Schwermetalle, Mikro- und Nanoplastik, Pilze, Hefen, Parasiten und mikrobielle Stoffwechselprodukte
Der menschliche Körper ist nicht nur einem einzelnen Umweltfaktor ausgesetzt. Über Nahrung, Wasser, Luft und direkten Kontakt können gleichzeitig zahlreiche chemische und biologische Stoffe aufgenommen werden. Dazu gehören Schwermetalle und andere Umweltchemikalien, Mikro- und Nanoplastik, Pilze und ihre Toxine, Mikroorganismen, Parasiten sowie Stoffwechselprodukte des menschlichen Mikrobioms.
Das entscheidende Problem ist deshalb nicht nur die Wirkung eines einzelnen Stoffes. Die Belastungen treffen gleichzeitig auf dieselben biologischen Systeme: Darm, Leber, Nieren, Immunsystem, Nervensystem, Blutgefäße, Mitochondrien und zelluläre Schutzmechanismen.
Schwermetalle: Belastung von Zellen und Organen
Blei, Quecksilber, Cadmium und Arsen gehören zu den toxikologisch besonders relevanten Umweltkontaminanten. Die WHO beschreibt Zusammenhänge mit neurologischen, kardiovaskulären, immunologischen, reproduktiven und renalen Schäden.
Schwermetalle können Enzyme beeinflussen, mit Proteinen interagieren, den Redoxhaushalt verändern und mitochondriale Funktionen beeinträchtigen. Dadurch können unter anderem reaktive Sauerstoffspezies entstehen und zelluläre Strukturen belastet werden.
Das bedeutet: Eine Schwermetallbelastung kann gleichzeitig mehrere biologische Schutz- und Regulationssysteme beanspruchen.
Mikro- und Nanoplastik: Partikel in einer bereits belasteten Umwelt
Mikro- und Nanoplastik stellen eine weitere Form der Exposition dar. Kunststoffpartikel können über Nahrung, Wasser und Luft aufgenommen werden. Neben den Partikeln selbst können auch anhaftende oder aus Kunststoffmaterialien stammende chemische Substanzen relevant sein.
Untersucht werden unter anderem mögliche Auswirkungen auf oxidative Prozesse, Entzündungsreaktionen, Immunregulation, Zellfunktionen und das endokrine System.
Damit kommt zu chemischen Belastungen eine physikalische Partikelbelastung hinzu.
Pilze und Mykotoxine
Pilze können unter bestimmten Bedingungen toxische Stoffwechselprodukte bilden. Diese sogenannten Mykotoxine können über kontaminierte Lebensmittel aufgenommen werden. Die WHO nennt unter anderem Aflatoxine, Ochratoxin A, Fumonisine, Patulin, Zearalenon und Trichothecene als gesundheitlich relevante Mykotoxine.
Ihre Wirkungen sind unterschiedlich. Je nach Substanz können Leber, Nieren, Immunsystem, Schleimhäute oder andere Gewebe betroffen sein. Einige Mykotoxine besitzen genotoxische oder krebserzeugende Eigenschaften. Aflatoxine gehören zu den besonders starken natürlichen Karzinogenen; chronische Exposition ist beim Menschen mit Leberkrebs verbunden.
Damit können Mykotoxine eine weitere chemische Belastungsebene darstellen, zusätzlich zu bereits vorhandenen Umweltkontaminanten.
Hefen und Candida
Hefen wie Candida können Teil der normalen menschlichen Mikrobiota sein. Ein Nachweis bedeutet deshalb nicht automatisch eine Erkrankung.
Unter bestimmten Bedingungen können Candida-Arten jedoch Infektionen verursachen. Entscheidend ist dabei der Unterschied zwischen normaler Besiedlung und tatsächlicher Infektion.
Eine Infektion kann wiederum das Immunsystem aktivieren und Entzündungsprozesse auslösen. Damit entsteht eine biologische Belastung, die grundsätzlich anders funktioniert als eine Schwermetall- oder Kunststoffexposition.
Parasiten
Parasitäre Infektionen können je nach Erreger Darm, Gewebe, Blut oder andere Organe betreffen. Parasiten können Gewebe schädigen, Nährstoffe entziehen, Blutverluste verursachen und Immunreaktionen auslösen.
Auch hier entsteht eine andere Art von Belastung: Nicht ein chemischer Schadstoff steht im Mittelpunkt, sondern eine biologische Interaktion zwischen Erreger und Wirt.
Mikrobielle Stoffwechselprodukte
Das menschliche Mikrobiom produziert ständig Stoffwechselprodukte. Dazu gehören beispielsweise kurzkettige Fettsäuren, Ammoniak, Amine, Phenole, Indole und Schwefelverbindungen.
Diese Stoffe sind nicht grundsätzlich schädlich. Viele erfüllen wichtige physiologische Funktionen. Unter bestimmten Bedingungen können bestimmte Stoffwechselprodukte jedoch in höheren Konzentrationen problematisch werden.
