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ÖSTROGEN IN DER UMWELT

In Florida fragt sich ein Wildtierbiologe, warum Alligatoreier nicht schlüpfen und warum so viele männliche Alligatoren ungewöhnlich kleine Phallus haben.

In Dänemark stellt ein Endokrinologe fest, dass die Spermienzahl bei Männern in den letzten fünf Jahrzehnten weltweit drastisch gesunken ist, während sich die Zahl der Hodenkrebsarten verdreifacht hat.

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In Boston kann eine Zellbiologin nicht herausfinden, warum ihre Experimente mit Brustkrebszellen plötzlich nicht mehr funktionieren.

Diese unterschiedlichen Beobachtungen mögen in keinem Zusammenhang stehen, aber eine wachsende Zahl von Forschern vermuten, dass sie Teil eines aufkommenden globalen Problems sind. Wissenschaftler wissen, dass bestimmte industrielle Verbindungen, Pestizide und Kunststoffe, die das weibliche Hormon Östrogen nachahmen, ihren Weg in die Nahrungs- und Wasserversorgung finden. Es besteht die Besorgnis, dass diese östrogenähnlichen Schadstoffe die Fortpflanzungsorgane von Mensch und Tier in Unruhe versetzen könnten.

Gesundheitsbehörden warnen schnell, dass keine Forschung einen direkten Ursache-Wirkungs-Zusammenhang zwischen Reproduktionsproblemen bei Menschen und diesen Östrogen-imitierenden Chemikalien nachgewiesen hat – von denen viele heute in der Umwelt allgegenwärtig sind.

Aber eine Konstellation von Laborexperimenten, Wildtierstudien und Humanstudien liefert Indizien dafür, dass Östrogene in der Umwelt eine Gefahr darstellen, und mehrere Bundesbehörden nehmen das Thema ernst.

'Was wir wissen ist, dass es viele Chemikalien gibt, darunter auch einige in der Umwelt, die wie weibliche Sexualhormone wirken können', sagte John A. McLachlan, Leiter des Labors für Reproduktions- und Entwicklungstoxikologie am National Institute of Environmental Health Sciences ( NIEHS). 'Einige sind schwache Östrogene und andere sind stark.'

Anfang dieses Monats hat das NIEHS, eine Zweigstelle der National Institutes of Health, eine große Konferenz über Umweltöstrogene gesponsert, an der Vertreter der Food and Drug Administration, der Environmental Protection Agency und des Fish and Wildlife Service zusammen mit 300 Krebsforschern teilnahmen. Wildbiologen und Mediziner aus der ganzen Welt.

'Dies ist möglicherweise ein sehr ernstes und wichtiges Problem', sagte Pentti Siiteri, ein Endokrinologe der University of California-San Francisco und ein Pionier auf dem Gebiet der Östrogenchemie, der an der Konferenz teilnahm. „Wissenschaftlich ist das Schadenspotenzial dieser {Umwelt}-Östrogene immer noch nicht wirklich bekannt. Aber das Potenzial für alle Arten von Fortpflanzungsproblemen ist so groß, dass wir, bei Gott, dieses Problem lösen müssen.“

Bundesbeamte sagten, dass, wenn die Beweise überzeugen, dass Östrogene aus der Umwelt ein Gesundheitsrisiko darstellen, Behörden wie die EPA neue Vorschriften entwickeln müssen, um die Exposition der Menschen gegenüber den schädlichen Verbindungen zu minimieren. Aber es wird schwierig sein, die Schuldigen zu fingern, weil die chemische Familie der Östrogene so vielfältig ist. Einige Varianten sind so stark, dass winzige Dosen eine stärkere Wirkung haben als viel größere Dosen schwächerer Östrogene. Östrogene haben auch andere Wirkungen auf Föten als auf Erwachsene. Wissenschaftler sagten außerdem, dass es „gute“ Östrogene und „schlechte“ Östrogene in der Umwelt geben könnte, wobei gute Östrogene tatsächlich vor Krebs schützen.

