Xenoöstrogene Teil 2: Warum wirken manche Fremdstoffe als endokrine Disruptoren und wo können wir diese finden? [ger]

in de-stem •  7 months ago

Nachdem wir im ersten Teil dieser Artikelserie gelernt haben, wie Östrogenität vermittelt wird und welche Bedeutung dem fehlerfreien Funktionieren des damit verknüpften endokrinen Systems zukommt, können wir uns jetzt dem eigentlichen Thema widmen: den Xenoöstrogenen, also körperfremden Stoffen, die ebenfalls eine östrogene Wirkung zeigen und somit im schlimmsten Fall in der Lage sind, unser hormonelles Gleichgewicht zu stören (die sog. „endokrine Disruption").


Östrogene, überall diese Östrogene. Bilder alle von pixabay (CC0)

Dieser Post wird erstmal eine Übersicht darüber geben, welche Eigenschaften ein chemischer Stoff besitzen muss, um als endokriner Disruptor wirken zu können, und dann eine Auflistung der wichtigsten heute bekannten Xenoöstrogene und wo sie zu finden sind bieten.

Von der östrogenen Wirkung zum endokrinen Disruptor

Schlüssel und Schloss

Um östrogen zu wirken, muss eine Substanz – wie im ersten Teil bereits ausführlich erklärt – in der Lage sein, an die Bindungsstelle des Östrogenrezeptors (ER) zu binden und diesen zu aktivieren. Noch plastischer ausgedrückt: sie muss „ein passender Schlüssel für das ER-Schloss sein“.

Dafür muss sie eine ähnliche Größe, Ladungsverteilung und Bestückung mit sogenannten „funktionellen Gruppen“ aufweisen. Da Chemikalien zwar schematisch in 2D gezeichnet werden, in der Realität aber natürlich dreidimensional und ganz anders geformt sind, als man das vielleicht vermutet, kann mit diese „Strukturanalogie“ auf den ersten Blick oft nicht erkennen. Manchmal geht es aber doch, wie z.B. hier:


Die strukturelle Ähnlichkeit von α-Zearalenol (links) mit dem natürlichen Östrogen E2 (rechts).
Blöderweise sind ERs relativ unspezifisch, und so gibt es eine ganze Reihe von Chemikalien, die ins Schloss passen. Zum Glück sind aber nicht alle Xenoöstrogene endokrin aktiv.

Aufnahme & Metabolismus

Um nämlich unseren Hormonhaushalt stören zu können, muss es ein Stoff zuerst einmal in unsere Organe – also in die Blutlaufbahn – schaffen. Und das ist nicht so einfach.
Es gibt 3 Hauptwege in unseren Körper: Atemluft, Haut und orale Aufnahme. Die allermeisten Xenoöstrogene kommen über den letzten Weg, also über Essen und Trinken. Damit eine Chemikalie es aber vom Mund in unser Blut schafft, muss sie:

  • chemisch stabil genug sein, um die extremen Bedingungen unseres Gastrointestinaltrakts (z.B. die Magensäure, aber auch die enzymatische Aktivität der dortigen Bakterien) zu überleben
  • fettlöslich genug sein, um es durch die Darmwand zu schaffen
  • resistent genug gegen unser metabolisches System* sein, um die Leber noch zu verlassen

Und das sind viele eben nicht. Ein Beispiel: Anthocyane, also die rot/blauen Farbstoffe in Beeren, wirken in hohen Konzentrationen östrogen, erzeugen aber in vivo wahrscheinlich keine Effekte, weil sie in unserem Blut nicht in Mengen auftreten, die diesbezüglich noch von Bedeutung wären. (Quelle)

Aber es gibt sie natürlich, die Xenoöstrogene, die es in ausreichenden Mengen bis ins Blut vordringen und so unerwünschte hormonelle Wirkungen erzeugen können.

*vgl. The xenobiotic metabolism, ein älterer post von mir aus der Zeit, in der STEEM noch was wert und ich noch für curie-votes qualifiziert war...

Klassifizierung von Xenoöstrogenen

Man kann Xenoöstrogene grob anhand ihrer Herkunft einteilen. Oft wird zwischen synthetischen und natürlich vorkommenden Xenoöstrogenen unterschieden.

