Warum Frosch Transvestiten Uns Etwas Angehen - Teil 2

in de-stem •  4 months ago

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Sie Werden Oft Als Erste Von Umweltverschmutzung Betroffen
von suju, CC0


Es hat zwar etwas gedauert, aber wie versprochen mein Post zum Thema Atrazin. Dies ist eine Erweiterung meines Posts Warum Frosch Transvestiten Uns Etwas Angehen. In diesem Post möchte ich mich mit dem Stoff Atrazin beschäftigen. Wie ich in einem früheren Post geschrieben habe ist Atrazin in der EU verboten. Allerdings werden sehr ähnliche Stoffe noch heute verwendet. Dies bedeutet nicht das eine akute Gefahr davon ausgeht, sollte aber erwähnt werden.

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Atrazin, oder auch 2-Chlor-4-ethylamino-6-isopropylamino-s-trizian, gehört zu der Familie der Chlortriazine. Triazine bestehen aus einem sechseckigen Ring der aus drei Stickstoff und drei Kohlenstoff Atomen besteht. Es gibt drei mögliche Arrangements. Wenn wir die Position der Stickstoffatome mit einer Nummer designieren die deren Position im Ring wiedergibt (siehe Bild rechts), so ergeben sich die folgenden Stoffe: 1, 2, 3-Triazin, 1,2,4-Triazin und 1,3,5-Triazin. Das letzte Arrangement, oder auch s-Triazin, ist die Basis für Atrazin. Ausgehend von dieser Struktur befinden sich mehrere Nebengruppen an dem Ring. Das Kohlenstoffatom (von hier an C) an Position 2 hat eine Bindung mit einem Chloratom. Das C an Position 4 ist zu einer Ethylamino-Gruppe gebunden und C an Position 6 hat eine Bindung zu einer isopropylamino-Gruppe. Da wir nicht alle Chemiker sind ist hier die chemische Struktur von Atrazin.

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Chemische Struktur Atrazin - von NEUROtiker, CC0

Die Komposition des Moleküls, sowie die relative Position der einzelnen Atome zueinander bedingt die Eigenschaften des Moleküls. Dazu später mehr.
Atrazin ist eines der am meist verwendeten Pestizide weltweit. Es kommt zum Beispiel viel beim Maisanbau zum Einsatz und hindert das Wachstum von Gräsern und anderem Unkraut. Es wurde 1954 von Dr. Hans Gysin und Dr. Enrico Knüsli für Ciba-Geigy in der Schweiz patentiert. Zwei Jahre später fand die Markteinführung statt. Heute wird Atrazin hauptsächlich in den USA und Australien genutzt. Im Jahr 2015 wurden ungefähr 60 Millionen Pounds (ca. 27 Millionen Kg) beim Maisanbau in den USA alleine eingesetzt. Diese Daten haben ich von der Website des U.S. Geological Survey die auch eine Karte mit den Haupteinsatzgebieten von Atrazin in den USA auf dieser Seite anbieten. Ich empfehle diese Karte mal anzusehen.

Pflanzen betreiben Photosynthese. Ein wichtiger Teil der Photosynthese ist die energetische Erregung eines Elektrons durch Photonen (quasi eine pflanzliche Solaranlage) und der Transport dieses Elektrons durch ein sehr komplexes System von Photosystemen und Elektrontransportern. Dieses System erlaubt es der Pflanze einfache und dann komplexe Zucker aufzubauen um Energie zu speichern. Atrazin kann dieses System negativ beeinflussen und es unterbrechen. Dies passiert in beinahe allen Pflanzen. Gewisse Nutzpflanzen (Mais etwa), wurden entweder gezüchtet oder besitzen die Fähigkeit Atrazin mit einem anderen Molekül zu binden und dadurch in Bereichen der Zelle zu speichern wo sie nicht die Photosynthese beeinflussen. Im Fall des Mais ist das ein tripeptid (eine Verbindung von drei Aminosären - Glutaminsäure, Cystein und Glycin - die Glutathion genannt wird). Der Komplex aus Glutathion und Atrazin wird in einer Art Sack, der Vakuole, gespeichert und später ausgeschieden. Gut, wir wissen nun wie Atrazin aussieht und funktioniert, das es seit 62 Jahren in der Landwirtschaft eingesetzt wird und das auch weltweit. Na und? Warum ist es dann in der EU verboten?

