Auswahl: Wirkfaktoren


Wirkfaktorengruppe

Definition - Wirkfaktoren

6 Stoffliche Einwirkungen >> 6-8 Endokrin wirkende Stoffe

Substanzen, die über eine hormonelle Wirkung gesundheitliche Störungen im Organismus erzeugen und somit zu unmittelbaren wie mittelbaren Schädigungen von Pflanzen oder Tieren führen können.

Vertiefende Ausführungen - Wirkfaktoren

6 Stoffliche Einwirkungen >> 6-8 Endokrin wirkende Stoffe

Hormonaktive Stoffe oder "Endocrine Disruptors" sind exogene Stoffe, die durch Änderung der (Geschlechts-) Hormonfunktion gesundheitliche Störungen im Organismus oder seinen Nachkommen erzeugen (nach FENT 2007: 242f.).

Stoffe, die die Fortpflanzung von Tieren beeinträchtigen, haben eine hohe ökotoxikologische Bedeutung, weil sie ganze Populationen betreffen und sich auf das Überleben von Arten auswirken können. Aufgrund der Verschiedenartigkeit der Organismen und dem komplexen neuroendokrinen System sind verschiedenartige chronische Wirkungen auf die Reproduktion von Wildtieren bekannt. Sie reichen von der Veränderung des Reproduktionsverhaltens, über Einwirkungen auf das neurohormonelle System und Veränderung des Gleichgewichts von Geschlechtshormonen, bis zu Veränderungen in Gehirn und Geschlechtsorganen, Verlust von Geschlechtszellen, Sterilität oder gar Geschlechtsumwandlung.

Hormonaktive Stoffe sind sehr vielfältig und reichen von Estrogenen über Kosmetika-Chemikalien bis hin zu Pestiziden (vgl. Übersicht über Stoffe z. B. bei FENT (2007: 251). Grob lassen sie sich folgenden drei Bereichen zuordnen:
(1) Stoffe mit estrogener und antiestrogener Aktivität,
(2) Stoffe mit androgener und antiandrogener Aktivität und
(3) Stoffe mit Schilddrüsenhormon-Aktivität.

1) Stoffe mit estrogener und antiestrogener Aktivität
Heute sind ca. 200 Stoffe bekannt, deren störende Wirkung auf das Geschlechtshormonsystem oder die Schilddrüse klar gezeigt wurde. Dazu kommen viele Substanzen, die potentiell hormonaktiv sind. Ihre Wirkung wurde meist in vitro gezeigt. Die meisten dieser Stoffe haben estrogene Aktivität. Neben Steroidhormonen sind dies Umweltchemikalien, die v. a. über das Wasser in aquatische Systeme gelangen. Zu den Stoffen mit (anti)estrogener Wirkung gehören beispielsweise synthetische Estrogene wie EE2, der als Wirkstoff in der Antibabypille enthalten ist. Die EE2-Rückstände und Wirkkonzentrationen bei Regenbogenforellen liegen bei 0,3-1 ng/l, bei anderen Fischen bei einigen ng/l. DES, ein weiteres synthetisches Estrogen, wurde als Medikament gebraucht.

Eine weitere Gruppe sind die Alkylphenolpolyethoxylate und deren Abbauprodukte. Sie werden als waschaktive Substanzen heute v. a. in industriellen Reinigungsmitteln eingesetzt und sind als Zusätze in Farben, Pestiziden und anderen Produkten zu finden. Auch Pestizide wie DDT und seine Abbauprodukte (DDE, DDD), Methoxychlor, Lindan, Endosulfan, Toxaphen, Kepon und Chlordan gehören zu den estrogenen Stoffen.

Chemikalien in Kunststoffen wie beispielsweise Bisphenol A, das Monomer in weit verbreiteten Polycarbonaten, oder Weichmacher (gewisse Phthalate) zeigen estrogene Wirkungen in vitro und in vivo. Chlorierte und hydroxylierte Biphenyle (PCB), die wegen ihrer schlechten Abbaubarkeit heute überall auftreten, zeigen sowohl estrogene als auch antiestrogene Wirkungen. Polychlorierte Dibenzo-p-dioxine und -furane weisen eine antiestrogene Wirkung auf und gewisse polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe zeigen eine estrogene Aktivität in vitro und in vivo.

2) Stoffe mit androgener und antiandrogener Aktivität
Hierzu gehören Organozinn-Verbindungen wie Tributylzinn (TBT) und Triphenylzinn (TPT), die bereits bei sehr geringen Konzentrationen von wenigen ng/l eine androgene Wirkung auf verschiedene Schneckenarten aufweisen. Neuerdings wurde eine androgene Aktivität auch bei Fischen und Säugern gezeigt. Vinclozolin, ein Fungizid, zeigt als Androgen-Rezeptor Antagonist antiandrogene Wirkung in vitro und in vivo. Weitere Antiandrogene sind beispielsweise Flutamid, Procymidon (Fungizid) und Linuron (Herbizid). Polybromierte Diphenylether wirken in Nagern antiandrogen.

3) Stoffe mit Schilddrüsenhormon-Aktivität
Neben Thioharnstoff beeinflussen auch Pestizide und viele andere verschiedene Stoffe wie z. B. PCB oder polybromierte Flammschutzmittel das Schilddrüsenhormonsystem.

