Die Mechanismen der Giftwirkung sind sehr verschieden

Die Substanzen, die bei Menschen und Tieren hormonelle Wirkungen haben, sind alles andere, als eine einheitliche Gruppe von Chemikalien. Auch die Wege, über die sie wirken, sind verschieden (s.Tabelle1). An der Universitätsfrauenklinik in Bonn ließ man chlorierte Kohlenwasserstoffe auf Spermien einwirken und stellte fest, daß es je nach Art der chemischen Substanz verschiedene Arten von Schädigungen gibt. So kann entweder die Beweglichkeit von Spermien gelähmt werden, oder die Enzyme, mit denen das Spermium die Außenhülle der Eizelle öffnet, um hineinzugelangen, werden schon vorzeitig freigesetzt, so daß sie dann, wenn sie gebraucht werden, nicht mehr zur Verfügung stehen. Wieder andere Chemikalien schädigen die Membran des Spermiums so, daß es sich nicht mehr an der Eizelle befestigen kann, was eine Voraussetzung für das Eindringen ist. 
 

Regierung stellt Forschungsbedarf fest. 
Hormonwirkung bei Trinkwasser bisher kein Kriterium

Alle diese Effekte sind Schadwirkungen, d.h. sie entfalten ihre Wirkung dadurch, daß sie eine natürliche Funktion ausschalten oder verlangsamen, sie imitieren also keine Hormone. Diese 1988 durchgeführten, vom Konzept her ganz einfachen Versuche führten dazu, daß die Regierung in einer Befragung zugeben mußte, daß es keine systematischen Untersuchungen über die Zusammenhänge zwischen Umweltchemikalien und Fruchtbarkeit gibt. Ja, daß dieses Feld derart unbearbeitet sei, daß man nun erst einmal beginnen müsse, Methoden für solche Untersuchungen zu erarbeiten. - Und acht Jahre später gab es eine Zeitungsmeldung, die damalige Umweltministerin Angela Merkel hätte auf eine Anfrage der SPD eingeräumt, daß durch die chemische Belastung des Trinkwassers eine Gefahr für die Fruchtbarkeit von Männern bestehen könne. Erkenntnisse für Einzelfälle lägen vor, flächendeckende Untersuchungen aber nicht. Sie seien auch nicht geplant. An ein generelles Produktions- und Anwendungsverbot für die verursachenden Stoffe sei ebenfalls nicht gedacht. Weiter heißt es in dem Artikel, die Wirkung von Waschmittelabbauprodukten (Alkylphenolen und Alkylphenolethoxylaten) gelte als erwiesen (die ist ja auch schon fast 60 Jahre lang bekannt), aber breit angelegte Untersuchungen darüber seien zu aufwendig. Die hormonelle Wirkung sei bisher bei der Festlegung von Trinkwasser-Grenzwerten noch gar nicht berücksichtigt worden (FR 25.3.96). Wie denn auch, wenn grundlegende Untersuchungen fehlen? 
Knapp vier Jahre später macht die EU-Kommission einen Vorstoß. Sie will den Verbraucher vor chemischen Substanzen schützen, "die den Hormonhaushalt von Menschen und Tieren stören können." Sie fordert vorbeugende Maßnahmen trotz nicht ausreichender Klärung. Das klingt gut, aber dann heißt es weiter, die EU wolle "zunächst die Wirkungsweise der Substanzen erforschen und dann gegebenenfalls Verbote erlassen." Also doch keine vorbeugenden Maßnahmen, sondern einmal wieder "Forschungsbedarf"? (SZ 21.12.99) 
Im diesem Jahr veröffentlicht das hessische Landesamt für Umweltschutz eine Studie über Xeno-Östrogene in Flüssen und Seen. Peter Seel, einer der beteiligten Forscher nennt die Befunde „alarmierend“, und meint dazu es bestünde Forschungsbedarf, (FR 25.2. 2000).
 

Die hormonimitierenden Wirkungen

Als nächstes soll näher auf die hormonelle Wirkung der Xeno-Östrogene eingegangen werden. Auch hier gibt es verschiedene Mechanismen: Einige Substanzen wirken dadurch, daß sie anstelle des Hormons an den hormonspezifischen Rezeptor gebunden werden und andere dadurch daß sie in den Stoffwechsel eingreifen und dadurch die Hormonkonzentrationen verändern. Beide Möglichkeiten sollen im folgenden nacheinander behandelt werden.

