Dioxinexposition und Adipositasrisiko – Auswirkungen hormonell wirksamer Schadstoffe

Adipositas entwickelt sich weltweit zu einem der wichtigsten Gesundheitsprobleme und gilt als Risikofaktor für schwere Erkrankungen wie Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs. Sie ist bekanntermaßen zu komplex, um sich allein durch genetische Faktoren oder den Lebensstil erklären zu lassen. In diesem Zusammenhang rücken Umweltschadstoffe, insbesondere Dioxine und dioxinähnliche polychlorierte Biphenyle (DL-PCB), als mögliche Auslöser von Adipositas in den Blick. In diesem Beitrag betrachten wir eine wichtige Untersuchung von Zhao-Xing Gao und seinem Team und erläutern den Zusammenhang zwischen Dioxinexposition und Adipositas im Detail.

Was sind Dioxine?

Dioxine sind giftige Stoffe aus der Gruppe der chlorierten organischen Verbindungen, die lange in der Umwelt verbleiben. Sie entstehen meist als Nebenprodukte und kommen in der Natur nicht auf natürliche Weise vor. Sie bilden sich bei industriellen Prozessen, insbesondere wenn chlorierte Verbindungen eingesetzt oder verbrannt werden. Beispielsweise können sie bei der Papierherstellung, in Abfallverbrennungsanlagen, beim Schmelzen von Metallen und bei der Herstellung bestimmter Pestizide freigesetzt werden.

Eigenschaften von Dioxinen und ihre Beständigkeit in der Umwelt

• Fettlöslichkeit: Sie neigen dazu, sich im Fettgewebe anzureichern, und können sich in lebenden Organismen biologisch anreichern.
• Hohe Giftigkeit: Insbesondere TCDD (2,3,7,8-Tetrachlordibenzodioxin) gilt als eine der giftigsten Dioxinarten.
• Halbwertszeit: Die Halbwertszeit im menschlichen Körper kann zwischen 7 und 11 Jahren liegen. Daher können die Wirkungen auch nach einer Exposition über viele Jahre fortbestehen.

Quellen von Dioxinen

1. Abfallverbrennungsanlagen: Dioxine entstehen insbesondere bei der Verbrennung medizinischer und industrieller Abfälle.
2. Papier- und Zellstoffverarbeitung: Chlorhaltige Chemikalien, die beim Bleichen eingesetzt werden, können zur Dioxinbildung führen.
3. Herstellung von Pestiziden und Herbiziden: Bei der Herstellung bestimmter landwirtschaftlicher Chemikalien können Dioxine freigesetzt werden.
4. Naturereignisse: Auch Naturereignisse wie Vulkanausbrüche und Waldbrände können geringe Mengen Dioxine freisetzen.

Aktuelle Forschung

Laut einer am 16. Dezember 2024 in The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism veröffentlichten Studie erhöht die Exposition gegenüber Dioxinen und DL-PCB das Risiko einer allgemeinen und abdominalen Adipositas (im Bauchbereich).

Den größten Beitrag zu diesem Anstieg leistet insbesondere die Chemikalie 1,2,3,4,6,7,8-Heptachlordibenzodioxin (HpCDD).

• Allgemeine Adipositas: Sie wurde bei 34% der Teilnehmer festgestellt.

• Abdominale Adipositas: Sie wurde bei 53,9% der Teilnehmer beobachtet.

Die Untersuchung zeigte, dass bei Personen mit Dioxinexposition der Body-Mass-Index (BMI) und der Taillenumfang deutlich zunahmen.

Methodik der Untersuchung

Die Studie wurde mit Daten der National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) aus den Jahren 2003-2004 an 852 Erwachsenen durchgeführt. Die Forschenden untersuchten den Zusammenhang der folgenden neun Chemikalien mit Adipositas:

1. 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD

2. 1,2,3,4,6,7,8,9-Oktachlordibenzodioxin (OCDD)

3. 3,3',4,4',5-Pentachlordibenzofuran (PnCB)

4. PCB28

5. PCB66

6. PCB74

7. PCB105

8. PCB118

9. PCB156

Die Forschenden nutzten mehrere statistische Analysemethoden zur Bewertung allgemeiner und abdominaler Adipositas. Außerdem wurde mittels Mediationsanalyse die vermittelnde Rolle des A1c-Werts als Indikator der Blutzuckerkontrolle untersucht.

Die Ergebnisse im Detail

• Multivariate logistische Regressionsanalysen: Es zeigte sich ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Exposition gegenüber hohen Konzentrationen von 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD, 1,2,3,4,6,7,8,9-OCDD, 3,3',4,4',5-PnCB, PCB74, PCB105 und PCB118 und dem Risiko allgemeiner und abdominaler Adipositas (P < 0,001).

• Auswertung nach Geschlecht: Mit Ausnahme von PCB28, PCB66, PCB74 und PCB156 erhöhten alle Chemikalien sowohl bei Männern als auch bei Frauen das Risiko allgemeiner und abdominaler Adipositas.

Zusammenhänge mit Adipositasindizes

1. Body-Mass-Index (BMI): Die Exposition gegenüber 1,2,3,4,6,7,8,9-OCDD, 1,2,3,4,6,7,8-HpCDD, 3,3',4,4',5-PnCB, PCB74, PCB105 und PCB118 war mit deutlichen Anstiegen des BMI verbunden.

2. Taillenumfang: Es wurde festgestellt, dass diese Chemikalien auch das Bauchfett vermehren und zu einem größeren Taillenumfang führen.

