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Hormonell wirkende Chemikalien

Hormone gehören zu den wichtigsten Substanzen menschlicher und tierischer Organismen. Sie steuern Organfunktionen, Entwicklungs- und Fortpflanzungsprozesse. Sie beeinflussen lebenslang körperliche Gesundheit und psychische Entwicklung sowie die Reifung. Hormone gehören zu den Stoffen mit der höchsten biologischen Aktivität, d.h. es werden sehr geringe Konzentrationen benötigt, um eine Wirkung zu erzielen. Mit der Herstellung und Verbreitung von synthetischen Substanzen sind absichtlich und unabsichtlich Stoffe in die Umwelt gelangt, die in den Hormonhaushalt (endokrines System) von Mensch und Tier eingreifen.

Reproduktionsstörung und Umweltchemikalien

Fast alle heutzutage lebenden Menschen haben in ihrem Körper mindestens 500 Chemikalien, die es vor 70 Jahren noch nirgends gab. Die Auswirkung auf Umwelt oder Organismen ist für die einzelnen Substanzen oder auch Substanzmischungen weitgehend ungeklärt. Berichte über auftretende Anomalien der Fortpflanzungsorgane bei Mensch und Tier lassen vermuten, dass Umweltchemikalien das Hormonsystem von Organismen stören können. Einige Untersuchungen bestätigen (zumindest teilweise) diese Annahme.

Beobachtungen bei frei lebenden Tieren in Amerika und Europa ergaben Hinweise auf eine gestörte reproduktive Entwicklung.

Schon in den siebziger Jahren wurde festgestellt, dass das Insektizid DDT und das nahe verwandte Metoxychlor im Körper von Wirbeltieren eine östrogenähnliche Wirkung haben, d.h. dass eine Verweiblichung von männlichen Organismen auftrat.
Anfang der siebziger Jahre wurde in den USA bei Heringsmöwen eine außergewöhnliche Geschlechtsverschiebung (Zunahme der Zahl der Weibchen) festgestellt. Diese Verschiebung des Geschlechterverhältnisses wurde auf eine Verweiblichung der männlichen Embryonen zurückgeführt.
Experimente an Eiern mit PCBs sowie an Vögeln mit DDT führten zu einer Geschlechtsumwandlung. So hat mit großer Wahrscheinlichkeit die Exposition mit DDT bei den Möwen sowohl an den großen Seen in den USA als auch an der kalifornischen Küste zu den jeweils beobachteten Verweiblichungen von männlichen Tieren geführt.
Feldstudien in Großbritannien belegen einen eindeutigen Zusammenhang zwischen hohen Konzentrationen von PCBs im Wasser und dem Rückgang des Fischotters.
Es gibt Fortpflanzungsstörungen (Reproduktionsstörungen) von Alligatoren am Apopka-See in Florida. Der Apopka-See wurde durch Pestizide wie Dicofol und DDT verschmutzt.
Meeressäuger, die am Ende der Nahrungskette stehen, sind besonders stark mit Schadstoffen belastet. Seehunde, Seelöwen und Beluga-Wale leiden unter Fortpflanzungsstörungen.
In Großbritannien stellten Wissenschaftler fest, dass männliche Regenbogen-Forellen, die an mit Nonylphenolen verunreinigten Abwässern von Kläranlagen ausgesetzt wurden, das dotterbildende Protein Vitellogenin produzierten. Dieses Eiweiß wird normalerweise nur von Weibchen produziert.
Etwa 40 Wasserschneckenarten sind durch den Einsatz von Tributylzinn (TBT), das in bewuchshemmenden Antifoulingmitteln für Schiffsrümpfe enthalten ist, vom Aussterben bedroht. TBT wird im Fluss- und Meereswasser ausgewaschen und ist heute in wirksamen Konzentrationen im Wasser nachzuweisen. TBT löst eine Vermännlichung der Schnecken aus.
Seit einiger Zeit wird über männliche und weibliche Störungen der Reproduktion beim Menschen berichtet. Länder, die seit längerem ein Krebsregister führen, beobachten eine signifikante Zunahme von Hoden- und Prostatakrebs.
Einige Untersuchungen belegen in verschiedenen zentraleuropäischen und skandinavischen Ländern seit den 50er Jahren einen gering aber signifikant gesunkenen Anteil der Knaben an den Neugeborenen.
Einige Untersuchungen stellen verringerte Spermienzahlen bei Männern fest.
Brustkrebserkrankungen haben vor allem in industrialisierten Ländern seit 1930 um rund 1-2% jährlich zugenommen.