Die erschreckend einfache Antwort: Bürokratie. Die EU hat gewisse Grenzwerte für Pestizide im Grundwasser festgelegt. In Deutschland, zum Beispiel, beträgt dieser Grenzwert 0,1 mikrogram pro Liter. Atrazin wird sehr schlecht im Boden abgebaut, weswegen es oft noch sehr lange nach dem Einsatz in nur wenig geringerer Konzentration nachgewiesen weden kann. So gibt es mehrere Studien die Atrazin und dessen Abbauprodukte auch noch nach Jahrzenten im Boden nachweisen konnten. Manche dieser Studien haben Atrazin nur einmal angewendet und dennoch festgestellt dass ein Großteil des Atrazin und dessen Produkte im Boden verblieben, nach 8 Jahren. Manche Studien berichteten sogar dass Atrazin noch heute, mehr als 20 Jahre nach dessem Verbot, über dem angegeben Grenzwert nachgewiesen werden kann. Aufgrund dieser und ähnlicher Ergebnisse verlor Atrazin seine Zulassung in der EU. Allerdings sind ähnliche Stoffe wie Terbuthylazin (TBA) noch immer zugelassen, auch wenn manche Studien besagen dass TBA ähnlich gefährlich für das Grundwasser ist. Warum interessiert es uns ob das Zeug im Wasser ist? Atrazin baut sich im Boden schneller ab als in Wasser, weshalb es sehr lange dort verweilen kann.

Es gibt Unternehmen und Regierungen (USA, Australien) die die Gefahr von Atrazin und ähnlicher Stoffe als sehr gering einstufen. Dennoch gilt es als Umwelt und Gesundheitsrisiko (vorallem in der EU). So gab in Ende der 80er Jahre Debatten um den Einsatz von Atrazin. In Italien wurden Grenzwerte um das 20-fache überschritten woraufhin man Brunnen schließen musste. Doch anstelle von Gesetzen um den Atrazingebrauch zu verringern, hob man einfach den Grenzwert an um Wasser wieder trinkbar zu machen. Ähnliche Ideen trieben sich auch in Deutschland rum, wurden aber abgelehnt. Während den Anfängen des Verbotes ging die Debatte weiter. So wurden angeblich grobe Messfehler in führenden europäischen Laboren begangen, die Atrazin sogar in Proben nachwiesen, die kein Atrazin enthielten. Wie bereits gesagt fanden spätere Studien dennoch Atrazin in den Böden und im Wasser.

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Ist unser Wasser in Gefahr? Von ExplorerBob, CC0

Auch wenn die Gefahr von Atrazin von einigen offiziellen Stellen noch immer als gering eingestuft wird (EPA), so kamen Ende der 90 und den frühen 2000 Jahren Studien auf die besagten dass Atrazin Frösche und Fische zu Hermaphroditen macht. Eine Debatte entbrannte die nicht nur wissenschaftlich ausgetragen wurde. Zwei Schlüsselparteien sind Dr. Tyrone Hayes und der Chemieriese Syngenta. Ich habe über diese Geschichte in Warum Frosch Transvestiten Uns Etwas Angehen bereits ausführlich geschrieben. Kurz gesagt behauptete Dr. Hayes dass er herausgefunden hat dass Atrazin Fröschmännchen zu Weibchen machen kann. Syngenta widersprach dem und zettelte eine Kampagne gegen Hayes an, die darauf abzielte Hayes und seine Arbeit zu diskreditieren. Es ist schwer zu sagen welche Seite Recht hat. Jedoch scheinen Hayes Ergebnisse zu stimmen, da es mehr und mehr Studien geben die seine Resultate belegen.

Bereits bevor Hayes´ Ergebnisse die Debatte entfachte gab es Forschergruppen die zeigten dass Atrazin männliche Geschlechtsorgane in Fröschen deteroieren lassen können. Die Ausbildung und Differenzierung von Geschlechtsorganen wird während gewisser Entwicklungsstadien festgelegt. So haben Menschliche Embryonen zunächst weibliche Geschlechtsmerkmale, welche sich nach ca. 6 Wochen weiter differenzieren. Dieser Prozess ist sehr komplex und es gibt zahlreiche Faktoren. Einer davon ist das Verhältnis von Östrogen und Testosteron. Testosteron spielt eine wichtige Rolle in der Reifung der männlichen Geschlechtsorgane, sowie deren Funktion im weiteren Lebenverlauf. Dieses empfindliche System kann von externen Substanzen beeinflusst werden. Diese synthetischen wie auch natürlichen Stoffe nennt man endocrine disrupting compounds (EDC).

