Ökotox

Hormonaktive Stoffe oder "Endocrine Disruptors" sind exogene Stoffe, die durch änderung der (Geschlechts-) Hormonfunktion gesundheitliche Störungen im Organismus oder Nachkommen erzeugen. Hormonaktive Stoffe haben bei verschiedenen Tiergruppen folgende Auswirkungen:
Störung der Entwicklung und Beschaffenheit von Spermien und Eizellen, Störung der Geschlechtsdeterminierung, verändertes Reproduktions- und Brutpflegeverhalten, Fertilitätseinbussen, reduzierte Reproduktion und Geschlechtsumwandlung.

Verweiblichung von Fischen, Zwitter

Ursache für das Verschwinden des Fischotters

Vermännlichung Meeresschnecken, Fische

Erst etwa 15-20 Jahre nach Gebrauch sind chronische Schädigungen von DDT auf die Reproduktion bekannt geworden.
Greifvögel zeigten eine Verdünnung von Eischalen und eine Störung des Reproduktionsverhaltens. Im Vordergrund stand die Schädigung des Wanderfalken, doch fanden in den 1960er und 70erJahren auch massive Populationseinbrüche bei Falken, Sperber, Habicht, dem braunen Pelikan, Seeschwalben, Möwen und dem fischfressenden Kormoran statt, Anfang der 70er war der Wanderfalke in Skandinavien, England und den USA fast ausgestorben.
Bei allen Vögeln zeigten sich, dass die Schalendicke der gelegten Eier reduziert war und die Eier in den Nesten zerbrachen. Der Effekt stand mit dem Einsatz von DDT in Beziehung
Der ursächliche Zusammenhang mit dem DDt-Einsatz wurde durch Rückstandsanalysen bestätigt. Die Konzentration an DDE in Eiern korreliert mit der Verdünnung der Eischale. Damit wurde erstmals deutlich, dass nicht nur Habitatsveränderungen und -verluste, sondern auch Chemikalien zu massiven Populationseinbrüchen führen.

Zwischen Eischalenverdünnung und dem Populationsrückgang besteht ein enger Zusammenhang: Bei 17-18% Verdünnung sinkt die Population.
 

Speziesabhängigkeit: Greifvögel und fischfressende Vögel sind besonders empfindlich.  Der Effekt von Organochlorverbindungen auf die Verdünnung der Eischale ist bis heute bei mindesten 11 Vogelfamilien aquatischer und terrestrischer ökosysteme nachgewiesen.
braune Pelikane in Kalifornien 1960-1969 nur noch kleine Population. Fortpflanzung war gering,
von 500-700 Paaren wurden nur 12 Junge produziert.
-> entweder wurden keine, praktisch schalenlose Eier oder Eier mit nur noch 50% der normalen Schalendicke gelegt.

DDT hat auch eine sehr hohe aquatische Toxizität, insbesondere gegenüber Intervebraten. Daphnien-> neurotoxische Reaktionen.
Fische sind auch DDT-empfindlich.
Hyperaktivität und Verhaltensänderungen

Durch Organochlorpestizide verursachten Populationsrückgänge in Nordamerika sind auch bei Seeadlern und Fischadlern beobachten worden.
Neben der Eischalenverdünnung wurde auch eine erhöhte Embryotoxizität festgestellt.

Problematisch ist aber die Tatsache, dass die gebräuchlichen Test-Vögel(Huhn, Fasane) in der Regel relativ unempfindlich sind und bei DDT keine Eischalenverdünnung zeigen.
 

Umweltverhalten, Metabolismus und Speicherung einzelner PCB-Kongenere in Organismen sind verschieden.
Die Verteilung der PCB-Gesamtgehalte in der Umwelt weist deutlich auf die Bioakkumulation hin. Höchste Konzentration finden sich infolge Biomagnifikation in Fischen , Vögeln, und Meeressäugern an der Spitze von Nahrungsketten. Dies gilt vor allem für höherchlorierte Kongenere, da niederchlorierte metabolisiert werden. Mit zunehmender Grösse und Alter treten bei Fischen zudem höhere PCB-Konzentrationnen auf- Auch in der Milch von Eisbären werden PCB, PCDD und PCDF in Konzentrationen gefunden, die ähnlich hoch sind wie die in der menschlichen Muttermilch Umwelt-und humantoxikologisch von Bedeutung sind coplanare Kongenere, die wie die entsprechenden Dioxine und Furane an den Ah-Rezeptor binden.