Die vermittelnde Rolle des A1c-Werts

Die Untersuchung ergab, dass A1c-Werte den Zusammenhang zwischen der Exposition gegenüber Dioxinen beziehungsweise DL-PCB und Adipositas zu 5-7% vermitteln:

• Allgemeine Adipositas: Vermittelter Anteil von 6,94%

• Abdominale Adipositas: Vermittelter Anteil von 5,21%

Dieser Befund zeigt, dass die Belastung durch Umweltschadstoffe den Glukosestoffwechsel stören kann.

Was bedeuten diese Ergebnisse für die Praxis?

Das Forschungsteam wies darauf hin, dass Dioxine unabhängige Risikofaktoren für Adipositas sein könnten. Es erklärte: „Die Gefahren von Dioxinen im Hinblick auf Adipositas sollten hervorgehoben und weitere mechanistische Untersuchungen dazu durchgeführt werden.“

Einschränkungen und Empfehlungen für künftige Studien

Da es sich um eine Querschnittsstudie handelt, lässt sich kein ursächlicher Zusammenhang feststellen. Weitere Einschränkungen sind:

• Wegen der kleinen Stichprobe ist die Übertragbarkeit begrenzt.

• Die Ersetzung von Chemikalienkonzentrationen unterhalb festgelegter Grenzwerte durch einen konstanten Wert könnte zu Verzerrungen geführt haben.

Empfohlen werden künftige Längsschnittstudien in größeren Populationen sowie eine detaillierte Untersuchung der biologischen Mechanismen.

Fazit

Dioxine und DL-PCB sind Umweltfaktoren, die das endokrine System stören und das Adipositasrisiko erhöhen. Diese Studie zeigte, dass insbesondere HpCDD erheblich zum Adipositasrisiko beiträgt. Die Ergebnisse unterstreichen erneut, dass die Adipositasepidemie nicht allein auf individuelle Entscheidungen zurückgeht, sondern auch Umweltexpositionen berücksichtigt werden müssen. Zum Schutz der öffentlichen Gesundheit müssen daher politische Maßnahmen und Strategien gegen Umweltschadstoffe gestärkt werden.

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Wie werden Dioxinwerte im menschlichen Körper gemessen?

Dioxine sind chemische Verbindungen, die sich nach einer Umweltbelastung im menschlichen Körper anreichern, im Fettgewebe gespeichert werden und giftig wirken können. Ihre Messung erfordert deshalb eine sorgfältige Analyse. Im Folgenden werden die Verfahren und Abläufe zur Messung der Dioxinwerte erläutert:

1. Blut- und Serumanalysen

• Art der Probe: In der Regel wird eine Blutprobe oder Serumprobe entnommen.
• Vorteil: Geeignet zur Messung der über die Ernährung aufgenommenen Dioxinbelastung und einer chronischen Exposition.
• Ablauf:
  • Es werden 10-20 ml Blut entnommen.
  • Die Plasmaproben werden mit speziellen chemischen Extraktionsverfahren aufbereitet.
  • Nach Abtrennung des Fettanteils werden die Dioxinbestandteile gemessen.

2. Biopsie des Fettgewebes

• Zweck: Da Dioxine lipophil (fettlöslich) sind, ist dies ein genauer Indikator ihrer Anreicherung im Körper.
• Ablauf:
  • Dem Körper wird eine kleine Fettgewebeprobe entnommen, meist aus dem Bauchbereich.
  • Durch chemische Analyse wird die Dioxinmenge im Fettgewebe bestimmt.

3. Analyse der Muttermilch

• Besonderheit: Muttermilchproben sind wichtig, um die Exposition der Mutter und indirekt die Belastung des Säuglings zu bestimmen.
• Warum wichtig? Dioxine können über die Milch auf das Kind übergehen und sich im Milchfett anreichern.
• Ablauf: Nach der Entnahme einer Muttermilchprobe wird deren Fettfraktion analysiert.

4. Urin- und Stuhlanalyse

• Zweck: Ein Teil der aufgenommenen Stoffe kann über Stuhl oder Urin ausgeschieden werden. Die gemessenen Werte sind jedoch meist niedrig.
• Vorteil: Es handelt sich um ein nichtinvasives Verfahren, das keinen chirurgischen Eingriff erfordert.
• Nachteil: Urin- und Stuhlproben bilden die Belastung des Körpers möglicherweise nicht vollständig ab.

5. Haar- und Nagelanalysen

• Anwendung: Dioxinmetaboliten können sich als Indikatoren einer langfristigen Exposition in Haaren oder Nägeln anreichern.
• Einsatzgebiet: Das Verfahren kann zur längerfristigen Erfassung der individuellen früheren Belastung bevorzugt werden.

Laborverfahren

a. Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS)

• Goldstandard: Dies ist die zuverlässigste Methode zur Dioxinmessung.
• Funktionsweise: Die aus der Probe gewonnene Fettfraktion wird im Gerät getrennt und die Dioxinkonzentration bestimmt.
• Vorteil: Verbindungen lassen sich selbst in sehr niedrigen Konzentrationen nachweisen (ppt: ein Billionstel).

b. Hochauflösende Massenspektrometrie (HRMS)

• Sie bietet eine höhere Genauigkeit und Auflösung.
• Insbesondere ist ein Nachweis auch bei sehr geringer Exposition möglich.

c. ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay)

• Schnelltest: Er kann eingesetzt werden, um schneller Ergebnisse zu erhalten.
• Allerdings ist er weniger empfindlich als GC-MS und HRMS.

Fazit

Die Messung von Dioxinen im menschlichen Körper ist ein toxikologisches Verfahren, das eine besonders hohe Empfindlichkeit erfordert. Die Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) ist dabei die am häufigsten eingesetzte und zuverlässigste Methode. Solche Tests werden jedoch meist in spezialisierten Laboren durchgeführt und können teuer sein. Ihre Ergebnisse sind wichtig, um das Ausmaß der Umweltbelastung zu verstehen und Gesundheitsrisiken zu beurteilen.