Endokrin wirkende Stoffe können somit auf verschiedene Weise beeinträchtigende Wirkungen auslösen, u. a. durch direkte Wirkung wie ein Hormon oder aber durch Blockade hormoneller Rezeptoren im Körper. Neben eigentlichen Arzneimittelrückständen (z. B. aus Verhütungsmitteln) sind es vor allem Pestizide bzw. verschiedene Industriechemikalien (z. B. chlororganische Stoffe, Phthalate). Belege für die negative Wirkung liegen zahlreich vor, bereits in einer Greenpeace-Studie Mitte der 1990er Jahre wurden Reproduktionsschäden im Zusammenhang mit Umweltchemikalien bei etwa 100 Arten aus diversen Klassen des Tierreichs dokumentiert; auf 7 exemplarisch ausgewählte europäische Arten geht LEISEWITZ (1996) in einer umfangreichen Auswertung ein.

Vor allem für aquatische Lebensräume, in denen es in erheblichem Maße zu Einträgen bzw. Anreicherungen kommen kann, existieren viele Untersuchungen und zwischenzeitlich auch Informationsbroschüren (z. B. BUND 2001). In Untersuchungen des UBA wurden in deutschen Gewässern bislang mehr als 150 Arzneimittelwirkstoffe nachgewisen (EBERT et al. 2014).

Sowohl in Meeresökosystemen als auch Binnengewässern sind für viele Schneckenarten Vermännlichungserscheinungen bei weiblichen Tieren registriert (z. B. SCHULTE-OEHLMANN et al. 1996), wodurch sich deren Fruchtbarkeit bis zur Sterilität vermindert; Auslöser ist die Belastung mit Tributylzinn-Verbindungen (hier aus bewuchshemmenden Schiffsanstrichen). Bei Fischen wurde nachgewiesen, dass östrogen wirksame Substanzen zur sogenannten "Verweiblichung" von männlichen Fischen führen, wobei einerseits die Hemmung typischer männlicher Merkmale (Hoden, Samenzellen u. a.), andererseits die Ausprägung weiblicher Merkmale (z. B. Eizellen) erfolgt.

In Österreich wurden im Rahmen einer umfangreichen Studie Fließgewässer auf entsprechende Belastungen überprüft. Nach den Daten dieser Studie konnten für die Mehrzahl der österreichischen Fließgewässer negative Wirkungen auf Fische durch 17 Alpha-Ethinylöstradiol (Wirkstoff aus Verhütungsmitteln) sowie die Industriechemikalie Nonylphenol v. a. auf Grund zu geringer Sicherheitsabstände zwischen Exposition und Schwellenwert nicht ausgeschlossen werden, in einigen Fällen lagen die gemessenen Belastungen über dem PNEC-Wert von 330 ng/l, der nach generell toxischen Wirkungen zum Schutz der aquatischen Zönose abgeleitet wurde. Zitat aus der Synopsis von PAUMANN & VETTER (2003). "Die an den Aitel-Fischen untersuchten Indikatoren wiesen für Leitha und Wienfluß auf eine Belastung mit östrogen wirksamen Substanzen unterhalb des Schwellenbereiches, im Fall der Schwechat jedoch oberhalb des Schwellenbereiches hin. Auf Grundlage dieser Ergebnisse ist eine Wirkung auf Fische in der Schwechat nachgewiesen". Dort wurden durchgehend über mehrere Fangperioden signifikante Erhöhungen der Vitellogeninkonzentration (Vorstufe des Eidotterproteins) gekoppelt mit einer Verminderung der Gonadenmasse und -reife bei männlichen Fischen registriert. Im Rahmen der Studie wurde ebenfalls festgestellt, dass ein positiver Zusammenhang zwischen der Entfernungsrate der hormonwirksamen Substanzen aus dem Abwasser und dem Schlammalter in den Kläranlagen besteht. Als wesentlichste Faktoren für eine Entfernung hormonwirksamer Substanzen wurden das ausreichende Schlammalter sowie die Abfolge unterschiedlicher Sauerstoffbedingungen (aerob, anoxisch, anaerob) identifiziert.

Beeinträchtigungen der Geschlechtsentwicklung - wie die Verweiblichung genetischer Männchen - sind auch bei Amphibien nachgewiesen (vgl. z.B. TAMSCHICK et al. 2016).

Neben aquatischen Ökosystemen können Arzneimittelrückstände aber durchaus auch in terrestrischen Ökosystemen relevant werden. Ein Aspekt ist hierbei die Behandlung von Weidevieh mit Medikamenten gegen Parasitenbefall. Bereits WALL & STRONG (1987) konnten nachweisen, dass Restausscheidungen des hierfür verwendeten Mittels Ivermectin (22,23-dihydroavermectin B1) dazu führten, dass Kuhfladen nicht auf normale Weise abgebaut wurden und ihnen die ansonsten charakteristische dungfressende Insektenzönose fehlte. In bestimmten Lebensraumtypen, in denen durch Beweidung prinzipiell ein günstiger Erhaltungszustand erreicht oder erhalten werden kann, ist dieser Faktor ggf. einzelfallspezifisch zu prüfen.

In Natura 2000-Gebieten dürften sich mögliche Einwirkungen von endokrin wirkenden Stoffen i. d. R. weitgehend auf Pestizide (auch bei Anwendung im Wald), Einträge und Anreicherungen in Fließgewässer sowie Parasitenbekämpfungsmittel konzentrieren. Soweit der Einsatz entsprechender Stoffe nicht von vornherein auszuschließen ist, ist bei einem Projekt im Einzelfall eine auf die spezifischen Bedingungen ausgerichtete Prognose vorzunehmen, wobei je nach Stoffgruppen bzw. -arten eine Übertragbarkeit der vorliegenden Erkenntnisse gegeben sein kann (vgl. z. B. HANISCH et al. 2009: 15ff.).