Funktionsänderung durch räumliche Umordnung des Moleküls

Zunächst zur Rezeptorbindung: Rezeptoren sind Eiweißmoleküle. Sie binden einen für sie spezifischen Wirkstoff, z.B. ein Hormon und durch diese Bindung wird die räumliche Struktur des Rezeptors verändert, nicht nur an der Bindungsstelle, sondern auch in anderen Bereichen des Moleküls (Abbildung 1 soll das an einem hypothetischen Modell anschaulich machen). Zur Besonderheit von Rezeptoren gehört es, daß dadurch andere biologische Aktivitäten in Gang gesetzt werden, die zur eigentlichen Hormonwirkung führen. Z.B. kann ein aktives Zentrum aus dem Molekülinneren an die Oberfläche gebracht werden. Die Bindung zwischen einem Wirkstoff und seinem Rezeptor ist im allgemeinen für diesen Wirkstoff spezifisch. Östradiol (das weibliche Geschlechtshormon der ersten Zyklushälfte), Progesteron (das der zweiten Zyklushälfte) und Testosteron (das männliche Hormon) sind in ihrer Struktur ziemlich ähnlich (vgl. Abbildung 2). Damit sie im Körper ihre sehr verschiedenen Funktionen ausüben können, müssen ihre jeweiligen Rezeptoren in der Lage sein, sie mit großer Sicherheit zu unterscheiden.

Ein entscheidender Widerspruch in der ganzen Hypothese

Um so erstaunlicher erscheint es, daß so unterschiedlich strukturierte Substanzen wie Salze der Phthalsäure (ein Phenolring ohne Kette mit zwei Säuregruppen, die das Molekül wasseranziehend machen) und Nonylphenol (der Hauptvertreter der Alkylphenole, ein Phenolring ohne wasseranziehender Gruppe mit einer langen wasserabstoßenden Kette) offenbar vom Östradiol-Rezeptor mit dem Östradiol verwechselt werden (s.Abbildung 3). Auf der einen Seite werden sehr ähnliche Moleküle gut voneinander unterschieden und auf der anderen Seite sehr unterschiedliche Moleküle miteinander verwechselt. Das ist ein noch ungeklärter Widerspruch. 

Wenn es aber bei irgendeinem Schritt der Hormonwirkung zu einer Imitation durch Industriechemikalien kommt, so muß an dieser Stelle eine sehr geringe Spezifität der natürlichen Hormone vorliegen. Eine so geringe Spezifität bei einer biologisch so wichtigen Funktion erscheint erstaunlich, aber es hat ja hunderte von Millionen Jahre lang funktioniert, weil es diese Chemikalien in der Natur nicht gab. Warum diese Verwechslungen möglich sind, weiß man noch nicht. Das letzte Wort darüber, ob das überhaupt so zutrifft, ist auch noch nicht gesprochen (siehe später).
 

Hormonwirkung durch Ausschaltung des Gegenspielers

Die Bindung an den Rezeptor eines Wirkstoffes hat nicht immer eine Imitation seiner Wirkung zur Folge. Das Pestizid Vinclozolin z.B. erhält seine verweiblichende Wirkung dadurch, daß es an den Rezeptor des männlichen Hormons gebunden wird und ihn dadurch blockiert (vgl. Tabelle 1) (The New Yorker 15.1.96). Hier wird also nicht ein Hormon imitiert, sondern der Gegenspieler des Hormons ausgeschaltet, was einen ähnlichen Effekt hat. In Tabelle 2 sind die verschiedenen Wirkungsmechanismen aufgelistet.
 

Ein hochkomplexes Zusammenspiel von Faktoren

Außerdem gibt es für die Geschlechtsfunktion keineswegs nur die drei erwähnten Hormone, sondern für ein gut reguliertes, ausgewogenes Funktionieren der Fortpflanzungsfunktionen müssen 70 bis 80 verschiedene Hormone und Hormonrezeptoren auf die richtige Weise zusammenwirken. Von diesem komplexen Zusammenspiel verstehen wir einen großen Teil noch gar nicht. Und hier bietet sich ein breites Feld für Störwirkungen der verschiedensten Art durch alle möglichen Chemikalien. Die Zahl der in die Umwelt ausgebrachten Chemikalien betrug 1981 etwa 100 000 und jährlich kommen etwa 1000 neue hinzu. Von den meisten kennen wir weder die Abbauprodukte noch die Abbauwege und weder die Wirkungen der unveränderten Chemikalien noch die ihrer Abbauprodukte. Und die Systeme in unserem Körper, auf die sie einwirken können, kennen wir zum großen Teil auch nicht genau genug. 
 

Was spricht gegen die Hypothese?