Östrogene als Schadstoffe

Wissenschaftler wissen seit Jahrzehnten, dass das Sexualhormon Östrogen die Entwicklung der männlichen und weiblichen Geschlechtsorgane beim Fötus stimuliert und später den Fortpflanzungszyklus bei Frauen orchestriert. Sie wissen auch, dass einige Medikamente und sogar einige Industriechemikalien die Wirkung von Östrogen auf den Körper nachahmen können und dass hohe Dosen dieser Verbindungen tiefgreifende Auswirkungen auf die Gesundheit haben können.

Das klassische Beispiel ist Diethylstilbestrol oder DES. Das östrogenähnliche Medikament wurde zwischen 1948 und 1971 Millionen schwangeren Frauen verabreicht, um Spontanaborte zu verhindern. Aber es störte das empfindliche hormonelle Gleichgewicht im Mutterleib und führte bei vielen der Kinder der Frauen zu Genitaldefekten, darunter vaginale Missbildungen bei Mädchen und Hodenhochstand und ungewöhnlich kleine Penisse bei Jungen.

In den letzten zehn Jahren haben Wissenschaftler herausgefunden, dass die Zahl der Umweltschadstoffe mit östrogenähnlichen Eigenschaften viel größer ist, als sie sich vorgestellt hatten. Die Liste umfasst:

* DDE, ein Kontaminant in Dicofol, einem Insektizid, das hierzulande auf Nahrungspflanzen gesprüht wird. (DDE ist auch das Hauptabbauprodukt von DDT, dem Insektizid, das 1972 in diesem Land verboten wurde, aber immer noch weltweit verwendet wird);

* sogenannte Nonylphenole und verwandte Verbindungen, die in Spermiziden, Haarfärbemitteln und anderen Toilettenartikeln enthalten sind;

* Polychlorierte Biphenyle (PCBs), eine Familie chlorhaltiger Industrieverbindungen, die hierzulande nicht mehr hergestellt, aber immer noch verwendet werden, die zu weit verbreiteten Kontaminanten in Lebensmitteln und Wasser geworden sind und häufig im menschlichen Fettgewebe und in der Muttermilch vorkommen;

* Endosulfan, ein Pestizid, das bei US-Gemüse verwendet wird;

* Bis-Phenol-A, ein Abbauprodukt von Polycarbonat-Kunststoffen, aus dem viele Plastikwasserkrüge und Babyflaschen hergestellt werden.

Diese und verwandte Verbindungen können bei Föten und Erwachsenen in die Zellen der Fortpflanzungsorgane eindringen. Sie heften sich an molekulare Rezeptoren, eine Art Andockstelle in Zellen, die normalerweise Östrogenen vorbehalten sind. Bestimmte Verbindungen, sobald sie sich in diesen Rezeptoren eingenistet haben, bewirken mehr, als Östrogen jemals tun könnte; sie wirken wie 'Superöstrogene'. Bei einigen Tieren können sie sich entwickelnde Embryonen biochemisch „feminisieren“, so dass Weibchen mit überentwickelten Geschlechtsorganen enden und männliche Föten Hermaphroditen oder sogar Weibchen werden. Andere Verbindungen scheinen sehr wenig zu tun, während sie im Östrogenrezeptor sitzen, aber sie hindern den echten McCoy daran, seine Arbeit zu tun. Es hat sich gezeigt, dass die sexuelle Entwicklung bei Tieren blockiert wird, wenn das „echte“ Östrogen daran gehindert wird, in die Zellen einzudringen.

'In der Vergangenheit haben wir diese Chemikalien danach reguliert, ob sie Sie getötet oder Krebs verursacht haben', sagte Theo Colborn, ein leitender Wissenschaftler des World Wildlife Fund. 'Jetzt müssen wir zurückgehen und uns ihre Auswirkungen auf das Fortpflanzungssystem des Embryos ansehen.'

Menschliche Hinweise

Einige Wissenschaftler glauben, dass sie solche Auswirkungen bereits beim Menschen sehen. Der dänische Endokrinologe Niels E. Skakkebaek vermutet, dass Östrogene aus der Umwelt den merkwürdigen Befund erklären können, den er 1992 in einer 21-Länder-Studie zur Samenqualität bei Männern machte. Durch die Analyse von Aufzeichnungen, die über einen Zeitraum von 50 Jahren gesammelt wurden, dokumentierten er und seine Kollegen zwischen 1938 und 1991 einen weltweiten Rückgang der Spermienzahl um 50 Prozent.