Der Fischotter gilt seit den 70er Jahren in der Schweiz als ausgestorben.
Fischotter haben natürlicherweise eine geringe Reproduktionsleistung, bringen sie doch in ihrem achtjährigen Leben erst nach 3 Jahren das erste Mal 2-3 Junge zur Welt.
Sie leben hauptsächlich von Fischen, denen sie bei Dämmerung und nachts nachstellen.

Fischkonsum beträgt 1 kg, weichen sonst auf Amphibien und Krebse aus

PCB aus Anwendungen in Transformatoren, Hydraulikölen, Baufugen, Farben führt zu Populations- rückgang beim Fischotter
Mittlere PCB-Gehalte in
Fischen in CH: 0.02-0.7mg/kg
Aufgrund von Fütterungsver-
suchen beim Nerz besteht bei
0.3-1.9 mg/kg Risiko für Effekte
auf Fortpflanzung
Risiko: reduzierte Fortpflanzung
falls Wiederansiedlung

Tributylzinn ist das am stärksten bekannte Umweltgift für aquatische Systeme
Biozid
–Fungizid: Holzschutzmittel
–Insektizid
–Bakterizid: Wassertanks
Anti-fouling Unterwasserfarben
- wird heute v.a. in Entwicklungs-
ländern gebraucht

Organozinn-Verbindungen haben schon nach kurzzeitiger Exposition an 4,0-18,2 mikrog/L TBT  bzw TPT dosisabhängige morphologische Schäden von Elritzenlarven zur Folge. Schäden treten an Haut, Augen, Muskeln, Gehirn und Nieren auf.
Auch bei adulten Fischen werden Gewebs-und Organveränderungen verursacht. Hier stehen vor allem Wirkungen auf das Immunsystem im Vordergrund.
Tributylzinn bewirkt ebenfalls eine Schädigung von Immunzellen, wodurch die Resistenz gegen bakterielle Infektionen reduziert wird. Im weiteren treten ultrastrukturelle Veränderungen in Gehirn und Sehnerv auf.

 

Schalendeformationen durch TBT-Spuren
erst 1980 entdeckt wurden.
Austern zeigten ballähnliche Schalendeformation. Sie konnten sich auch nicht mehr fortpflanzen, weil die Larven schon bei geringen Konzentration starben. Diese Tatsache führte zu einer Anwendungsbeschränkung und Verboten. Heute gelangt TBT noch aus grossen Schiffen, Kriegsschiffen, Docks und über Abwasser in die Gewässer.

Weibchen mit Penis und Vas deferens
Weltweit zeigen über 100 marine Schneckenarten Anzeichen von Vermännlichung durch TBT. Weibchen entwickeln bei Spurenkonzentrationen von wenigen ng/L männliche Geschlechtsorgane, was zu Sterilität (=Imposex) führt. Diese Wirkung findet sic heute global in TBT-verschmutzten Küstenbereiche und wird auch bei einer Süsswasserschnecke beobachtet.
In der Folge sind in vielen anderen Ländern in stark kontaminierten Hafenbereichen Geschlechtsverschiebung und Reproduktionseffekte in Schneckenpopulationen festgestellt worden. Neben der höheren Rate vermännlichter Schnecken, finden sich in diesen Populationen auch weniger bis gar keine Jungtiere mehr.
TPT hat ähnliche Effekte.
Die Vermännlichungen der Schnecke könnte auf der Hemmung einer bestimmen Cytochrom-P450-abhängigen Monooxygenase-Form, der Aromatase beruhen. Die Hemmung dieses Enzyms, das für die Bildung des weiblichen Geschlechtshormon Estradiol aus Testosteron verantwortlich ist, führt zur Erhöhung von Testosteron , was schliesslich zur Ausbildung männlicher Geschlechtsmerkmalen führt.