Und da auch die Grundlagen der xeno-östrogenen Wirkung kaum geklärt sind, ist es nicht verwunderlich, daß auch die ganze Hypothese noch nicht gesichert ist. Selbst die Entdecker dieser Zusammenhänge sagen, daß sie letztlich nicht bewiesen sei. Mit anderen Worten: Es gibt noch Zweifel an der Gültigkeit der Hypothese. Das berechtigt die Industrie aber keinesfalls, zu behaupten, sie gelte „in der Wissenschaft als widerlegt“ (Die Woche 10.3.2000). Diese Aussage des Verbandes der Chemischen Industrie vom März 1999 kann nur als dreiste Desinformation bezeichnet werden.
 

Die vorgebrachten Einwände sind im wesentlichen folgende: 

Natürliche Hormone werden im Körper abgepuffert
1. Die Hormonwirkung der meisten dieser Chemikalien ist, bezogen auf die Substanzmenge, um mehrere Größenordnungen geringer als die natürlicher Hormone. (Eine Ausnahme hiervon bilden die ins Wasser gelangten Abbauprodukte von Verhütungsmitteln.) 
Gegen dieses Argument ist einzuwenden, daß die körpereigenen Steroidhormone zu einem erheblichen Prozentsatz an sogenannte Transporteiweiße gebunden und damit nicht bioverfügbar sind. Dagegen gibt es Hinweise, daß das für die Xeno-Östrogene nur in geringem Umfang gilt (Texte des Umweltbundesamtes (UBA) 65/95;S.35). (In diesem Fall konkurrieren die Industriechemikalien also nicht mit den natürlichen Stoffen um den Bindungsplatz am Eiweiß!) Deshalb wirkt sich die Hormonaktivität der Fremdchemikalien im Körper viel stärker aus.
 

Man weiß noch gar nicht, wie ein männlicher Fötus vor den Hormonen 
seiner Mutter geschützt wird

2. Ein weiteres Argument ist: Die von außen einwirkenden Aktivitäten betragen nur einen Bruchteil dessen, was auf natürlichem Wege an weiblicher Hormonaktivität auf einen männlichen Organismus einwirkt. z.B. ist der männliche Fötus den Hormonen seiner Mutter ausgesetzt. Außerdem werden in den Hoden auch weibliche Hormone produziert und das in größerer Wirkmenge als durch die Chemikalien. (Lancet 346 2.9.95 S.635).
Auch hier muß wieder die andere Bioverfügbarkeit berücksichtigt werden. Und auf welche Weise ein männlicher Fötus vor den weiblichen Hormonen seiner Mutter geschützt wird, wissen wir noch nicht mit Sicherheit (Lancet 345, 15.4.95; S.933-935).
 

Mögliche statistische Fehler

3. Die Statistik wurde kritisiert. Die Spender seien überwiegend gesunde Studenten gewesen und die könnten nicht mit Männern verglichen werden, die wegen Fruchtbarkeitsstörungen in eine Praxis kommen. 

Außerdem gäbe es regional große Unterschiede und es seien "starke" Regionen in der Vergangenheit mit "schwächeren" heute verglichen worden.

Ein französischer Forscher, Pierre Jouannet, glaubte nicht an den Trend der Spermienverringerung und da er über eine Samenbank verfügte, mit Proben, die seit 20 Jahren unter konstanten Bedingungen entnommen waren, schickte er sich an, die Ergebnisse zu widerlegen. Seine Recherche erbrachte jedoch eine volle Bestätigung der Annahmen von Skakkebaek.

Es gibt zwei neuere Studien in den USA, die besagen, daß nach der Talfahrt die Spermienzahl nicht weiter sinkt, ja daß sogar ein geringer Anstieg zu erkennen sei. Tatsächlich streuen die Werte so stark, daß man auch einen Erstabstieg und eine Erholung hineininterpretieren kann. 

Es bleibt aber die Tatsache, daß die Spermienzahl heute wesentlich geringer ist als vor zwei Generationen.
 

Hormonähnliche Substanzen im Gemüse wirken völlig anders

4. Ein vierter, besonders häufig vorgebrachter Einwand lautet: Fremdsubstanzen mit östrogener Wirkung sind überhaupt nichts Neues, denn es gibt sie auch in einigen Gemüsearten, besonders in Soja, aber auch in verschiedenen Kohlarten.

Um zu diesem Punkt Stellung zu nehmen, müssen wir auf den zweiten der beiden vorhin erwähnten Wege einer xeno-östrogenen Wirkung zu sprechen kommen. Die pflanzlichen Xeno-Östrogene wirken nämlich nicht über eine Rezeptorbindung, sondern sie beeinflussen den Stoffwechsel der Hormone. Diese Art der Wirkung haben sie mit den Dioxinen, den polychlorierten Biphenylen (PCBs) und DDT gemeinsam (vgl. Tabelle 1). 

