Umweltchemikalien mit endokriner Wirkung und
Reproduktionsschäden bei sieben europäischen Tierarten
Zusammenfassung
1. Reproduktionsschäden und Umwelthormone
Reproduktionsschäden durch Umweltchemikalien, darunter Stoffe
mit östrogen- bzw. hormonähnlichen Eigenschaften, sind schon seit längerem aus
Feld-Beobachtungen und experimentellen Studien bekannt (vgl. Colborn/Clement
1992). Ausgeprägte Mißbildungen sowie Entwicklungs- und Verhaltensstörungen
wurden bei unterschiedlichen Tierarten (Reptilien, Vögel, Fische, Säuger)
beobachtet, die meist räuberisch leben und weit oben in der Nahrungskette
stehen.
Ende der 80er Jahre konnten diese Beobachtungen in einer
plausiblen Arbeitshypothese zusammengefaßt werden: Zahlreiche persistente,
bioakkumulierbare Umweltchemikalien (u.a. DDT, PCB, Dioxine, verschiedene
Pestizide u.a.) haben möglicherweise östrogen- bzw. hormonähnliche
Eigenschaften ("Umwelthormone") und können über Rezeptorbindung bzw.
-blockade Hormonwirkungen auslösen bzw. unterdrücken. Zudem regen sie den
körpereigenen Entgiftungsmechanismus, speziell das System der
mischfunktionellen Oxygenasen (MfO) des Cytochrom-P-450 an, das nicht nur
Schadstoffe, sondern auch Steroidhormone um- und abbaut und damit für die hormonelle
Steuerung von Entwicklungs- und Reproduktionsprozessen eine Schlüsselrolle
besitzt.
Eine Vielzahl epidemiologischer Studien hat deutliche
Hinweise auf zunehmende Reproduktionsschäden beim Menschen, speziell bei
Männern ergeben (Verminderung der Spermienzahl und -qualität; Zunahme an
Hodenkrebs und Mißbildungen des Sexualtrakts). Diese Beobachtungen wurden
Anfang der 90er Jahre gleichfalls mit zunehmender Belastung durch
Umweltchemikalien mit endokriner Wirkung in Verbindung gebracht (vgl. Toppari
et al. 1995). Ein Modell stellt dabei die vom synthetischen Östrogen DES
(Diethylstilböstrol) ausgelöste Schädigung an den Sexualorganen der Kinder von
Frauen dar, die mit DES behandelt wurden.
2. Anlage der Studie
Eine Vorrecherche zur vorliegenden Studie ergab in über 100
Fällen Indizien und Nachweise für chemikalienbedingte Reproduktionsschäden bei
sehr unterschiedlichen Tierarten. Zur genaueren Überprüfung der Frage, ob auch
in Europa entsprechende Schadbilder und -ursachen vorkommen, wurden sieben
Tierarten genauer untersucht: Seestern und Wellhornschnecke als Vertreter der
Stachelhäuter bzw. Mollusken; zwei Fischarten (Hering, Regenbogenforelle), eine
Vogelart (Flußseeschwalbe) sowie Seehund (und andere Robben) und Eisbär als
Säuger.
Diese Arten kommen in verschiedenen aquatischen bzw. marinen
Lebensräumen Europas (im engeren Sinne: Nord- und Ostsee) sowie der Polarregion
(Eisbär; Robben) vor, wobei sie unterschiedliche Lebens- und
Reproduktionsweisen repräsentieren. Sie stehen mehrheitlich weit oben in der
Nahrungskette (top-Prädatoren). Bei mehreren dieser Arten gab und gibt es
starke Populationseinbrüche (Wellhornschnecke; Hering, Regenbogenforellen;
Flußseeschwalbe; Seehunde).
Die Studie beruht auf einer umfassenden Literaturauswertung
und Expertenbefragung. Bei allen Arten wurden, soweit vorhanden, auch Befunde
aus nichteuropäischen Lebensräumen berücksichtigt.
3. Die wichtigsten Ergebnisse
Als Hauptergebnis zeigt sich: Bei sechs der sieben
untersuchten Arten sind reproduktionsschädigende Effekte durch verschiedene
Umweltchemikalien nachgewiesen; bei Eisbären werden sie vermutet. In fünf
dieser Fälle spielten z.T. neben anderen Schadstoffeffekten Störungen der
Hormonbalance durch Umweltchemikalien, die das hormonelle System angreifen,
sowie hormonähnliche Wirkungen von Schadstoffen eine Rolle (s. Tabelle).
Invertebraten: Schadstoffanreicherung und
Reproduktionsschädigung bis hin zur Sterilität wurden in punktuell stark
belasteten Habitaten beim Seestern gefunden; bei der Wellhornschnecke (wie bei
ca. 120 anderen marinen Schneckenarten) treten Mißbildungen des Genitaltrakts
bis hin zur Sterilität (sog. Imposex) durch die androgene Wirkung von TBT
(Tributylzinn) mit lokal-regionaler Auswirkung auf die Populationsebene auf
(einschließlich der Deutschen Bucht).