Atrazin ist wahrscheinlich einer dieser Substanzen. Es wir vermutet dass Atrazin die Aktivität eines bestimmten Enzyms, der Aromatase, erhöht und somit die Konzentration von Testosteron in betroffenen Organismen senkt. Es gibt mehrere Studien die gezeigt haben dass Atrazin die Konzentration von Östrogen in Fröschen und Ratten erhöht und Androgene (männliche) Geschlechtorgane verkümmern lässt. In den Hoden befinden sich einige spezielle Gewebe die für die Spermatogenese (Spermaproduktion) verantwortlich sind. Unter ihnen befinden sich die Sertoli und Leydig Zellen die in einer Kaskade von chemischen Signalstoffen (Hormone: Luteinizing Hormone und Follikelstimulierendes Hormon) die Produktion von Testosteron steuern. Es wurde festgestellt dass Sertoli Zellen degenerierten, während Leydig Zellen sich abnormal verformten. Dies ist nur ein Weg wie Atrazin Geschlechtsorgane beeinflusst. Aromatase, die durch Atrazin wahrscheinlich aktiviert wird, wandelt Testosteron in Östrogen um. Es ergibt sich also eine verringerte Produktion von gesunden Spermien, sowie eine Verringerung von Spermien generell. Des weiteren steigt die Konzentration von Östrogen während die von Testosteron abnimmt. Dies kann zur Verweiblichung von männlichen Tieren führen.

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Zusammenfassung der Aromatase Aktivität von Boghog2, CC0

Es ist sehr unwahrscheinlich das Atrazin die selbe Wirkung im Menschen hat. Dies kann man jedoch nicht testen. Man kann allerdings Daten erheben, Daten über Krankheitshäufigkeiten und Atrazinnutzung. Da dies jedoch eine kontrollierten Tests sind (ethisch einfach unvertretbar) handelt es sich hier nur um eine Korrelation, und keines Falls um eine cause-and-effect Beziehung. Dennoch spiegeln sich die Tierstudien in diesen oben genannten Metastudien wieder. So könnte Atrazin eine Carcinogene (krebserregende) Wirkung haben. Dies wurde bereits in Studien an Ratten beobachtet. So gab es mehr Fälle von Krebs in Ratten die täglich eine geringe Masse von Atrazin mit ihrem Essen aufnahmen. Es gab auch eine Studie die besagte dass Atrazin das Brustkrebsrisiko in Menschen erhöhen könnte, allerdings wurde diese Studie aufgrund eines nicht-absichtlichen Fehlers in der Repräsentation der Daten von den Forscherteam wieder zurückgezogen.

Auch wenn es viele Wiedersprüche gibt, und wir noch vieles nicht wissen sollte man bei Atrazin vorsichtig sein. Es gibt vermehrt Hinweise darauf dass Atrazin nicht nur krebserregend ist und Menschen betrifft die mit Atrazin in Kontakt gekommen sind. Es könnte auch sein dass Atrazin Geburtsdefekte und Frühgeburten auslösen könnte. Diese Korrelation war stark genug für die US Umweltbehörde um neue Untersuchungen über mögliche Gesundheitschäden von Atrazin einzuleiten. Rohr und McCoy fassten die Problematik sehr gut zusammen:

[...] we identified several consistent effects of atrazine that must be weighed against any of its benefits and the costs and benefits of alternatives to atrazine use

Aus: "A Qualitative Meta-Analysis Reveals Consistent Effects of Atrazine on Freshwater Fish and Amphibians" von Rohr und McCoy - Link

