US-Studie zu Chlorpyrifos: Pränatale Exposition wird mit Veränderungen im Gehirn verknüpft

Chlorpyrifos als Insektizid und mögliche Risiken

Das Insektizid Chlorpyrifos gilt als sehr wirksam gegen zahlreiche Schädlinge und gehörte in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts zu den am häufigsten eingesetzten Pestiziden.

Wie bei vielen Pflanzenschutzmitteln fehlt jedoch auch Chlorpyrifos die nötige Zielgenauigkeit. Es kann nicht nur Insekten treffen, die gar nicht bekämpft werden sollen – etwa Bienen –, sondern wird zudem mit Gesundheitsrisiken für deutlich größere Tiere in Verbindung gebracht, also auch für den Menschen.

Eine neue Studie aus den USA deutet nun darauf hin, dass diese Risiken bereits vor der Geburt beginnen könnten. Menschen, die pränatal Chlorpyrifos ausgesetzt waren, zeigen demnach häufiger strukturelle Auffälligkeiten im Gehirn sowie eingeschränkte motorische Funktionen in Kindheit und Jugend.

So lief die US-Studie in New York City ab

Für die Untersuchung wertete das Forschungsteam Daten aus, die in New York City zwischen 1998 und 2015 im Rahmen einer langfristig angelegten Schwangerschaftskohorte erhoben wurden. Diese Kohorte wurde vom Center for Children's Environmental Health der Columbia University aufgebaut. In der ursprünglichen Gruppe befanden sich afroamerikanische und dominikanische Mütter im Alter von 18 bis 35 Jahren.

Die Mütter füllten während der Schwangerschaft Fragebögen aus. Ein Teil der Teilnehmerinnen stellte darüber hinaus zusätzliche Informationen bereit – unter anderem Chlorpyrifos-Messwerte ihrer Kinder zum Zeitpunkt der Geburt, gewonnen entweder aus Nabelschnurproben oder aus Blutplasma der Mutter.

Jahre später wurden von den Kindern im Alter von 6 bis 14 Jahren MRT-Aufnahmen sowie Verhaltensdaten erhoben. Am Ende umfasste die Auswertung 270 Teilnehmende, für die sowohl Chlorpyrifos-Werte bei der Geburt als auch verwertbare MRT-Daten aus Kindheit oder Jugend vorlagen.

Ergebnisse, Einschränkungen und Bedeutung

Die Forschenden stellten fest, dass mit steigender pränataler Chlorpyrifos-Exposition die Abweichungen in Gehirnstruktur, -funktion und -stoffwechsel schrittweise zunahmen. Gleichzeitig gingen höhere Belastungen mit schlechteren Ergebnissen bei Maßen für motorische Geschwindigkeit und motorische Programmierung einher.

„Die Störungen im Gehirngewebe und im Stoffwechsel, die wir bei pränataler Exposition gegenüber diesem einen Pestizid beobachtet haben, waren bemerkenswert weit verbreitet im gesamten Gehirn“, sagt Erstautor Bradley Peterson, Entwicklungsneurowissenschaftler an der Keck School of Medicine der University of Southern California.

Nach Einschätzung des Teams stützen die Befunde frühere Arbeiten, die Chlorpyrifos mit beeinträchtigter kognitiver Leistungsfähigkeit und gestörter Gehirnentwicklung in Verbindung bringen. Gleichzeitig handele es sich hier um die ersten Hinweise auf breit angelegte und anhaltende molekulare, zelluläre und metabolische Effekte im Gehirn.

In ihrer Analyse berichten die Autorinnen und Autoren über einen deutlichen Zusammenhang zwischen pränatalen Chlorpyrifos-Werten und Auffälligkeiten im Gehirn der Kinder. Das spreche dafür, dass „pränatale Exposition möglicherweise anhaltende Störungen von Gehirnstruktur, -funktion und -stoffwechsel in direkter Proportionalität zum Ausmaß der Exposition hervorruft“, schreiben sie.

Die Teilnehmenden dieser städtischen Kohorte seien wahrscheinlich zu Hause mit Chlorpyrifos in Kontakt gekommen, da viele Kinder vor oder kurz nach dem Verbot der privaten Anwendung durch die US-Umweltschutzbehörde (EPA) im Jahr 2001 geboren wurden.

Ähnliche Beschränkungen wurden inzwischen auch in anderen Ländern eingeführt, dennoch wird das Mittel weltweit weiterhin in der Landwirtschaft eingesetzt.

„Die derzeit weiterhin verbreiteten Expositionen, in Konzentrationen, die mit denen in dieser Stichprobe vergleichbar sind, bringen landwirtschaftliche Arbeitskräfte, Schwangere und ungeborene Kinder nach wie vor in Gefahr“, sagt Seniorautorin Virginia Rauh, Wissenschaftlerin für Umweltgesundheit an der Mailman School of Public Health der Columbia University.

„Es ist von entscheidender Bedeutung, dass wir die Expositionswerte in potenziell vulnerablen Bevölkerungsgruppen weiter überwachen, insbesondere bei schwangeren Frauen in landwirtschaftlichen Gemeinden, da ihre Säuglinge weiterhin einem Risiko ausgesetzt sind“, sagt Rauh.

Die Forschenden weisen zudem auf Einschränkungen hin: Da es sich um eine Beobachtungsstudie handelt, lassen sich lediglich Zusammenhänge aufzeigen, nicht aber Kausalität beweisen.

Untersucht wurde ausschließlich die pränatale Chlorpyrifos-Exposition; eine Exposition nach der Geburt wurde weder gemessen noch kontrolliert. Außerdem wurde nicht getestet, ob die Teilnehmenden weiteren Insektiziden ausgesetzt waren, die häufig zusammen mit Chlorpyrifos vorkommen. Auch die begrenzte demografische Vielfalt der Stichprobe könnte die Übertragbarkeit der Ergebnisse einschränken.

Angesichts der weiten Verbreitung von Chlorpyrifos und ähnlichen Substanzen in der Umwelt sehen die Autorinnen und Autoren dennoch einen klaren Bedarf an zusätzlicher Forschung zu diesen starken Pestiziden.

„Andere Organophosphat-Pestizide verursachen wahrscheinlich ähnliche Effekte“, sagt Peterson, „was Vorsicht rechtfertigt, um Expositionen in Schwangerschaft, Säuglingsalter und früher Kindheit zu minimieren, wenn sich das Gehirn rasch entwickelt und besonders anfällig für diese toxischen Chemikalien ist.“

Die Studie wurde in JAMA Neurology veröffentlicht.