Fische: Ein Zusammenhang zwischen Schadstoffbelastung der
weiblichen Gonaden und verminderter Schlupfrate sowie erhöhter Mißbildungsrate
ist in Erbrütungsexperimenten belegt; bei Regenbogenforellen wurde darüberhinaus
eine Induktion der Eidotterbildung durch Nonylphenol (Tensid) gefunden, was auf
dessen östrogene Wirkung verweist.
Vögel: Bei Flußseeschwalben zeigt sich ein deutlicher
Zusammenhang zwischen erhöhter PCB-Belastung der Eier und verminderter
Schlupfrate. Ferner werden Störungen im Reproduktionsverhalten in Zusammenhang
mit PCB-Belastung berichtet.
Säuger: Die langfristige Bestandsverminderung bei Seehunden
wird z.T. mit reproduktionsmindernder Organochlor-Belastung erklärt. Sie gilt
bei Seehunden und anderen Robben als Teil eines umfassenderen
Krankheitskpomplexes (Immunschwächung, Mißbildungen, Reproduktionsminderung).
Bei Eisbären fanden sich im Körperfett die in anderen Fällen
reproduktionsschädigenden Schadstoffe in z.T. relevanten Konzentrationen; deren
Übertragung auf die Jungen wurde nachgewiesen. Dadurch bedingte
Reproduktionsminderungen werden vermutet und gegenwärtig genauer untersucht.
4. Die Schadstoffe und ihre Wirkung
Bei den verursachenden Schadstoffen handelt es sich, soweit
untersucht, in der Hauptsache um PCBs, DDT und andere Pestizide sowie
verschiedene Schwermetalle. Chlororganika spielen eine bedeutende, jedoch nicht
die einzige Rolle. Nichtchlorierte Verbindungen sind neben den
Schwermetallverbindungen (wie Cadmium, TBT) z.B. Alkylphenole oder, aus
experimentellen Untersuchungen bekannt, Phthalate (PVC-Weichmacher) und andere
konsumnahe synthetische Stoffe.
Die Wirkmechanismen sind bisher nur z.T. bekannt. Generell
zeigt sich ein großes Wissensdefizit. Auswirkungen auf das Hormonsystem und die
hormonelle Regulierung werden erst seit kurzem systematisch untersucht. Dabei
hat sich bereits gezeigt, daß "endocrine disruptors", also das
Hormonsystem störende Umweltchemikalien, eine wichtige Rolle als Ursache von
reproduktionsschädigenden Effekten spielen. Ein Hauptansatz dürfte die Störung
des Steroid-Metabolismus und damit der Hormonbalance sein. Daneben kommt auch
eine direkte hormonähnliche Wirkung vor.
Störungen des Hormonsystems sind deswegen besonders
bedenklich, weil Hormone schon in sehr geringen Konzentrationen wirken und in
sensiblen Entwicklungsphasen (Bildung der Ei- und Samenzellen;
Embryonalentwicklung und Sexualdifferenzierung) zu oft irreversiblen
Schädigungen führen können, die sich z.T. erst später, beim ausgewachsenen Organismus
zeigen.
Die öffentliche Diskussion über reproduktionsschädigende
Wirkungen von Umweltchemikalien und -hormonen wurde bisher in starkem Maße
durch spektakuläre Schadbilder aus Feld-Beobachtungen bestimmt. Die bis zu
Sterilität und lokal-regionalem Aussterben reichenden TBT-Effekte bei der
Wellhornschnecke (die auch für viele andere Schneckenarten berichtet werden)
unterstreichen, daß hormonschädigende Chemikalien solche massiven Wirkungen
entfalten können. Die vorliegenden Beobachtungen verweisen jedoch auf eine viel
breitere Basis schleichender und möglicherweise synergistischer Effekte von
Umweltchemikalien und -hormonen, die neben anderen Faktoren (wie
Habitatzerstörung, Überfischung) die Reproduktivität vieler Arten einschränken
(deutlich z.B. bei Seehunden). Sie äußern sich nicht in sofort augenfälligen
Populationseinbrüchen, tragen aber zur Erosion des Artenbestandes bei.
Die Befunde verweisen darauf, daß der heutige Umgang mit
synthetischen Chemikalien, die potentiell reproduktionsschädigende Wirkungen
auslösen können, ausgesprochen fahrlässig ist und strikterer Regulierung
bedarf. Dies schließt das Anwendungsverbot für eine ganze Reihe von Stoffen
ein. Umgekehrt zeigt der partielle Rückgang der Schadstoffbelastung aquatischer
Biotope (z.B. bei DDT), daß Stoffverbote und ähnliche regulative Eingriffe sich
positiv auswirken können.
T. Colborn/C. Clement (Ed.) Chemically-Induced Alterations
in Sexual and Functional Development: The Wildlife/Human Connection. Advances
in Modern Environmental Toxicology XXI, New Jersey 1992
J. Toppari et al., Male Reproductive Health and
Environmental Chemicals with Estrogenic Effects, Danish Environmental
Protection Agency, Copenhagen 1995 (Miljoprojekt No 290)