In Flundern führt TBT zur Störung der Geschlechtsdifferenzierung: Genotypische Weibchen werden phänotypisch zu Männchen.
Fische zeigen unterhalb von gewissen Zellstoff und Papierfabriken Zeichen einer Vermännlichung. Bei Männchen wird eine verlangsamte Entwicklung der Hoden und eine Reduktion des Testeronsgehaltes in Blutplasma, bei Weibchen eine Vermännlichung, reduzierte Gonadengrösse und Eizahl sowie eine zeitliche Verzögerung der Reproduktions beobachtet.
TBT reduziert Spermienzahl und erhöht Anzahl abnormer Spermien beim Zebrafisch

Embryonalentwicklung stören  und zu Keimschädigung und Missbildungen führen. Häufig tritt eine Verzögerung oder Blockierung des Schlüpfens und eine verminderte Schlüpfrate

Häufig Deformationen des Skelettes mit Krümmung der Wirbelsäule und Verkrüppelungen. Deformationen und Missbildungen kommen auch in Herz und Dottersack vor.

•Heute sind über 200 Stoffe bekannt, bei denen verweiblichende Effekte in vitro und in vivo gezeigt wurden
•Weitere hormonaktive Stoffe in Gewässern
–androgene Stoffe: Testosteron, Fungizid, Trenbolon
–anti-estrogene Stoffe
–anti-androgene Stoffe: Weichmacher (Phthalate)
–Stoffe, die auf das Schilddrüsensytem wirken
Bei Exposition im Adultstadium: Störung der Hormonwirkung Im Embryonalstadium: irreversible Effekte auf Geschlechts- entwicklung
Einige estrogene Chemikalien in Gewässern

Aufgrund der Verschiedenartigkeit der Organismen und dem komplexen neuroendokrinen System sind verschiedene chronische Wirkungen auf die Reproduktion von Wildtieren bekannt.Sie reichen von der Veränderung des Reproduktionsverhaltens, über Einwirkung auf das neurohormonelle System und Veränderung des Gleichgewichts von Geschlechtshormonen, bis zu Veränderung im Gehirn und Geschlechtsorganen, Verlust von Geschlechtszellen, Sterilität oder gar Geschlechtsumwandlung

Hormonaktive Stoffe oder "Endocrine Disruptor"sind exogene Stoffe, die durch Änderung der (Geschlechts-) Hormonfunktion gesundheitliche Störungen im Organismus oder seinen Nachkommen erzeugen.Hormon aktive Stoffe haben bei verschiedenen Tiergruppen folgende Auswirkungen:
Störung der Entwicklung und Beschaffenheit von Spermien und Eizellen,
Störung der Geschlechtsdeterminierung, verändertes Reproduktions- und Brutfpflegeverhalten, Fertilitätseinbussen, reduzierte Reproduktion und Geschlechtsumwandlung

Je nach Zeitpunkt der Exposition im Lebenszyklus haben sie verschiedene Konsequenzen:
1. In der Embryonalentwicklung können sie die Geschlechtsausbildung stören (irreversibler Effekt)
2. In der Adultphase können sie die Wirkung von Geschlechtshormonen hemmen oder nachahmen

Adulstadium. Im Vergleich zur Embryonalphase haben Steroidhormone im ausgewachsenen Stadium andere und reversible Wirkungen. Geschlechtshormone sind nicht nur für die Entwicklung der Keimzellen, sondern auch für das Fortpflanzungsverhalten und die Brutpflege von Tieren wichtig.
 

1. Störung der Geschlechtsdeterminierung in der Embryonalphase mit irreversiblen Effekten auf Geschlechtsdrüsen und -organe, sowie Gehirn.
2. Störung der Steroidhormongleichgewicht mit Auswirkung auf Geschlechtsorgane, Fortpflanzungsverhalten und Brutpflege
3. Störung der Biosynthese und des Abbaus von Steroidhormonen durch Hemmung resp. Induktion entsprechender Enzyme (Aromatase, Hydroxysteroiddehydrogenasen)
4. Imitation von Geschlechtshormonen durch Bindung der Chemikalien an Hormon-Rezeptoren. Sie wirken als Agonisten resp. Anatagonisten

In der frühen Embryonalentwicklung können Umweltchemikalien die Geschlechtsdeterminierung resp-ausbildung stören. Denn Geschlechtshormone ( männliches Testosterun und weiblichen Estradiol)
beeinflussen in entscheidenden, sensiblen Phasen der Embryonalentwicklung die genetisch determinierte Geschlechtsausbildung. Sie lenken die Entwicklung der inneren und äusseren Geschlechtsorgane sowie die Gehirnausbildung entweder in weibliche oder männliche Richtung.  die irreversiblem Prozesse werden streng durch Geschlechtshormone kontrolliert und störende Einflüsse in dieser Entwicklungsphase haben bleibende Auswirkungen auf den Organismus

