Umweltgifte in der Nahrung

(Dieser Artikel erschien erstmals im Juni 2023 und wurde aktualisiert, Red)

Wir atmen Chemikalien aus der Umwelt ein, nehmen sie über die Haut auf oder verspeisen sie mit dem Mittagessen. Im Laufe unseres Lebens kommen wir so auf mindestens 10.000 bis 100.000 verschiedene Schad- und Fremdstoffe, erklärt Benedikt Warth vom Institut für Lebensmittelchemie und Toxikologie. Welchen Einfluss Kontaminanten in der Nahrung auf unsere Gesundheit haben, erforscht der Uni Wien-Wissenschafter in einem großangelegtem ERC-Projekt zum Exposom.

Aus Exposure wird Exposom

Für den Forschungsgegenstand namensgebend ist das englische Wort "exposure" ("Belastung"); gemeint sind damit alle Umweltfaktoren, die auf unsere Gesundheit einwirken: Chemikalien in der Luft, im Wasser, in der Nahrung, aber auch die Stoffe, die unser Körper aufgrund verschiedener Einflüsse produziert. Der Begriff geht auf den bekannten Krebsforscher Chris Wild (zuletzt International Agency for Research on Cancer in Lyon) zurück. Er entdeckte den Zusammenhang zwischen bestimmten Schimmelpilzgiften und Leberkrebs und prägte die noch junge Exposomforschung.

Mittlerweile gehört das Exposom zu den Hot Topics der internationalen Wissenschaft. "Wir wissen inzwischen, dass die genetische Disposition in vielen Fällen nicht ausreicht, um die Ursachen, beispielsweise von Krebs und neurodegenerativen Krankheiten, zu erklären. Die Wahrscheinlichkeit, im Laufe des Lebens zu erkranken, hängt durchschnittlich zu zwei Dritteln von Umweltfaktoren wie der Ernährung, dem Lebenswandel, aber auch der damit einhergehenden Chemikalienexposition ab", begründet Warth das gesteigerte Interesse am Exposom.

Quantensprünge in der Massenspektrometrie

Zweifelsohne dazu beigetragen hat auch die technologische Entwicklung der letzten Jahre. "Mit unseren Methoden sind wir erstmals in der Lage, auch kleinste Konzentrationen von Chemikalien zu messen. Wenn Kontaminanten über Nahrung oder Wasser aufgenommen werden, können wir das in biologischen Proben – etwa Urin, Speichel oder Blut – nachweisen." Die modernen Massenspektrometer, die das ermöglichen, arbeiten im Erdgeschoss der Fakultät für Chemie auf Hochtouren. Neben der Universität Wien gibt es weltweit nur wenige weitere Labore, die so geringe Spuren von Chemikalien simultan messen können.

Der Entstehung von Brustkrebs auf der Spur

Die cleveren Hightech-Instrumente unterstützen Warth und sein Team im aktuellen, vom Europäischen Forschungsrat geförderten Projekt dabei, mögliche chemische Trigger von Brustkrebs zu ermitteln. Dafür analysieren die Forscher*innen Proben von Frauen, die im Rahmen einer italienischen Longitudinalstudie Blut und Urin abgegeben haben. Einige der Frauen erkrankten im Laufe der Langzeituntersuchung an Brustkrebs, andere nicht. Die Proben sollen dem Team um Benedikt Warth Aufschluss darüber geben, ob bzw. welche chemischen Risikofaktoren, insbesondere hormonverändernde Fremdstoffe, bei der Entstehung der Krankheit beteiligt sind.

Bei den meisten Schadstoffen ist bekannt, wie sie als Einzelsubstanzen toxikologisch wirken – nicht aber im Zusammenspiel mit den vielen anderen Stoffen, die wir tagtäglich bewusst oder unbewusst aufnehmen. "Die Erforschung des Exposoms verrät uns, welche bis dato unbekannten kombinatorischen Effekte durch das Zusammentreffen von verschiedenen Fremdstoffen auftreten können", so Warth.

Schadstoffbelastung im Mutterleib

Normalerweise fungiert die Plazenta als Schutzbarriere gegen Bakterien, Viren und Fremdstoffe aus der Nahrung oder Medikamenten. Bei einer Studie mit Zearalenon – ein natürliches Schimmelpilzgift, das in Müsli oder Brot vorkommt und östrogenähnlich wirkt – konnten Warth und sein Team zeigen, dass die Plazentaschranke nicht für alle Schadstoffe funktioniert. "Unser Versuch zeigte erstmals einen Transfer des Umwelthormons durch den Mutterkuchen. Ungeborene Kinder können bereits im Mutterleib verschiedensten Fremdstoffen ausgesetzt sein." 

Das legt auch eine aktuelle Studie nahe, die in Zusammenarbeit mit US-amerikanischen Kolleg*innen erstmals nachweisen konnte, dass sich bedeutende Schimmelpilztoxine, darunter auch Zearalenon, in Urin und Blutserum Schwangerer nachweisen lassen. Die Studie unterstreicht die Notwendigkeit einer regelmäßigen Überwachung von Mykotoxinen bei gefährdeten Bevölkerungsgruppen wie schwangeren Frauen und ungeborenen Kindern.

Zusammen mit der MedUni Wien – Kooperationspartner im Netzwerk Exposome Austria, das von Benedikt Warth geleitet wird – möchte der Lebensmittelchemiker die Untersuchung weiter vorantreiben und ein großangelegtes Human Biomonitoring in Österreich mitanstoßen. Die Vision: Frauen geben bereits während der Schwangerschaft biologische Proben ab und dem Neugeborenen wird in den Folgejahren regelmäßig Blut oder Urin entnommen. "Eine Erhebung von Exposition und Effekt über Generationen hinweg würde uns ganz neue Möglichkeiten geben, die Auswirkungen von Fremd- und Schadstoffen auf die Entwicklung des ungeborenen Kindes zu untersuchen", so Warth.

Von der "Reparaturmedizin" zur personalisierten Prävention

Die Untersuchungsergebnisse sollen bei gesundheits- und umweltpolitischen Fragestellungen und künftigen Risikobewertungen von Chemikalien berücksichtigt werden. "Mit unserer Forschung wollen wir herausfinden, welche Einflüsse die wirklich kritischen sind und so dazu beitragen, dass deren Belastung vermindert werden kann. Das wäre ein großer Schritt in Richtung Prävention", so die Vision des Wissenschafters.

"Aktuell liegt der Fokus unseres Gesundheitswesens primär darauf, kranke Menschen zu therapieren anstatt alles zu tun, damit man möglichst lange gesund altern kann. Wir arbeiten daher daran die Kapazitäten zu schaffen, damit in Österreich umfassende präventive Monitoringprogramme, beispielsweise während der Schwangerschaft, bald Realität werden können." (hm)