Abb.: Hodenkrebstrends in alters-standardisierten Fallraten in Krebsregistern von 10 Ländern (aus Umweltberatung Bayern 1997; aus: Adami et al. 1994)

Chemikalien, die eine Wirkung auf das Hormonsystem entfalten, können sehr unterschiedliche Wirkungsorte (Zielgewebe) und Wirkungsmechanismen haben. Hormonelle Wirkungen finden u.a. in Fortpflanzungsorganen, Leber, Niere, Nebenniere, Immunsystem, Herz- Kreislaufsystem oder Knochen statt.

Neben natürlichen Stoffen können Fremdsubstanzen die Hormonsynthese, die Ausschüttung, den Transport, die Wirkung, den Metabolismus sowie die Ausscheidung von Hormonen beeinflussen oder die Hormonwirkungen nachahmen.

Hormone können sich an die Rezeptoren binden. Fremdstoffe (Antagonisten) können sich ebenso an die Rezeptoren binden und verhindern so den Transport von Hormonen.

Bei einer Exposition von Umweltchemikalien sind nicht nur die Art der Substanz und die Dosis wichtig, sondern auch der Zeitpunkt. Durch die Belastung von Nahrungsmitteln mit kaum abbaubaren, fettlöslichen synthetischen Substanzen wie DDT oder PCB werden Schadstoffe angereichert und schädigen demzufolge die Gesundheit. Die Folgen sind insbesondere deutlich bei Tieren, die am Ende der Nahrungskette stehen wie Seehunde oder Wale.

Hormone haben nicht nur eine direkte Auswirkung auf den Organismus. Geringe Dosierungen können schädigend wirken, wenn die Exposition zu einem kritischen Zeitpunkt in der Entwicklungsphase stattfindet. Vorgeburtliche Exposition von hormonstörenden Substanzen kann unter Umständen Wirkung (z.b. Fortpflanzungsstörungen) erst nach der Pubertät, möglicherweise also Jahrzehnte später, zeigen.

Die Wirkungen sind oft irreversibel; eine kurzzeitige Schadstoff-Exposition während einer sensiblen Phase kann für das gesamte Leben prägen.

Welche hormonaktiven Stoffe stehen in der Diskussion?

Chemische Stoffe mit "hormonähnlicher" Wirkung, die in der Umwelt vorzufinden sind und in der Diskussion stehen, das Hormonsystem möglicherweise zu beeinflussen, sind in unterschiedliche Gruppen aufzuteilen:

Natürliche Hormone, die durch Ausscheidungen von Mensch und Tier in die Umwelt geraten. Diese Stoffe sind schon immer in die Umwelt abgegeben worden und deshalb nicht von Bedeutung.
Natürliche Pflanzeninhaltsstoffe, die eine hormonähnliche Wirkung haben oder enzymatische Hormonsysteme hemmen bzw. fördern. Pflanzen mit Inhaltsstoffen östrogener Wirkung, d.h. Wirkung auf weibliche Hormone, sind z.B. Hülsenfrüchte und Getreide. Verzehr von Sojabohnenprodukten hat bei Frauen vor der Menopause zu antiöstrogenen Effekten geführt, bei Frauen nach der Menopause eher zu östrogenen Effekten. Die ausschließliche Nahrung von Säuglingen auf Sojaeiweißbasis hat bisher keinen nachteiligen Einfluss auf die Entwicklung erkennen lassen. Diese Pflanzen sind von jeher in der Natur vorhanden. Isolierte Pflanzeninhaltsstoffe können eine andere Wirkung entfalten oder haben eine andere Bioverfügbarkeit, als wenn sie als Pflanzenbestandteil zusammen mit der Pflanze verwertet werden.
Synthetische Industriechemikalien wie Bisphenol-A zur Herstellung von Innenlacken für Konservendosen und des Kunststoffes Polycarbonat. Phthalsäureester als Weichmacher für Kunststoffe, Alkylphenole in kosmetischen Mitteln. Cadmium, Blei, Nonylphenole aus Gewerbe und Industrie. Bestandteile oraler Kontrazeptiva. Pestizide in Land- und Forstwirtschaft. Ein Teil dieser Substanzen ist persistent, d.h. in der Umwelt schwer abbaubar. Derzeit sind rund 200 Stoffe bekannt, die hormonelle Regelkreise stören oder unterbrechen können.