Geschlechtsdeterminierung. Das Geschlecht von Tier und Mensch wird primär genetisch bestimmt. Zusätzlich spielen auch weitere Einflüsse eine Rolle.Mensch und Säuger werden frühembryonal weiblich angelegt, die männlichen Charakteristika müssen in einem frühen Stadium nach einem strikten Entwicklungsprogramm speziell determiniert werden.
 

Der Hypothalamus reguliert auch bei Fischen den Geschlechtshormonstoffwechsel: Synthese und Ausschüttung von Hormonen, welche die Geschlechtsorgane und Reproduktion beeinflussen, werden über die Hypothalamus-Hypophysen-Gonaden -Achse kontrolliert.
Im Hypothalamus wird Gonadotropin Releasing Hormon (GRH) gebildet,welches die Ausschüttung des Hypophysenhormons Gonadotropin stimuliert.
Gonadotropine sind für die Stimulation der Synthese von Steroidhormone verantwortlich, welche die Geschlechtsausbildung, Garnetenentwicklung , Reproduktion und das Sexualverhalten reguliert. Die Hypothalamus-Hypophyse-Gonaden-Achse ist über ein Feedbacksystem kontrolliert. Beispielweise können Estrogene, die durch das Ovar gebildet werde, je nach Konzentration in positiver oder negativer Weise auf Hypothalamus, Hypophyse oder Gonaden wirken
 

Estradiol gelant über das Blut in den Körper und bindet an Estrogen-Rezeptoren, welches als Transkriptionsfaktoren schliesslich zur Expression spezifischer Gene führt.

30mg in einer einzigen Tablette

Treten die auf im Abwasser oder nicht und was sind die Konzentrationen
Generell steigen Belastung und Effekte mit dem Anteil Abwasser . Abwasserinhaltstoffe gelangen über die Klärschlamm-Düngung auch auf Böden. Zudem enthält die Gülle ebenfalls Steroidhormone( Estrogene, Progesteron, Androgene) aus Nutztieren, die in die Gewässer geschwemmt werden können.
bis zu 5 ng/L
gering

andere sind höher

Wirkung:
Aktivitiät: unter Tabelle.

AP ist 25 mal wirksamer als andere.
 

Ethinylestradiol und Gestagene: Gleiche Wirkung bei Fischen
1 Pille enthält: Drospirenon, 3 mg Ethinylestradiol, 30 Mikrogramm
Risiko Thrombose:

50 pro 100 000 Frauen
 

• EE2-Gehalt in Pille: 26-35 μg/Pille
• ca. 8% der Frauen nehmen Pille
• 50% EE2 wird ausgeschieden
• Oberflächenwasser (1652 Messungen)
• Bereich: 0.01-273 ng/L
• 90th Percentil: 1.7 ng/L

PNEC of 0.1 ng/L for EE2

EE2 ist etwa zwei Grössen- ordnungen aktiver als das E2 in der neg. Wirkung auf die Reproduktion bei Fischen Daten geben die NOEC von verschiedenen Fischen an Schon bei 0.1 ng/L müssen bei den empfindlichsten Fischen mit negativen Wirkungen auf die Fortpflanzung von Fischen gerechnet werden.

Adulte: - Negative Wirkung auf die Fekundität und Fertilität - Negative Wirkung auf Reproduktion (geringere Anzahl Nachkommen) - Vitellogenin-Induktion bei Männchen und Jungtieren Juvenile: - Negative Beeinflussung der Geschlechtsentwicklung und des Geschlechterverhältnisses - Zwittergonaden: Reduktion von Spermien

Bei Fischen zeigen sich folgende Wirkungen durch estrogenes Abwasser, welche sich alle in Genexpressionsänderung, reduzierter Fertilität und reduzierter Reproduktion auswirken:
 - Expositionen während Embryonalentwicklung: Geschlechtsumwandlung,Ovotestis

-Exposition im Adultstadium: Vitellogenin-Induktion, Veränderungen des Hormonspiegels