Erstere sind künstlich erzeugte Chemikalien, die aus verschiedenen Gründen mit Mensch oder Umwelt in Kontakt kommen können, und meistens rein zufällig östrogene Wirkungen besitzen.
Zweitere sind von Pflanzen (Phytoöstrogene) oder Schimmelpilzen (Mykoöstrogene) erzeugte Metabolite, bei denen die östrogene Wirkung eventuell eine biologische Funktion erfüllt. Die Natur ist ja kein utopisches Idyll, sondern ein ewiger Kampf zwischen allen möglichen Lebensformen um immer zu knappe Ressourcen. Survival of the fittest, hat Charles Darwin ihre Entstehungsgeschichte – die Evolution – daher auch betitelt.
Nachdem Östrogene von allen Wirbeltieren sowie von einigen Insekten zur Steuerung der Fortpflanzung verwendet werden, haben sich Stoffe, die die Fortpflanzungsmöglichkeiten beeinträchtigen, sozusagen als biochemische Waffen gegen diese „Fraßfeinde“ etabliert.

Wenn die Insekten, die die Hopfenblüten anknabbern, sich nicht mehr vermehren können, bleiben mir mehr Blüten, dachte sich der Hopfen und produzierte 8-Prenylnaringenin (oops, ich greife vor).

Wenn wir diese Klassifizierung nach dem Vorkommen – die natürlich nichts über die östrogene Stärke oder das Gefährdungspotential aussagt – übernehmen, sind folgende Xenoöstrogene von Bedeutung für den Menschen:

Pestizide, u.a.:

  • DDT, in Industrieländern zum Glück seit den 1970er-Jahren verboten, war ein breit eingesetztes Insektizid, das diverse Reproduktionsstörungen in vielen Tieren verursachte (z.B. zu dünne Eierschalen bei Vögeln)
  • Atrazin, ein Herbizid, in der EU seit 2006 verboten, in den USA – noch - erlaubt. Ist nachweislich ein endokriner Disruptor, über den Grad der Gefährdung für den Menschen wird in den USA noch gestritten, und wenn TTIP doch noch kommen sollte, haben wir das Problem wohl auch wieder.
  • Das Insektizid Endosulfan

Industriechemikalien

Industriechemikalien sind für den (Durchschnitts-)Menschen oft ein relativ geringes Risiko, denn die Gelegenheit, mit ihnen in Kontakt zu kommen, bietet sich dem Normalo nicht oft. Sie sind allerdings als Umweltgift durchaus von Bedeutung, und zwar dann, wenn sie durch Industrieunfälle oder aber durch schlechte Entsorgung in Gewässer gelangen. Fische benutzen auch Östrogene, und leben den ganzen Tag im Wasser – und so reichen oft vergleichsweise geringe Konzentrationen aus, um deren Fortpflanzungsfähigkeiten komplett durcheinander zu bringen. Beispiele für solche Chemikalien sind:

  • Dioxine
  • PPBs, die heute außerhalb von Syntheselabors kaum mehr von Bedeutung sind. Historisch aber von großer Bedeutung durch ihren Einsatz als Kühlmittel bis in die 1970er Jahre.

Plastik

Jetzt kommt ein heikles Thema, das jeder schon mal gehört hat. Ja, in manchen (nicht allen!) Arten von Plastik gibt es Xenoöstrogene. Von besonderer Bedeutung sind hier v.a.:

  • das berühmt-berüchtigte Bisphenol A, das als Ausgangsstoff für die Produktion von Polycarbonat-Kunststoffen und in Epoxidharzen (z.B. Innenbeschichtung von Dosen) eingesetzt wird, und dessen Einsatz in Säuglingsflaschen 2009 von der EU verboten wurde (in den USA nach wie vor legal). 2015 wurden in der EU die Grenzwerte um eine 10er-Potenz weiter gesenkt, und momentan ist eine komplette Reevaluierung der Chemikalie durch die EFSA im Gang.
  • Phtalate, die als Weichmacher in verschiedenen Kunststoffen, v.a. in PVC, eingesetzt werden

Phytoöstrogene

Planzliche Xenoöstrogene sind für uns dann interessant, wenn sie Bestandteil unserer Nahrung sind. Dass sie auch im Rotklee zu finden sind, ist zwar für Schafe relevant („Red Clover Disease“), Menschen geben sich jedoch eher selten der Kleevöllerei hin. Wichtig für uns sind v.a.:

