Phthalate können DNA-Brüche und Chromosomendefekte in Geschlechtszellen bewirken

Eine aktuelle Studie, die an Fadenwürmern durchgeführt wurde, kommt zu dem Ergebnis, dass ein gängiger Kunststoffbestandteil Brüche in den DNA-Strängen verursacht, was zu Eizellen mit der falschen Anzahl von Chromosomen führt. Monica Colaiácovo von der Harvard Medical School leitete die Studie, die in der Fachzeitschrift PLOS Genetics veröffentlicht wurde. Es gibt viele Arten von Phthalaten. Benzylbutylphthalat (BBP) ist eine Chemikalie, die Kunststoff flexibler und haltbarer macht, und in vielen Konsumgütern zu finden sind, darunter Lebensmittelverpackungen, Körperpflegeprodukte und Kinderspielzeug.

BBP verursacht oxidativen Stress und Brüche in den DNA-Strängen

In der Studie testeten die Forscher eine Reihe von BBP-Dosen an dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans und suchten nach abnormalen Veränderungen in den Eizellen. Sie stellten fest, dass BBP bei Konzentrationen, die denen beim Menschen ähneln, die Verteilung neu kopierter Chromosomen in den Geschlechtszellen stört. Insbesondere verursacht BBP oxidativen Stress und Brüche in den DNA-Strängen, was zum Zelltod und zu Eizellen mit der falschen Anzahl von Chromosomen führt.

Aufgrund dieser Erkenntnisse gehen die Forscher davon aus, dass die BBP-Exposition die Genexpression auf eine Weise verändert, die zu einer erheblichen Schädigung der DNA führt und letztlich zu Eizellen mit geringerer Qualität und abnormalen Chromosomen. Die Studie zeigte auch, dass C. elegans BBP auf die gleiche Weise wie Säugetiere metabolisiert, und bei ähnlichen BBP-Konzentrationen wie beim Menschen beeinträchtigt wird, was darauf hindeutet, dass C. elegans ein wirksames Modell für die Untersuchung der Auswirkungen beim Menschen ist. Insgesamt unterstreicht die Studie die toxische Natur dieses sehr häufigen Kunststoffbestandteils und die Schäden, die er für die Fortpflanzung von Tieren verursacht.

Die Autoren fassen zusammen: „Bei der Untersuchung der weiblichen Keimbahn im Fadenwurm C. elegans wurde in dieser Studie festgestellt, dass eine Exposition in dem im menschlichen Serum und Urin nachgewiesenen Bereich die Genexpression verändert, was mit erhöhtem oxidativem Stress in der Keimbahn, einer Beeinträchtigung der genomischen Integrität und Fehlern bei der meiotischen Chromosomensegregation in Verbindung gebracht wird.

Wie Phthalate die weibliche Fruchtbarkeit beeinträchtigen

Frühere Forschungen der University of Illinois fanden heraus, dass die orale Verabreichung des Phthalats DiNP über einen Zeitraum von 10 Tagen bei weiblichen Mäusen zu einer Störung ihres Fortpflanzungszyklus führte und ihre Fähigkeit, schwanger zu werden, bis zu neun Monate lang beeinträchtigte. Um die Auswirkungen dieser Phthalate auf die weibliche Fruchtbarkeit zu untersuchen, wurden weibliche Mäuse mit Maisöllösungen gefüttert, die umweltrelevante Konzentrationen von DEHP oder DiNP im Bereich von 20 Mikrogramm bis 200 Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht enthielten. Solche Dosen sind vergleichbar mit den Expositionswerten, denen Menschen im Alltag und bei der Arbeit ausgesetzt sein können, so Chiang. Nach Ablauf der 10-tägigen Dosierungsphase wurden die mit Phthalaten behandelten weiblichen Mäuse und ihre Pendants in der Kontrollgruppe zweimal mit unbehandelten männlichen Partnern zur Zucht gepaart.

Drei Monate nach der Dosierung war ein Drittel der Weibchen, die mit den niedrigsten Dosen von DEHP und DiNP behandelt wurden, nach der Paarung nicht in der Lage, schwanger zu werden, während 95 Prozent der Weibchen in der Kontrollgruppe trächtig wurden. Die Proöstrusphase, in der die Follikel in den Eierstöcken schnell wachsen und die Fruchtbarkeit zunimmt, war kürzer. Die späteren Phasen des Zyklus, die Metöstrus- und Diöstrusphase, in denen die Eierstöcke Progesteron produzieren und sich die Gebärmutterschleimhaut bildet, waren jedoch länger. Bei der Untersuchung der Mäuse unmittelbar nach der 10-tägigen Verabreichungsphase stellten die Forscher außerdem fest, dass die Gebärmutter der behandelten Weibchen deutlich weniger wog als die der Weibchen in der Kontrollgruppe.

Bei den drei- und neunmonatigen Intervallen wurden jedoch keine derartigen Unterschiede festgestellt. Bei den Weibchen, die mit den niedrigsten Dosen von DEHP oder DiNP behandelt wurden, gab es im Vergleich zur Kontrollgruppe eine signifikante Verringerung der Anzahl der Weibchen, die trächtig wurden und Junge zur Welt brachten. Die Forscher stellten die Hypothese auf, dass eine Dysregulation der Steroidhormone der Mäuse dazu führte, dass ihre Gebärmutterschleimhaut weniger auf die Einnistung von Embryonen reagierte. Laut der Studie gibt es ein enges Zeitfenster, in dem die Gebärmutterschleimhaut für die Einnistung empfänglich ist, und die Sexualsteroidhormone einer Frau müssen gut reguliert sein, damit dies geschieht. Oder aber die Phthalatbelastung beschleunigte das Ende der reproduktiven Lebensspanne der weiblichen Mäuse und verringerte ihre Chancen, schwanger zu werden, so die Forscher.