Das Insektizid Chlorpyrifos ist ein wirksames Mittel zur Bekämpfung verschiedener Schädlinge und gehörte deshalb in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts zu den am häufigsten eingesetzten Pestiziden.
Wie viele Pestizide wirkt Chlorpyrifos jedoch nicht gezielt genug. Es schädigt nicht nur Nichtzielinsekten wie Bienen, sondern wird auch mit Gesundheitsrisiken für deutlich größere Lebewesen in Verbindung gebracht – einschließlich Menschen.
Pränatale Chlorpyrifos-Exposition und die Gehirnentwicklung
Eine neue Studie aus den USA deutet nun darauf hin, dass diese Risiken bereits vor der Geburt einsetzen könnten. Menschen, die vorgeburtlich Chlorpyrifos ausgesetzt waren, weisen im Kindes- und Jugendalter mit höherer Wahrscheinlichkeit strukturelle Auffälligkeiten im Gehirn sowie eingeschränkte motorische Funktionen auf.
Wie die Forschenden feststellten, ging eine zunehmend höhere pränatale Belastung durch Chlorpyrifos mit schrittweise stärkeren Abweichungen bei Gehirnstruktur, -funktion und -stoffwechsel von Kindern und Jugendlichen einher. Zudem zeigten sich schlechtere Werte bei der motorischen Geschwindigkeit und der motorischen Programmierung.
„Die Veränderungen des Hirngewebes und des Stoffwechsels, die wir bei einer pränatalen Exposition gegenüber diesem einen Pestizid beobachteten, waren bemerkenswert weit im gesamten Gehirn verbreitet“, sagt der Erstautor Bradley Peterson, Entwicklungsneurowissenschaftler an der Keck School of Medicine der University of Southern California.
Die Ergebnisse stützen frühere Forschung, die Chlorpyrifos mit beeinträchtigten kognitiven Fähigkeiten und einer gestörten Gehirnentwicklung verknüpft. Sie liefern jedoch erstmals Hinweise auf weitreichende und langfristige molekulare, zelluläre und metabolische Auswirkungen im Gehirn.
Daten aus einer New Yorker Langzeitkohorte
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler werteten Daten aus, die zwischen 1998 und 2015 von Familien in New York City erhoben worden waren. Sie stammten aus einer langfristigen Schwangerschaftskohorte, die vom Center for Children's Environmental Health der Columbia University eingerichtet worden war. Zur ursprünglichen Kohorte gehörten afroamerikanische und dominikanische Mütter im Alter von 18 bis 35 Jahren.
Die Mütter füllten während der Schwangerschaft Fragebögen aus; einige lieferten zusätzliche Daten. Dazu zählten die bei der Geburt bestimmten Chlorpyrifos-Werte ihrer Kinder, die entweder aus Nabelschnur- oder mütterlichen Plasmaproben gewonnen wurden.
Jahre später erfasste das Forschungsteam MRT-Aufnahmen und Verhaltensdaten der Kinder im Alter von 6 bis 14 Jahren. Schließlich lagen für 270 Teilnehmende sowohl bei der Geburt gemessene Chlorpyrifos-Werte als auch verwertbare MRT-Daten aus dem Kindes- oder Jugendalter vor.
Die Auswertung ergab einen signifikanten Zusammenhang zwischen den pränatalen Chlorpyrifos-Werten und Gehirnauffälligkeiten bei Kindern. Dies lege nahe, dass „eine pränatale Exposition in direktem Verhältnis zur Expositionshöhe anhaltende Veränderungen von Gehirnstruktur, -funktion und -stoffwechsel hervorrufen kann“, schreiben die Autoren.
Die Personen dieser städtischen Kohorte waren vermutlich zu Hause Chlorpyrifos ausgesetzt. Viele von ihnen wurden geboren, bevor die US-Umweltschutzbehörde EPA die Anwendung von Chlorpyrifos in Privathaushalten 2001 untersagte, oder kurz danach.
Weiterhin Risiken durch Chlorpyrifos in der Landwirtschaft
Inzwischen haben auch andere Länder ähnliche Beschränkungen eingeführt, doch in der Landwirtschaft wird das Pestizid weltweit weiterhin verwendet.
„Die gegenwärtige weitverbreitete Exposition bei Konzentrationen, die mit denen dieser Stichprobe vergleichbar sind, bringt weiterhin Landarbeiter, Schwangere und ungeborene Kinder in Gefahr“, sagt die leitende Autorin Virginia Rauh, Umweltgesundheitswissenschaftlerin an der Mailman School of Public Health der Columbia University.
„Es ist von entscheidender Bedeutung, dass wir die Expositionswerte in möglicherweise besonders gefährdeten Bevölkerungsgruppen weiter überwachen, insbesondere bei schwangeren Frauen in landwirtschaftlich geprägten Gemeinden, da ihre Säuglinge weiterhin gefährdet sind“, sagt Rauh.
Die Forschenden weisen auf einige Einschränkungen hin: Als Beobachtungsstudie kann die Untersuchung lediglich Zusammenhänge aufzeigen, jedoch keine Kausalität nachweisen.
Sie konzentrierte sich ausschließlich auf die pränatale Chlorpyrifos-Exposition. Weder wurde eine Exposition nach der Geburt gemessen noch dafür kontrolliert. Außerdem prüfte die Studie nicht auf die Belastung durch andere Insektizide, die häufig gemeinsam mit Chlorpyrifos auftreten. Die geringe demografische Vielfalt der Stichprobe könnte zudem die Übertragbarkeit der Ergebnisse einschränken.
Angesichts der weiten Verbreitung von Chlorpyrifos und ähnlichen Verbindungen in der Umwelt weist die Studie dennoch auf den Bedarf an weiterer Forschung zu diesen starken Pestiziden hin.
„Andere Organophosphat-Pestizide verursachen wahrscheinlich ähnliche Auswirkungen“, sagt Peterson, „was Vorsicht gebietet, um Expositionen während Schwangerschaft, Säuglingszeit und früher Kindheit zu minimieren, wenn sich das Gehirn rasch entwickelt und für diese giftigen Chemikalien besonders anfällig ist.“
Die Studie wurde in JAMA Neurology veröffentlicht.
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