Ein Problem dass durch die Atrazin Debatte offensichtlich wird ist die Art und Weise wie Pestizide zugelassen werden. Bei Atrazin dachte man auch das es sich nicht in Grundwasser sammeln wird. Und auch die EPA hat Atrazin noch zugelassen da es angeblich nicht genug quantitative Beweise gibt dass es Schädlich sei. Ich denke hier sollte man ein anderes Prinzip anwenden. Anstelle anzunehmen dass ein Mittel unbedenklich ist bis es erwiesener Maßen unbedenklich ist, sollte man annehmen dass es schädlich ist, bis es erwiesener Maßen unbedenklich ist. Atrazin illustriert dies sehr gut. Von der Patentierung bis zur Markteinführung vergingen nur 2 Jahre. Bei Antibiotika sind es mehr als 10. Dabei sind gewisse Menschengruppen diesen Pestiziden beinahe permanent ausgesetzt, vorallem wenn diese im Trinkwasser zu finden sind. Leider wird ein Pestizid dass nachgewiesener Maßen schädlich ist keinen Paradigmawechsel auslösen. Wirtschaftliche Interessen sind einfach zu groß.

Quellen


Atrazin Chemie

  • Chemspider (von der Royal Society of Chemistry) - Link
  • Toxcenter.org - Link
  • Wikipedia - Link
  • TU Darmstadt - Link

Geschichte

  • TU Darmstadt, Seite 4 - Link

Verwendung

  • U.S. Geological Survey - Link
  • Pflanzenschutzmittel Grenzwert, Umwelt Bundesamt - Link

Nachweis Von Atrazin In Boden Und Wasser

  • Persistenz von Atrazin und seiner Metaboliten im Boden nach einmaliger Herbizidanwendung - Link
  • Atrazine in the environment 20 years after its ban : long-term monitoring of a shallow aquifer (in western Germany) and soil residue analysis / vorgelegt von M.Sc. David Stefan Vonberg - Link
  • Atrazine Soil Core Residue Analysis from an Agricultural Field 21 Years after Its Ban - Link
  • Atrazine contamination in agricultural soils from the Yangtze River Delta of China and associated health risks - Link
  • Toxcenter.org - Link
  • Distribution of terbuthylazine and atrazine residues in crop-cultivated soil: The effect of herbicide application rate on herbicide persistence - Link
  • Pan-European survey on the occurrence of selected polar organic persistent pollutants in ground water - Link

Atrazin Als Mögliches EDC

  • Response of the amphibian tadpole (Xenopus laevis) to atrazine during sexual differentiation of the testis - Link
  • Forms and prevalence of intersexuality and effects of environmental contaminants on sexuality in cricket frogs (Acris crepitans) - Link
  • Short‐term effects of chlorotriazines on estrus in female Sprague‐Dawley and Fischer 344 rats - Link
  • Disorders of male rat reproductive tract under the influence of atrazine Link
  • A Qualitative Meta-Analysis Reveals Consistent Effects of Atrazine on Freshwater Fish and Amphibians Link
  • Hypothesis for mammary tumorigenesis in Sprague-Dawley rats exposed to certain triazine herbicides - Link
  • 2-Chloro-s-triazine herbicides induce aromatase (CYP19) activity in H295R human adrenocortical carcinoma cells: a novel mechanism for estrogenicity? - Link

Andere Quellen

  • Zulassung von TBA, Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit - Link
  • Potentielle Risikos durch TBA in Distribution of terbuthylazine and atrazine residues in crop-cultivated soil: The effect of herbicide application rate on herbicide persistence - Link
  • EU Summary of Classification and Labelling von Atrazin - Link
  • Atrazin Debatte Ender der 80er in Zeit Online - Link
  • Falschmessungen von Atrazin führender europäischer Labore in Spiegel Online - Link
  • Testosteron in Lexikon Medizin und Gesundheit, Prof. Dr. med. J.P.Schade, Serges Verlag
  • Chapter 22 – Microbial Degradation of s-Triazine Herbicides - Link
  • Chapter 9 – Biotransformation of Individual Pesticides: Some Examples - Link
  • Atrazin bei ScienceDirect - Link
  • EPA startet neue Untersuchen wegen Verdacht von Geburstdefekten durch Atrazin in C&EN - Link
  • Growing concern in the water aus Chicago Times - Link
  • Artikel das Atrazin sicher in der Nutzung ist, jedoch Sorgen um Verweildauer in Wasser bestehen - Link