Die Tabelle stellt einige Chemikalien vor, die als hormonaktive Substanz identifiziert sind oder als hormonaktiv verdächtig sind.

Stoffe mit nachgewiesener oder vermuteter östrogener Wirksamkeit
Pestizide mit Verdacht auf unerwüschte östrogene Wirksamkeit	Aldrin, Atrazin, Chinalphos, 2,4-Dichlorphenol, Dicofol, DDT, Dieldrin, Endosulfan, Heptachlor, Hexachlorcyclohexan (-HCH und Lindan), Kepon (Chlordecon), Methoxychlor, Mirex, Phosmet, Toxaphen
Industrie- und andere Chemikalien mit Verdacht auf unerwünschte Östrogenwirkung	Alkylphenole (4-Nonylphenol, 4-Octylphenol), Benzophenon, Bis-(2-ethylhexyl)adipat (DEHA), Bisphenol A, Bisphenol A-dimethacrylat, Butylbenzol, t-Butylhydroxyanisol, Nitrotoluol, Phenolrot, Phtalate (Butylbenzylphtalat, Di-n-butylphtalat), Polychlorierte Biphenyle, Polychlorierte Hydroxybiphenyle
Phytoöstrogene (Auswahl)	Butin, Citral, Coumestrol, Daidzein, Formononetin, Genistein, Luteolin, Naringenin, Panoferol, Quercetin, Tetrahydrocannabiol
Mykotoxine mit Östrogenwirkung	Zearalenon, - und -Zearalenol
aus: Bundesgesundheitsblatt 8/98

Zwei Beispiele der Verbreitung hormonaktiver Substanzen in der Umwelt:

1. Nonylphenole in Bayerischen Gewässern

Das 4-iso-Nonylphenol und dessen Derivate wie Bisphenol-A finden breite Anwendung in Gewerbe und Industrie, in der metallverarbeitenden - und Textilindustrie, als Zusatzstoffe in Farben, Pestiziden, Wasch- und Reinigungsmitteln. In Deutschland werden mehr als 35.000 Tonnen pro Jahr produziert. Für diese Chemikalien ist eine östrogene Aktivität nachgewiesen, sie sind schwer abbaubar, haben eine hohe Persistenz. Mittlerweile treten diese Verbindungen fast überall in der Umwelt in messbaren Konzentrationen auf.

Untersuchungen an Bayerischen Oberflächengewässern in den Jahren 1995-1997 haben gezeigt, dass die Mehrheit der Fließgewässer mit Nonylphenol verunreinigt ist. Die maximale Konzentration von 0,21 Milligramm Nonylphenol pro Liter (mg/l) wurde in der Isar gefunden. Der Nonylphenol-Mittelwert aller untersuchten Fließgewässer war 0,034 mg/l.

Neben einer hormonellen Wirkung sind Nonylphenole im aquatischen Bereich hoch toxisch. Im Reproduktionstest bei Daphnia Magna (Wasserfloh) liegt für Nonylphenole die NOEC (no observed effect concentration) bei 0,001 mg/l. Nach den bayerischen Untersuchungen sind die Konzentrationen in den Fließgewässern in erster Linie auf punktförmige Einleitungen der Kläranlagen zurückzuführen. Die Hauptmenge des in Kläranlagen eingeleiteten Nonylphenols wird mit einem Anreicherungsfaktor zwischen 103 und 104 am Klärschlamm adsorbiert.