Gleichzeitig haben er und andere festgestellt, dass die Häufigkeit von Hodenkrebs und anderen angeborenen Fehlbildungen von Hoden und Penis stetig gestiegen ist. In den Vereinigten Staaten hat Hodenkrebs nach Angaben der American Cancer Society allein in den letzten 20 Jahren um etwa 50 Prozent zugenommen.

In einem im letzten Jahr veröffentlichten wissenschaftlichen Artikel schlugen Skakkebaek und Richard M. Sharpe vom Zentrum für Reproduktionsbiologie in Edinburgh vor, dass beide Trends das Ergebnis der mütterlichen Exposition gegenüber Umweltöstrogenen während der Schwangerschaft sind. Die Schadstoffe, so vermuten sie, beeinträchtigen die frühe Entwicklung der Geschlechtsorgane bei männlichen Föten.

Die Hypothese sei zwar nicht bewiesen, aber plausibel, sagten mehrere Forscher auf der Konferenz. Mehrere epidemiologische Studien haben einen Zusammenhang zwischen der Exposition gegenüber Östrogen-Schadstoffen und höheren Raten von Fortpflanzungsproblemen gezeigt. In einer Studie untersuchten Wissenschaftler Mütter in Michigan, die einen überdurchschnittlich hohen Gehalt an polybromierten Biphenylen (PBBs) in ihrer Muttermilch aufwiesen. Die Forscher fanden heraus, dass die Söhne dieser Frauen mehr Hodenanomalien und kleinere Penisse aufwiesen als Jungen von Müttern mit unterdurchschnittlichen Rückständen von PBBs in ihrer Muttermilch.

Und eine Studie an taiwanesischen Jungen, die von Müttern geboren wurden, die Dioxin, einem anderen Umweltöstrogen, ausgesetzt waren, zeigte, dass diese Jungen auch ungewöhnlich kleine Penisse haben – ein Effekt, der zuvor bei Laborratten dokumentiert wurde.

Männer sind nicht die einzigen, deren Fortpflanzungssysteme unter der Exposition gegenüber Östrogen-Nachahmern leiden können. Forscher befürchten auch, dass diese Verbindungen eine Rolle beim Problem der Endometriose spielen könnten, einer schmerzhaften Überwucherung des Uterusgewebes, von der schätzungsweise 5 Millionen Frauen in den Vereinigten Staaten betroffen sind und Fruchtbarkeitsprobleme verursachen können.

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Tierversuche bieten einige Unterstützung für diese Ansicht. Eine kürzlich an Affen durchgeführte Studie legt zum Beispiel nahe, dass die östrogenähnliche Chemikalie Dioxin Endometriose verursachen kann. Sherry E. Rier vom University of South Florida College of Medicine und ihre Kollegen berichteten letztes Jahr, dass Rhesusaffen, die hohen Dioxindosen ausgesetzt waren, signifikant höhere Endometrioseraten aufwiesen als nicht exponierte Affen. Die Wahrscheinlichkeit, das Syndrom zu haben, war proportional zu den Dioxindosen, die sie erhielten. Wissenschaftler sagten jedoch, sie wüssten nicht, wie sie die kurzzeitige Hochdosis-Exposition bei Affen mit der langfristigen Niedrigdosis-Exposition bei Menschen vergleichen können.

In einer anderen Entwicklung fanden deutsche Forscher kürzlich heraus, dass Frauen mit Endometriose häufiger als ihre gesunden Kollegen erhöhte PCB-Werte im Blut hatten. Jetzt fördern sowohl die EPA als auch die NIH Studien, die darauf abzielen, die Zusammenhänge zwischen Endometriose und einer Vielzahl von Östrogen nachahmenden Schadstoffen aufzuklären. Und die in Milwaukee ansässige Endometriosis Association sucht verzweifelt nach Wissenschaftlern, um weitere Tests an der Affenkolonie durchzuführen, die Rier untersuchte, bevor die Weibchen 1995 die Menopause erreichten.

