Lebensmitteltüten, Verpackungen von Pflegeprodukten... Vorsicht! Plastik macht dick

Autor: Zheng Jinwu

Seit 1975 hat sich die Zahl der fettleibigen Menschen weltweit fast verdreifacht. Mehr als 41 Millionen Kinder unter fünf Jahren gelten als übergewichtig oder fettleibig. Ein hoher Body-Mass-Index (BMI) ist einer der größten Risikofaktoren für die Sterblichkeit und fordert weltweit jedes Jahr Millionen Todesopfer.

Fettleibigkeit ist ein Problem der öffentlichen Gesundheit, das größtenteils auf genetische Veranlagung und Veränderungen des Lebensstils, wie z. B. unkontrolliertes Essen, Bewegungsmangel und Schlafmangel, zurückgeführt wird. Epidemiologische Erkenntnisse deuten jedoch darauf hin, dass diese Faktoren nicht ausreichen, um das Ausmaß und die Geschwindigkeit der Fettleibigkeitsepidemie zu erklären. Daher ist die Identifizierung und Klärung anderer Umweltfaktoren als des Lebensstils für die Bekämpfung von Fettleibigkeit von entscheidender Bedeutung.

Forscher der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Norwegens haben herausgefunden, dass Konsumgüter aus Kunststoff starke Stoffwechselstörungen verursachende Verbindungen (MDC) enthalten. Nach der Exposition gegenüber MDC differenzieren sich die Präadipozyten 3T3-L1 der Maus in Adipozyten und akkumulieren Triglyceride, wodurch schließlich ähnliche reife weiße Adipozyten entstehen. Angesichts der Tatsache, dass Menschen häufig großen Mengen an Plastikprodukten ausgesetzt sind, vermuten Forscher, dass in Plastik enthaltene Chemikalien die Entstehung von Fettleibigkeit im menschlichen Körper beschleunigen könnten.

Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Environmental Science and Technology veröffentlicht.

Lipogene Aktivität von Kunststoff-Konsumprodukten

Studien haben gezeigt, dass Chemikalien wie Bisphenole und Phthalate in Zellen und Tiermodellen Fettleibigkeit fördern.

„MDCs wie Bisphenole und Phthalate machen jedoch nur einen kleinen Teil aller Verbindungen in Kunststoffen aus.“ Johannes Volk, der Erstautor des Artikels, sagte, dass Bisphenole und Phthalate angesichts der chemischen Komplexität von Kunststoff-Konsumgütern lediglich die „Spitze des Eisbergs“ ihrer chemischen Zusammensetzung seien.

Um ein umfassendes Verständnis von Kunststoffen als Belastungsquelle für MDCs zu erlangen, analysierten die Forscher die in 34 alltäglichen Kunststoffprodukten enthaltenen Chemikalien mithilfe nicht zielgerichteter hochauflösender Massenspektrometrie und analysierten ihre gemeinsame adipogene Aktivität mithilfe von High-Content-Imaging.

„Wir haben 55.300 chemische Merkmale entdeckt und vorläufig 629 einzigartige Verbindungen identifiziert, darunter 11 bekannte MDCs“, sagte Volk.

Weitere Untersuchungen zeigten, dass Chemikalien, die aus einem Drittel der Kunststoff-Konsumprodukte extrahiert werden, dazu führen können, dass sich 3T3-L1-Präadipozyten von Mäusen vermehren und in Adipozyten differenzieren. Diese Zellen waren größer und enthielten mehr Triglyceride als mit der Kontrollverbindung Rosiglitazon behandelte Zellen.

„Unsere Studie zeigt, dass alltägliche Kunststoffe eine potente Mischung von MDCs enthalten und daher ein relevanter, aber unterschätzter Umweltfaktor sein könnten, der zu Fettleibigkeit beiträgt“, sagt Volk.

Tatsächlich handelt es sich bei vielen Obesogenen um endokrine Disruptoren, die die normale endokrine Regulierung beeinträchtigen. Zell- und Tierstudien haben gezeigt, dass bedeutende endokrine Disruptoren wie das Pestizid Dichlordiphenyltrichlorethan (DDT) und die Kunststoffchemikalien Bisphenole und Phthalate den Stoffwechsel stören oder Fettleibigkeit fördern können.

Darüber hinaus sind ungesunde oder dysfunktionale Adipozyten Teil des fettleibigen Phänotyps. Die Studie ergab, dass Fettzellen, die mit Chemikalien aus Kunststoff in Berührung kamen, tendenziell größer erscheinen und mehr Triglyceride enthalten. Diese Ergebnisse lassen darauf schließen, dass die Einwirkung chemischer Kunststoffe auch zu einer Verschiebung der Adipozyten in Richtung eines ungesunden Phänotyps führen kann.

