Anhand der experimentellen Studien identifizierten die Forscher Grenzwerte, ab denen die Kombination der Chemikalien toxische Eigenschaften zeigt. Diese liegen unterhalb der Grenzwerte, die für die einzelnen Stoffe festgelegt wurden.

Im letzten Schritt glichen die Forscher die neu ermittelten Grenzwerte noch einmal mit den gemessenen Konzentrationen in den Blut- und Urinproben der Schwangeren ab. „Wir fanden heraus, dass bis zu 54 Prozent der Kinder pränatale Expositionen aufwiesen, die über den experimentell abgeleiteten bedenklichen Werten lagen“, schreiben die Autoren. Kinder mit hoher Exposition hatten demzufolge gegenüber Kindern mit niedriger Exposition ein 3,3fach erhöhtes Risiko für Sprachentwicklungsstörungen.

Methodische Schwächen

„Die Studie bietet einen interessanten Ansatz, um epidemiologische Daten mit der Toxikologie zusammenzubringen“, kommentiert Marcel Leist, Professor für In-vitro-Toxikologie und Biomedizin an der Universität Konstanz. „Epidemiologische Daten allein liefern immer nur korrelative Zusammenhänge. Die Einbeziehung von In-vitro-Systemen – wie hier am Beispiel von Gehirnorganoiden, Kaulquappen und Fischen gezeigt – könnte hier bessere Hinweise auf kausale Zusammenhänge geben.“

Allerdings weise die Studie methodische Schwächen auf. So fehlen laut Leist beispielsweise Validierungstests, die sicherstellen, dass die beobachteten Effekte tatsächlich auf den Chemikalien-Mix und nicht doch auf einzelne Komponenten zurückzuführen sind. Auch die Feststellung, dass 54 Prozent der Kinder aus der untersuchten Kohorte potenziell gefährlichen Mengen an EDCs ausgesetzt waren, kann Leist anhand der Daten nicht nachvollziehen. „Es ist nicht klar, ob wirklich alle Kinder mit Sprachstörung mit den hohen Werten korreliert werden konnten, und die angewandte Methodik erlaubt diese Schlüsse nicht“, sagt er. „Meines Erachtens kann die Studie keine quantitativen Aussagen über menschliche Gefährdung machen. Es stößt die Diskussion aber natürlich weiter an.“

Quelle: Nicolò Caporale (Europäisches Institut für Onkologie, Mailand, Italien) et al., Science, doi: 10.1126/science.abe8244

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