Hayes' Arbeit

  • Erster PNAS Artikel - Link
  • Zweiter PNAS Artikel - Link
  • Nature Artikel - Link
  • Environmental Health Perspectives Artikel - Link
  • Antwort auf Forschung gegen seine Ergebnisse - Link
  • AtrazineLovers Website - Link

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Ich hoffe ich konnte euch dieses komplexe Thema etwas näher bringen. Auch wenn mein Interesse in Atrazin hauptsächlich auf individuellen Erfahrungen beruht (ein Vortrag von Dr. Hayes hatte mich sehr inspiriert), so kann man Atrazin als Stellvertreter für andere Pestizide nehmen. Ich würde jedem empfehlen etwas zum Thema EDC zu lesen. Diese Problematik wird immer größer und könnte zu einem der größten, relativ unbekannten Auslöser von gesundheitlichen Problemen werden.

Hierzu möchte ich zwei Artikel besonders empfehlen. Einer ist von Dr. Hayes und sehr Anti-Atrazin.

Der zweite Artikel ist etwas balancierter. Es ist ein Review Artikel und beschreibt die Probleme die von Atrazin verursacht werden: Wasserbelastung und EDC Aktivität.

Beides sind wissenschaftliche Artikel und in Englisch verfasst.

Wie immer,
Cheers @lesshorrible!

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Erneut ein super post. Was ich so weiß dürfte das Atrazin für Menschen in den über die Nahrung aufgenommenen Dosen tatsächlich ziemlich harmlos sein. Was aber nicht heißt, dass es erlaubt werden sollte, schließlich ist die Auswirkung auf Wasserorganismen um ein Vielfaches stärker, da diese ja im kontaminierten Wasser leben müssen und somit weit größeren Mengen ausgesetzt sind als wir Menschen. Umwelttox ist auch schlimm und muss natürlich berücksichtigt werden.

Eine Frage:

Im Fall des Mais ist das [...] Glutathion genannt wird

Gluthadion ist jetzt bei Gott kein unüblicher Stoff. Exprimieren andere Pflanzen tatsächlich um so viel weniger GSH, dass das so einen harten Unterschied ausmacht? Und wenn man jetzt bedenkt, dass Wirbeltiere recht gute Mengen GSH produzieren, schwächt das nicht die potentielle Toxizität Atrazins deutlich ab?

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Also das ist leider eine schwere Frage. Atrazin ist in den Chloroplasten aktiv, wo es bei nicht-resistenten Pflanzen den Elektronentransport während der Photosynthese stört. Dieser Mechanismus kann auch bei resistenten Pflanzen passieren, tut er anscheinend aber nicht in Lebendpflanzen (bei isolierten Chloroplasten von res und non-res jedoch schon). Die Resistenz muss also außerhalb der Chloroplasten stattfinden. GSH ist eine Möglichkeit (die einzige von der ich spezifisch gehört habe), da die Aufnahme von Atrazin bei Mais immer noch sehr gut ist. Dieser Artikel könnte des Rätsels Lösung sein, leider habe ich aber keinen Zugang da ich momentan kein Student bin.....
Die Toxizität beim Menschen steht ja anscheinend noch nicht fest. Es gibt Indizien, aber keine Beweise. Potentiel wäre das natürlich möglich. Muss dir aber leider sagen dass ich das nicht weiß und auch keine Quelle auf die schnelle gefunden habe. Ich geh morgen nochmal auf die Suche! Cheers!

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Ok, nochmal nachgeschaut, es hängt wirklich mit GSH zusammen. Es gibt aber auch Studien die eine Mutation im Photosystem II als möglichen Grund angeben.

  • Chloroplast-coded atrazine resistance in Solanum nigrum: psbA loci from susceptible and resistant biotypes are isogenic except for a single codon change Link
  • Glutathione Conjugation, An Enzymatic Basis for Atrazine Resistance in Corn Link
  • Atrazine Resistance in a Velvetleaf (Abutilon theophrasti) Biotype Due to Enhanced Glutathione S-Transferase Activity Link

GSH Konjugation scheint in res Pflanzen durch erhöhte Transferaseaktivität begünstigt zu sein. Also GSH und das entsprechende "Lade"-Enzym scheinen hier die Resistenz auszulösen.

Cheers!

Hi @lesshorrible!

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