  • Isoflavone, die in größeren Mengen in Sojabohnen enthalten sind
  • iso-Xanthohumol und 8-Prenylnaringenin (8-PN), die in Hopfen – und damit auch im Bier - (Neeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiin!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Oh, war ich das? Sorry.) vorkommen. 8-PN ist übrigens das stärkste bekannte Phytoöstrogen. Aber Artikel folgt, keine Panik. ;-)

Mykoöstrogene

Wie gesagt eigentlich eine Unterklasse der Mykotoxine (Schimmelpilzgifte). Am bekanntesten sind sicher die Fusarium-Toxine Zearalenon und α-Zearalenol, die regelmäßig als Kontaminanten in Mais- und Getreideprodukten gefunden werden und zu den wenigen Mykotoxinen gehören, die gesetzlich reguliert sind (d.h. es gibt verpflichtende Grenzwerte, die auch kontrolliert werden, und über denen ein Produkt aus dem Verkehr gezogen wird).

Fazit

Ihr seht, die Vielfalt unter den Xenoöstrogenen ist sehr groß und gibt jede Menge Stoff für weitere Posts. All diese Substanzen passen ins „Schloss“ des Rezeptors.
Aber bitte beachtet: nur weil ein Stoff in meiner (eh noch lange nicht vollständigen) Liste auftaucht, heißt es noch lange nicht, dass er gefährlich ist, wenn man ihn nicht in Unmengen aufnimmt. Ich melde mich wieder, im nächsten Teil bereite ich das Thema Soja dann endlich auf Deutsch auf.
Bis dahin schlage ich vor, ihr haut euch ruhig noch ein bisschen Tofu rein und trinkt dazu Bier aus einem Plastikbecher. Wie steht es so schön auf dem Anhalter geschrieben:

Keine Panik!


zusätzliche Quellen:

Wie beim letzten Mal habe ich das vieles aus dem Gedächtnis geschrieben, da ich selbst wissenschaftlich mit Xenoöstrogenen arbeite und dementsprechend - zumindest was die Mechanismen betrifft - recht gut im Bild bin. Wer sich detaillierter informieren will, findet alle hier beschriebenen Vorgänge u.v.m. z.B. hier:

Toxikologie: Eine Einführung für Chemiker, Biologen und Pharmazeuten. Buch von Prof. W. Dekant
Wiki: endocrine disruptors
wiki: phytoestrogens
EFSA zu Zearalenon
EFSA reevaluiert BPA


Disclaimer:
In meinem Blog schreibe ich meine ehrliche Meinung als toxikologischer Forscher, nicht mehr und nicht weniger. Ich bin ein Mensch, manchmal unterlaufen mir Fehler. Diskutiert mit mir, seid anderer Meinung – wenn ihr die besseren Argumente bringt, überleg‘ ich gern ein zweites Mal.

Authors get paid when people like you upvote their post.
If you enjoyed what you read here, create your account today and start earning FREE STEEM!
Sort Order:  

Echt cooler Post. Besonders für einen Chemiker. Da freut man sich auf die versprochenen Fortsetzungen! -Besonders über die für's Bier! 🤗
LG,
mountain.phil28

Super Artikel und ich bin schon auf die Fortsetzungen gespannt. Vieles habe ich selbst mal während des Studiums gelernt, über Phytoöstrogene habe ich mal ein Referat gehalten, meine ich, aber ist schon ein paar Jahre her... Bin in dem Thema auch gar nicht mehr drin, daher bin ich sehr gespannt, was du schreiben wirst.

·

Danke, und freut mich dass es interessant ist ;-)

Google translated it over to English. An interesting and somewhat scary article.

My question is: Is this why Alex Jones says the frogs are turning gay? (just joking in case this is not your type of humour).

·

lol, Alex Jones is a lunatic ofc.
Turning gay is not a side effect of xenoestrogens ;-)

Xenoestrogens are probably the main factor associated to polycystic ovaric syndrome epidemy in Mexico. People don't realize how important this problem is, and the costs it has on health and wellbeing.

·

I think there are several factors contributing to this. But xenestrogens are probably one, yes. I've finally translated this post to English now. ;-)
Thanks for commenting!