Bei der Umsetzung von Östradiol im Körper entstehen wahlweise zwei verschiedene Produkte, eins mit einer Hydroxylgruppe (OH-Gruppe) in 2-Stellung und eins mit einer OH-Gruppe in 16-Stellung des Moleküls (vgl. Abbildung 4). Beide Produkte werden trotz der chemischen Veränderung noch an den Östradiol-Rezeptor gebunden, haben also auch Hormonwirkung. Die 2-OH-Substanz bindet sich aber nur schwach an den Rezeptor. Die 16-OH-Substanz dagegen geht mit ihm eine starke Bindung ein und diese Bindung führt über eine Wachstumsstimulierung zu einer Krebsgefahr. Die 2-OH-Substanz bietet dagegen eher einen gewissen Schutz vor Krebs (Spektrum der Wissenschaften Dez.1995; S.38-44).

Zurück zum Gemüse: Die Xeno-Östrogene in Soja und Kohl verstärken die vor Krebs schützende Reaktion in 2-Stellung, die Chlorchemikalien dagegen die in 16-Stellung. Damit in Übereinstimmung sind folgende Beobachtungen: in Japan, wo viel Soja verzehrt wird, erkranken wesentlich weniger Frauen an Brustkrebs als in den USA, aber nur solange sie in Japan leben. Mit amerikanischen Lebensgewohnheiten steigt auch bei ihnen die Zahl der Brustkrebserkrankungen. In New York und Kanada wurden Blutproben von Frauen mit Brustkrebs untersucht. Sie enthielten überdurchschnittlich viel DDT-Abbauprodukte und mehr 16-Hydroxy-östron (Spektrum der Wissenschaft Dez.95 S.38-44). Es ist also schlicht und einfach falsch, wenn bei der Diskussion über Xeno-Östrogene immer wieder darauf verwiesen wird, daß wir mit der Nahrung hormonell wirksame Substanzen in viel größerer Menge aufnehmen. Das ist desinformierende Verharmlosung.  Und obwohl diese Zuusammenhänge nun schon lange bekannt sind; halten sich die Argumente hartnäckig. Der Verband der Chemischen Industrie argumentiert auch heute noch, hormonell wirkende Stoffe seien in Bier, Soja und Weizen in viel größeren Mengen enthalten. (Die Woche 10.3.2000). 
Der Berliner Humantoxikologe Ibrahim Chahoud wundert sich allerdings, daß „es hauptsächlich Universitätslabors (sind), die hormonelle Effekte finden, und hauptsächlich Industrielabors, die keine finden.“ (Die Woche 10.3.2000)
In Tabelle 3 sind die Argumente, die gegen die Hypothese sprechen, zusammengestellt.
 

Sind Abbauprodukte noch giftiger als die Ausgangssubstanzen?

Ein paar Worte zu Abbauprodukten. Ich sagte schon, daß der Stoffwechsel, also auch die Abbauwege für viele Umweltchemikalien nicht bekannt sind. Das ist besonders deshalb bedenklich, weil bei vielen der gefährlichen Substanzen die Abbauprodukte noch schädlicher sind als die Ausgangssubstanzen. Das ist bei DDT der Fall aber auch bei den Detergenzien in Waschmitteln. Zu ihnen gehören die schon erwähnten Alkylphenole. Bei den Detergenzien ist diese höhere Giftwirkung leicht zu erklären: Sie werden als Waschmittel eingesetzt, weil sie Fett emulgieren können. Diese Fähigkeiten verdanken sie dem Umstand, daß ihre Moleküle einen wasserlöslichen und einen fettlöslichen Anteil haben. Werden beim Abbau diese beiden Teile voneinander getrennt, so stellt der fettlösliche Teil eine stärker fettlösliche Substanz dar als das Ausgangsprodukt. Und da zunehmende Fettlöslichkeit mit zunehmender Giftwirkung verbunden ist, haben wir nun eine giftigere Substanz vor uns. Bei den herkömmlichen Seifen schadet das nichts, weil die fettlöslichen Anteile natürliche Fettsäuren sind, für die es im Körper Abbauwege gibt. Fettlösliche Substanzen werden auch von Bakterien nur langsam weiter abgebaut. Deshalb bleiben von den Alkylphenolen 50% ohne weiteren Abbau in den Kläranlagen zurück (UBA-Texte 65/95; S.49).