'Wir haben uns schon lange gefragt, warum die Zahl der Frauen mit Endometriose so stark zunimmt', sagte Mary Lou Ballweg, Präsidentin des Vereins. „Die Theorien über hormonell aktive Chemikalien sowie unsere eigenen wissenschaftlichen Arbeiten scheinen eine mögliche Antwort auf das Rätsel zu sein. Aber wenn es die Antwort ist, ist es eine erschreckende Antwort, denn es ist nicht nur ein Albtraum für diese Generation, sondern auch für die nachfolgenden Generationen.'

Schäden an Wildtieren

Der stärkste Fall für Umweltöstrogene, die die Fruchtbarkeit beeinträchtigen, kommt von Tieren und Vögeln, die mit diesen Verbindungen kontaminiert wurden.

Louis J. Guillette Jr., ein Endokrinologe für Wildtiere an der University of Florida, hat herausgefunden, dass Alligatoren im Lake Apopka in Zentralflorida extrem niedrige Geburtenraten haben. Diejenigen, die schlüpfen, sind außerdem überwiegend weiblich. Und die wenigen, die männlich sind, haben bis zu 75 Prozent kürzere Phallus als der Durchschnitt. Die Probleme sind mit ziemlicher Sicherheit auf Restkonzentrationen von DDE aus einem Auslaufen von Dicofol und DDT am See vor 10 Jahren zurückzuführen.

In seinem Labor reproduzierten Guillette und sein Endokrinologe Timothy Gross die Bedingungen des Sees. Sie bemalten Alligatoreneier mit den gleichen DDE-Dosen, die jetzt im See verweilen (die Konzentrationen sind niedrig genug, um in Teilen pro Milliarde gemessen zu werden) und sahen die gleichen Reproduktionsprobleme: Nur 10 Prozent der Eier schlüpften, und wieder waren die meisten Weibchen. Es scheint, dass der feminisierende Schadstoff die meisten Männchen buchstäblich in Weibchen verwandelt, bevor sie geboren werden, sagte Guillette.

Andere Wildtierbiologen haben ähnliche Probleme bei den untersuchten Arten festgestellt. Michael Fry, Vogelphysiologe an der University of California in Davis, hat Vögel in Teilen der Vereinigten Staaten untersucht, in denen die PCB-Konzentrationen am höchsten sind. Er fand heraus, dass Möwen und Seeschwalben feminisiert sind: Die Weibchen haben zusätzliche Eiablageorgane und die Männchen haben eine Mischung aus männlichen und weiblichen Fortpflanzungsstrukturen.

Darüber hinaus haben David Crews und seine Kollegen von der University of Texas gezeigt, dass sehr niedrige Dosen von Östrogen nachahmenden Chemikalien, die auf die Schalen von Schildkröteneiern aufgetragen werden, die Eierstockbildung bei ansonsten männlichen Schildkröten auslösen können.

Umweltdilemma

So suggestiv all diese Forschungen auch sind, sie sind nicht schlüssig, und es könnte Jahrzehnte dauern, um eine Ursache-Wirkungs-Verbindung zwischen Östrogenschadstoffen und Fortpflanzungsproblemen zu dokumentieren. 'Es brauchte 40 Jahre Daten und 50 Studien, bis der Surgeon General 1964 seinen Bericht über das Zigarettenrauchen vorlegte', sagte Devra Lee Davis, leitender Berater des stellvertretenden Gesundheitsministers Philip R. Lee. 'Was erwarten Sie nun in einer noch schwieriger zu klärenden Situation und wenn die betreffenden Chemikalien in vielen Fällen wichtige industrielle Anwendungen haben?'

Das ist ein Punkt, den auch die Chemiehersteller schnell machen. Aus Sorge, dass Verbraucher und Aufsichtsbehörden auf vorläufige Erkenntnisse überreagieren könnten, versucht die Branche selbst herauszufinden, ob chemische Östrogene tatsächlich ein Gesundheitsrisiko darstellen. Die Chemical Manufacturers Association (CMA) und die National Agricultural Chemicals Association (NACA) unterstützen beispielsweise eine Studie über DDT-exponierte Frauen in South Charleston, S.C.

