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Chemikalien in Kunststoffen stören Stoffwechsel und Immunsystem

Weltweit werden immer mehr synthetische Polymere bzw. Kunststoffe erzeugt. Für bessere Haltbarkeit und Elastizität werden diesen Kunststoffen bei der Herstellung verschiedene chemische Substanzen zugesetzt, deren Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit jedoch kaum bekannt sind.

Klimawandel und Umwelt
Gesundheit

Phthalate sind häufige Weichmacher in Kunststoffen und stellen nicht nur eine Umweltbelastung dar, sondern könnten auch in den menschlichen Stoffwechsel eingreifen. Die überall im Innen- und Außenbereich vorhandenen Substanzen gelangen durch passive Aufnahme in den Körper, entweder durch Kontakt mit der Umwelt oder über Haushaltsprodukte. In neueren epidemiologischen Studien wird davon ausgegangen, dass Phthalate Einfluss auf BMI (Body-Mass-Index), Adipositas und Gewicht bei Kindern und Erwachsenen haben. Der zugrunde liegende Mechanismus ist allerdings noch zu klären.

Einfluss von Phthalaten auf den Stoffwechsel von Zebrafischen

OBESOGENS, ein über das Marie-Skłodowska-Curie-Programm finanziertes Projekt, sollte nun die wichtigsten Mechanismen enthüllen, durch die Phthalate die Gesundheit schädigen können. Am Tiermodell Zebrafisch untersuchten die Wissenschaftler den Einfluss von Phthalaten auf die Mikrobiom-Darm-Achse – einen wichtigen physiologischen Regulator. Das Zebrafischmodell ist ein leistungsfähiges und hochdurchsatzfähiges Instrument für Stoffwechselanalysen, um Substanzen zu identifizieren, die Stoffwechselstörungen auslösen können. „In einem integrierten Ansatz kombinierten wir Transkriptomik, Metagenomik und modernste Bioinformatik, um die Wirkung von Phthalaten auf die Mikrobiom-Darm-Achse zu untersuchen“, erklärt Projektmitarbeiter Dr. Ondrej Adamovsky. Die Analysen ergaben eine allgemeine Deregulierung biologischer Prozesse, sowohl im Wirtsmikrobiom als auch im Gastrointestinaltrakt von Tieren, die mit Phthalaten in Kontakt kamen. Die Substanzen beeinträchtigen zahlreiche physiologische Funktionen wie Stoffwechsel, Darmgesundheit, Homöostase und Immunfunktion. Untersuchungen des Wirkungsmechanismus ergaben Störungen bei Rezeptoren, die an Lipidstoffwechsel und Energiehomöostase beteiligt sind. OBESOGENS beschreibt erstmals die Beteiligung des adaptiven Immunsystems, insbesondere von T-Helferzellen, an der Phthalat-induzierten Deregulierung der Zell-Zell-Kommunikation. Dass Phthalate allergische Reaktionen begünstigen, ist bereits wissenschaftlich gesichert, auf welche Art und Weise Helfer-T-Zellen aktiviert werden, war jedoch unklar, sodass die Forscher mit verschiedenen computergestützten Ansätzen und prädiktiven Funktionsmodellen mögliche Wechselwirkungen mit dem Gastrointestinalgewebe des Wirts und dem Mikrobiom untersuchten. Den Ergebnissen zufolge beeinflussen Phthalate die mikrobielle Zusammensetzung und Diversität des Wirts und begünstigen die Metabolitenbildung, was wiederum die adaptive Immunantwort des Darms stimuliert, Entzündungen auslöst oder entzündliche Erkrankungen begünstigt.

Projektergebnisse auf längere Sicht

OBESOGENS identifizierte eine durch Phthalate verursachte vielschichtige Stoffwechselstörung, bei der das adaptive Immunsystem des Darms und die Mikrobiom-Darm-Achse eine zentrale Rolle spielen. „Indem wir die spezifischen Mechanismen der Phthalat-induzierten metabolischen Deregulierung enthüllen, können wir neue molekulare Zielstrukturen aufzeigen, die sich therapeutisch nutzen lassen“, so Adamovsky. Da der Kenntnisstand, wie sich das Darmmikrobiom durch Umweltkontaminanten verändert und so Stoffwechselstörungen begünstigt, noch ungenügend ist, muss die Rolle mikrobieller Metaboliten bei Phthalat-bedingten Nebenwirkungen noch vollständig charakterisiert werden. Insgesamt legt die Forschungsarbeit den Schwerpunkt auf Risikobewertungen zu Phthalaten und anderen Chemikalien mit potenziellen Nebenwirkungen auf die menschliche Gesundheit. Da Kunststoffe überall vorkommen, muss künftig in Richtung umweltfreundlicher und sicherer Materialien umgedacht werden. Mit der epidemischen Zunahme von Adipositas in der Bevölkerung und den absehbar steigenden Behandlungskosten könnte die Enthüllung der Ursachen dazu anregen, die Lebensweise umzustellen und lebensbedrohliche Begleiterkrankungen einzudämmen.

Schlüsselbegriffe

OBESOGENE, Phthalat, Stoffwechsel, Zebrafisch, Adipositas, T-Helferzellen, Darmmikrobiom

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