Ammoniak ist ein Beispiel. Es entsteht auch physiologisch beim Abbau stickstoffhaltiger Substanzen und wird normalerweise vor allem über den Harnstoffzyklus der Leber entgiftet. Bei krankhaft erhöhten Konzentrationen kann Ammoniak jedoch neurotoxisch wirken.
Was passiert, wenn mehrere Belastungen gleichzeitig auftreten?
Hier liegt der entscheidende Punkt.
Der Körper verarbeitet nicht jede Belastung in einem separaten biologischen Raum.
Schwermetalle können den oxidativen und mitochondrialen Stoffwechsel beeinflussen. Bestimmte Kunststoffpartikel und Chemikalien werden hinsichtlich oxidativer und entzündlicher Effekte untersucht. Mykotoxine können je nach Substanz Zellstrukturen, Leber, Nieren oder Immunsystem schädigen. Infektionen aktivieren Immunreaktionen. Mikrobielle Stoffwechselprodukte beeinflussen den Stoffwechsel und das Darmmilieu.
Diese Prozesse können sich zeitlich und biologisch überschneiden.
Die WHO unterscheidet deshalb ausdrücklich zwischen der Bewertung einzelner Stoffe und der Bewertung kombinierter Expositionen gegenüber mehreren Chemikalien. Solche Kombinationen können über verschiedene Aufnahmewege und über unterschiedliche Zeiträume auftreten.
Gemeinsame biologische Angriffspunkte
Viele unterschiedliche Belastungen können auf ähnliche biologische Systeme treffen:
Oxidativer Stress:
Ein Überschuss reaktiver Sauerstoffspezies kann Lipide, Proteine, Membranen und DNA beeinflussen.
Entzündung:
Infektionen und bestimmte chemische oder physikalische Belastungen können Immunreaktionen auslösen. Eine dauerhaft aktivierte Entzündungsreaktion kann wiederum Gewebe belasten.
Mitochondrien:
Bestimmte toxische Substanzen können die mitochondriale Energiegewinnung beeinflussen. Dadurch können ATP-Produktion und zelluläre Stressreaktionen verändert werden.
Darmbarriere und Mikrobiom:
Der Darm ist gleichzeitig Aufnahmeorgan, Immunbarriere und mikrobielles Ökosystem. Veränderungen in diesem System können Rückwirkungen auf den gesamten Organismus haben.
Leber und Nieren:
Diese Organe spielen zentrale Rollen bei Stoffwechsel und Ausscheidung. Eine Vielzahl körperfremder Substanzen wird über diese Systeme verarbeitet oder ausgeschieden.
Die Belastungen müssen nicht dieselbe Ursache haben
Eine wichtige Erkenntnis der Umwelttoxikologie ist: Mehrfachbelastung bedeutet nicht automatisch, dass alle Stoffe miteinander reagieren oder ihre Wirkung einfach addiert wird.
Es kann additive Effekte geben. Es können sich Wirkungen verstärken. Manche Kombinationen zeigen dagegen keine zusätzliche Wirkung. Welche Reaktion tatsächlich entsteht, hängt unter anderem von Dosis, Dauer, Aufnahmeweg, Stoffwechsel und individueller Empfindlichkeit ab.
Genau deshalb ist die Untersuchung sogenannter „Mixture Effects“ ein eigenes wissenschaftliches Forschungsgebiet.
Das eigentliche Problem: die Summe der Belastungen
Die entscheidende Frage lautet deshalb nicht:
„Welcher einzelne Stoff macht krank?“
Sondern:
„Welche Gesamtbelastung entsteht, wenn verschiedene chemische und biologische Stressoren gleichzeitig auf denselben Organismus einwirken?“
Ein Mensch kann beispielsweise gleichzeitig Umweltkontaminanten aufnehmen, Kunststoffpartikeln ausgesetzt sein, mit Mykotoxinen über Lebensmittel in Kontakt kommen und gleichzeitig Veränderungen seines Mikrobioms oder eine Infektion aufweisen.
Jeder einzelne Faktor besitzt dabei seinen eigenen Wirkmechanismus. Gemeinsam können sie jedoch dieselben biologischen Systeme beanspruchen: antioxidative Schutzsysteme, Immunregulation, Zellmembranen, mitochondriale Funktionen, Leberstoffwechsel, Nierenfunktion und die Darmbarriere.
Schlussfolgerung
Die entscheidende Realität ist die Mehrfachbelastung. Schwermetalle, Mikro- und Nanoplastik, Mykotoxine, Pilze und Hefen, Parasiten sowie mikrobielle Stoffwechselprodukte wirken nicht in getrennten Welten auf den Menschen ein. Sie können gleichzeitig vorhanden sein und unterschiedliche biologische Stresswege aktivieren.
Das Problem ist deshalb nicht nur der einzelne Schadstoff. Das Problem ist die Summe der Belastungen, die gleichzeitig auf denselben Organismus einwirken. Je mehr unterschiedliche Stressoren zusammentreffen, desto wichtiger wird es, die Gesamtbelastung und ihre möglichen Wechselwirkungen zu betrachten.