'Wir sind sehr interessiert und besorgt über die wachsende Menge an Informationen, aber wir hoffen, dass andere immer noch erkennen, wie ungewiss dies alles ist', sagte Allison Rajala, Koordinatorin für Gesundheitsfragen des Chlorine Chemistry Council, ein Mitglied der CMA. „Wir haben es mit einer Grauzone und Produkten zu tun, die die Lebensdauer verbessert haben. . . und das muss auf der Waage gewogen werden.'

John McCarthy, Vizepräsident für Wissenschaft und Regulierung der NACA, sagte, dass die Hersteller bereits Tierversuche mit zwei Generationen durchführen müssen, die umfangreiche Daten über die hormonellen Wirkungen von Agrarchemikalien liefern. 'Wir glauben, dass unsere Tests sie erkennen würden, wenn es solche Probleme gäbe', sagte er. 'Es ist schwer für mich zu begreifen, dass da draußen einige schreckliche Dinge passieren, aber wir sind immer offen für Verbesserungen bei unseren Tests.'

Im Zuge der Entwicklung eines solchen Tests fand Ana Soto, eine Endokrinologin der Tufts University, heraus, wie weit verbreitet Östrogene in der Umwelt sind.

Soto und ihr Kollege Carlos Sonnenschein experimentierten mit kultivierten Brustkrebszellen, die nur wachsen, wenn ihnen Östrogen verabreicht wird. Die Zellen könnten eines Tages als Test dienen, um zu sehen, ob bestimmte Chemikalien Östrogen nachahmen: Einfach die Zellen mit der betreffenden Substanz tränken und sehen, ob sie wachsen. Aber eines Tages funktionierte der Test nicht mehr. Von diesem Tag an wuchsen die Zellen weiter, auch wenn kein Östrogen hinzugefügt wurde.

Nach vier Monaten der Frustration fand Soto heraus, dass die Firma, die die Einwegflaschen herstellte, in denen sie ihre Zellen züchtete, begonnen hatte, einen etwas anderen Kunststoff zu verwenden – einen, der bei jedem Erhitzen winzige Dosen der östrogenähnlichen Verbindung Nonylphenol abgibt . Infolgedessen wurden ihre Experimente ohne ihr Wissen durch austretende Östrogene verunreinigt. Soto hat das Problem gelöst, indem sie auf Glaskolben umgestiegen ist, aber ihre größere Sorge liegt jetzt außerhalb des Labors.

Die meisten Unternehmen verraten nicht, welche Art von Kunststoff in ihren Produkten steckt, und haben wahrscheinlich keine Ahnung, ob sie östrogenähnliche Moleküle ablösen, wenn sie beispielsweise zum Erhitzen von Resten in der Mikrowelle verwendet werden. »Ich stelle hier ein Problem dar«, sagte sie. 'Wir wissen nicht, dass dies bei den Menschen Probleme verursacht, aber es ist eine gute Hypothese.'

Selbst wenn Studien gesundheitliche Auswirkungen von chemischen Östrogenen feststellen, ist keine einfache Lösung in Sicht, sagte Penelope Fenner-Crisp, Direktorin der Abteilung für gesundheitliche Auswirkungen der EPA. Einige der potenteren Verbindungen, darunter DDT und einige PCB, sind hierzulande bereits streng eingeschränkt, aber sie und ihre Abbauprodukte werden noch Jahrzehnte im Boden und im Wasser verbleiben. Andere, wie zum Beispiel verschiedene Kunststoffe, spielen in Industrie, Landwirtschaft und Alltag eine entscheidende Rolle.

Laut Wissenschaftlern ist praktisch jeder in den USA mit messbaren Mengen an DDE, PCB und anderen Östrogen-Nachahmern kontaminiert, und die Exposition gegenüber einigen dieser Verbindungen wird zwangsläufig zunehmen. Aber bis ihre Auswirkungen besser bekannt sind, sagten sie, ist es unmöglich zu wissen, was man dagegen tun kann.

'Es ist sehr gut möglich und es ist erschreckend, dass wir in diesem Meer von Östrogenen ertrinken', sagte der Stanford-Endokrinologe David Feldman. „Es gibt überall viele Östrogene, das wissen wir jetzt. Aber es ist kein nachgewiesenes Problem, und es ist immer noch etwas, das wir uns genauer ansehen sollten.'