Durch Ausbringung von Klärschlamm und/oder von Pestiziden ist die Nonylphenolkonzentration im Grundwasser, aus dem auch das Trinkwasser gewonnen wird) vergleichbar mit der in Fließgewässern.

Ab 1987 sollte durch Selbstbeschränkung der deutschen Industrie auf eine Verwendung von Nonylphenolethoxylaten in Haushaltsreinigern verzichtet werden. Bis Ende 2000 sollte in ganz Europa diese Substanz ersetzt werden.

2. Pestizide in der Nahrung

Ein Teil der in der Tabelle aufgelisteten Organochlor-Pestizide, wie z.B. die Insektizide DDT, HCH oder Lindan, sind wegen ihrer Fettlöslichkeit und Persistenz in der Nahrungskette gegenwärtig. Wegen seiner Gefährlichkeit ist in Deutschland der Einsatz von DDT schon seit 1972 und von HCH seit 1977 verboten. Diese Pestizide werden jedoch noch immer produziert und exportiert. Trotz Einsatz- oder Teileinsatzverbot sind messbare HCH-, Lindan- oder DDT-Konzentrationen in fast allen fetthaltigen tierischen Nahrungsmitteln vorhanden.

Momentan ist eine Aufnahme von ubiquitären (in der Umwelt allgegenwärtigen) persistenten Pestiziden bei Mensch und Tier kaum vermeidbar.

Demgegenüber gibt es viele weniger persistente Pestizide, die trotz einer (möglichen) hormonellen Wirkung uneingeschränkt in der konventionellen Landwirtschaft eingesetzt werden. Als Rückstände in Lebensmitteln (und im Trinkwasser) ist eine Gesundheitsgefährdung der VerbraucherInnen nicht ausgeschlossen. Die am häufigsten nachgewiesenen Pestizidrückstände in Obst und Gemüse sind die Fungizide (Anti-Schimmelmittel) Dithiocarbamate und Vinclozolin. Pestizid-Rückstandsuntersuchungen des Landesuntersuchungsamtes Nordbayern ergaben im Jahr 1997, dass in 79% der Lebensmittelproben Dithiocarbamate und in 36% der Proben Vinclozolin nachweisbar waren. Bundesweite Untersuchungen wiesen in 56% der Erdbeerproben Vinclozolin nach.

Zu den Dithiocarbamaten gehören die Wirkstoffe Mancozeb, Maneb, Zineb und Ziram. Alle stehen im Verdacht, u.a. toxisch auf das Hormonsystem (reprotoxisch) zu wirken. Bei Vinclozolin ist nachgewiesen, dass die Abbauprodukte reprotoxisch sind.

Durch den Pestizideinsatz in der konventionellen Landwirtschaft werden Pestizidrückstände in Lebensmitteln als unvermeidbar gesehen und vom Gesetzgeber akzeptiert.

Was ist zu tun?

Der Einsatz und die Produktion von persistenten hormonaktiven Pestiziden sollte aus Vorsorge verboten werden.
Synthetische Substanzen, die letztendlich absichtlich oder unabsichtlich in die Umwelt gelangen, sollten intensiver als bisher auf Verbleib, Abbaubarkeit und Auswirkung auf die Natur erforscht werden.
Parallel dazu sollten so schnell wie möglich umweltschädliche Produkte und Produktionsverfahren durch schadstofffreie bzw. schadstoffarme Produkte und Produktionsverfahren ersetzt werden.
Durch den Kauf von Lebensmitteln aus biologischer Produktion können die VerbraucherInnen eine Reduzierung der Schadstoffaufnahme und -verbreitung bewirken. Der Einsatz von Pestiziden und Klärschlamm ist im biologischen Landbau untersagt.
Durch den Kauf von nachhaltig erzeugten, möglichst natürlichen Produkten und Gütern aus wenig umweltschädlicher Produktion, sollte die Schadstofffracht in der Natur begrenzt werden.

Margriet Samwel
aus unserer Mitgliederzeitschrift Umweltnachrichten Ausgabe: 81/99

Weiterführende Literatur