Wie ein Umweltöstrogen die menschliche Plazenta passiert

Frühkindliches Leben im Mutterleib gilt als besonders empfindlich gegenüber Umweltschadstoffen. Ein Team um Benedikt Warth von der Fakultät für Chemie der Universität Wien und Tina Bürki vom Schweizer Materialforschungsinstitut Empa konnte nun erstmals nachweisen, wie sich das verbreitete Lebensmittelöstrogen Zearalenon im Mutterleib verbreitet. Mittels einer neuen analytischen Methode zeigte sich, dass das Fremdöstrogen die Plazenta durchwandern kann und zu bedenklichen Stoffwechselprodukten umgewandelt wird. Die Studie ist aktuell in der Fachzeitschrift "Environmental Health Perspectives" erschienen. 

Fremdöstrogene werden über die Umwelt, insbesondere über die Nahrung, aufgenommen. Sie können als östrogenartige Substanzen den körpereigenen Hormonhaushalt tiefgreifend beeinflussen. Das weit verbreitete Lebensmittelöstrogen Zearalenon wird von Schimmelpilzen der Gattung Fusarium gebildet und gelangt vor allem über den Speiseplan mit Brot, Müsli und anderen Zerealien in unseren Körper.

"Die Plazentaschranke bietet dem ungeborenen Kind einen gewissen Schutz gegenüber Bakterien, Viren und manchen Fremdstoffen wie zum Beispiel bestimmten Medikamenten oder vom Körper aufgenommene Umweltgifte. Doch Zearalenon wandert, wie wir nun erstmals zeigen konnten, durch die Plazenta hindurch", sagt Erstautor Benedikt Warth vom Institut für Lebensmittelchemie und Toxikologie der Universität Wien. 

Humane Plazenta-Modelle
Der Weg von Zearalenon durch den Mutterleib zeigte sich bei Versuchen mit voll funktionierenden Plazenten, die nach geplanten Kaiserschnitten zur Verfügung standen: "Die Verwendung von menschlichen Plazenten ist sehr wichtig, um aussagekräftige Resultate zum Transport und Stoffwechsel von Zearalenon zu erhalten", sagt Tina Bürki von der Empa St. Gallen. "Der Grund sind die Eigenschaften der Plazenta beim Menschen, weil Struktur, Funktion und metabolische Kapazität einzigartig und spezifisch sind."

Die ForscherInnen haben die Konzentrationen von Zearalenon im Gewebe der Plazenta selbst wie auch in einer Nährlösung vor Eintritt und nach Austritt aus der Plazenta – und daher im Einflussbereich des Fötus – gemessen. Gleichzeitig konnten sie die verschiedenen Stoffwechselprodukte untersuchen, die durch Enzyme in der Plazenta gebildet werden. 

Stoffwechsel verstärkt Wirkung
"Sobald wir Umweltstoffe aufnehmen, werden diese im Körper über unseren Stoffwechsel in der Regel entgiftet und ausgeschieden. Es gibt aber auch Enzyme, die diese Substanzen noch stärker aktivieren", sagt Bürki. So auch in diesem Fall: Die Plazenta bildet aus Zearalenon ein neues Stoffwechselprodukt mit einer um etwa Faktor 70 höheren Östrogenaktivität. Selbst geringe Konzentrationen könnten damit schon einen größeren Effekt auf das Kind im Mutterleib haben als bisher angenommen. "Diese Erkenntnis sollte in künftigen Risikobewertungen berücksichtigt werden – auch wenn die Grenzwerte schon jetzt in Kindernahrung und Muttermilchersatzprodukten strenger geregelt sind als für normale Produkte und die EU die weltweit niedrigsten Grenzwerte eingeführt hat", so Benedikt Warth.

Das körpereigene Gleichgewicht der Hormone ist sehr sensibel. Man geht davon aus, dass sich eine frühe Exposition mit Fremdöstrogenen viele Jahrzehnte später auf verschiedene Erkrankungen wie Brust- oder Gebärmutterhalskrebs, aber auch auf andere Symptome wie eine verfrühte Pubertät oder Unfruchtbarkeit auswirken könnte. "Bis weitere Forschungsergebnisse vorliegen, kann man lediglich zu einer abwechslungsreichen Ernährung raten, um die Belastung mit den Giftstoffen zu reduzieren", so die StudienautorInnen. 

Innovative Technologie als Grundlage 
Erst vor kurzem hatte das Team um Benedikt Warth, Doris Marko und Karin Preindl von der Universität Wien in einer Studie in "Analytical Chemistry" die entscheidende Grundlage für die aktuelle Arbeit geliefert: Sie stellten ein analytisches Verfahren vor, mit dem über 50 verschiedene Fremdöstrogene simultan in 20 Minuten in verschiedenen biologischen Proben, etwa Urin, Blutserum und Muttermilch, gemessen werden können. Bisher konnte man diese Umweltkontaminanten nur einzeln messen.

"Unsere Methode umfasst praktisch alle wichtigen Fremdstoffe, die auf das östrogene System wirken. Das beinhaltet auch zahlreiche andere Substanzen, über die aktuell viel diskutiert wird, z.B. Bisphenol A, Pestizide oder Chemikalien, die in Kunststoffen eingesetzt werden", so Warth. Mit der neuen analytischen Methode erhoffen sich die ForscherInnen, künftig die Exposition und kombinatorischen Wirkungen von Umweltschadstoffen im menschlichen Körper besser untersuchen zu können. 

Publikation in Environmental Health Perspectives:
Transfer and Metabolism of the Xenoestrogen Zearalenone in Human Perfused Placenta, von Benedikt Warth, Karin Preindl, Pius Manser, Peter Wick, Doris Marko und Tina Buerki-Thurnherr, in Environmental Health Perspectives 2019, DOI: 10.1289/EHP4860

A Generic Liquid Chromatography−Tandem Mass Spectrometry Exposome Method for the Determination of Xenoestrogens in Biological Matrices, von Karin Preindl, Dominik Braun, Georg Aichinger, Sabina Sieri, Mingliang Fang, Doris Marko und Benedikt Warth, in Analytical Chemistry 2019, veröffentlicht am 9. August 2019, DOI: https://doi.org/10.1021/acs.analchem.9b02446

TERMIN-AVISO: Am 5. November 2019 widmet sich die öffentliche Veranstaltung Umwelt im Gespräch #6 "In der Chemikalienwolke: Umwelteinflüsse und unsere Gesundheit" der Universität Wien / Forschungsnetzwerk Umwelt in Kooperation mit dem NHM Wien dem Thema der Exposom-Forschung – unter Beteiligung von Benedikt Warth und Doris Marko, beide Universität Wien, sowie Claudia Gundacker von der Medizinischen Universität Wien und Thomas Jakl vom Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus. Mehr unter https://umwelt.univie.ac.at/aktivitaeten/umwelt-im-gespraech/in-der-chemikalienwolke/