Kunststoffprodukte bestehen typischerweise aus einem oder mehreren Polymeren, einer Vielzahl absichtlich hinzugefügter Substanzen (wie Füllstoffen oder Zusatzstoffen) und unbeabsichtigt hinzugefügter Substanzen (wie Rückständen aus dem Produktionsprozess). Allein in Lebensmittelverpackungen aus Kunststoff sind laut Statistik über 4.000 Substanzen enthalten und empirische Daten zeigen, dass in Kunststoffen mehr Chemikalien stecken als derzeit bekannt.

Carol, eine Expertin vom US-amerikanischen Green Science Policy Institute, wies in einem Kommentar darauf hin, dass diese Studie neue Ideen zur Aufdeckung der Fettleibigkeitsepidemie liefere; Im Alltag sollten die Menschen außerdem versuchen, Produkte zu wählen, die nicht aus Kunststoff bestehen.

Verschiedene mögliche Mechanismen

PPARγ ist ein wichtiger Regulator der Adipogenese und viele MDCs, die die Adipogenese induzieren, können auch PPARγ aktivieren.

Die Forscher stellten fest, dass die PPARγ-Aktivierung zwar allgemein als der Hauptmechanismus gilt, durch den künstliche Chemikalien die Adipogenese auslösen, die meisten Kunststoffproben den Rezeptor jedoch nicht aktivierten und nur in wenigen Fällen eine hohe PPARγ-Aktivität auftrat. Darüber hinaus gab es einige Proben, die PPARγ aktivierten, im Adipogenese-Test jedoch nicht funktionierten.

GR ist ein weiterer wichtiger Kernrezeptor, der an der Adipogenese beteiligt ist, und verschiedene MDCs aktivieren GR. Allerdings aktivierte keiner der Kunststoffextrakte GR.

Die Forscher gehen daher davon aus, dass die adipogene Wirkung von Kunststoffextrakten nicht unbedingt auf einer direkten Aktivierung von PPARγ beruht, sondern auch andere Mechanismen involvieren könnte.

„Die Aufklärung des Mechanismus, durch den Kunststoffchemikalien die Adipogenese auslösen, ist sehr kompliziert, da wir es mit zwei ‚Black Boxes‘ zu tun haben, nämlich der komplexen chemischen Mischung in Kunststoffen und den zahlreichen potenziellen Mechanismen der Adipogenese in 3T3-L1-Zellen.“ Volk sagte in dem Artikel, dass es ohne die Klärung dieser beiden Fragen unmöglich sei, den adipogenen Mechanismus von Kunststoffextrakten zu bestimmen.

Zusätzlich zu PPARγ und GR wurde auch gezeigt, dass Agonisten verschiedener anderer Kernrezeptoren, wie Retinoid-X-Rezeptor α, Östrogenrezeptor, Androgenrezeptor, Leber-X-Rezeptor und Schilddrüsen-β-Rezeptor, zur Adipogenese beitragen.

Angesichts der Vielfalt der in dieser Studie in Kunststoffen nachgewiesenen Verbindungen gehen die Forscher davon aus, dass diese Verbindungen möglicherweise über mehrere Mechanismen wirken und dass diese Mechanismen in den meisten Fällen unabhängig von PPARγ und GR sind. Daher sind weitere Arbeiten erforderlich, um die zugrunde liegenden Mechanismen aufzuklären.

Die Studie hat einige Einschränkungen

Carroll sagte, die Studie sei die erste, die sich mit der lipogenen Aktivität von Chemikalien befasse, die aus Kunststoffprodukten für Verbraucher extrahiert würden, und stelle eine führende Anstrengung in der entsprechenden Forschung dar.

Die Forscher weisen jedoch darauf hin, dass die Proben angesichts der Vielfalt der Kunststoffprodukte und ihrer chemischen Zusammensetzung sicherlich nicht alle Kunststoffchemikalien repräsentieren können, denen der Mensch ausgesetzt ist. Angesichts der Verbreitung und Vielfalt chemischer Kunststoffe ist es zudem eine enorme Herausforderung, alle Arten chemischer Kunststoffe, denen der Mensch ausgesetzt ist, vollständig zu beschreiben.

Um zu untersuchen, ob MDC in Kunststoffprodukten vorhanden war, extrahierten die Forscher in der Studie die Proben mit Methanol. Dies ist jedoch eine ziemlich extreme Situation. Tatsächlich ist es auch eine Untersuchung wert, ob MDC in vielen Kunststoffprodukten freigesetzt wird.

Obwohl diese Studie das Vorhandensein potenter MDCs in Verbraucherprodukten belegt, muss noch geklärt werden, ob sie unter realistischen Bedingungen in die Luft, das Wasser oder die Nahrung übergehen oder ob sie über die Haut aufgenommen werden können.

Mithilfe derselben Proben wie in dieser Studie konnten die Forscher nachweisen, dass eine große Zahl von Chemikalien, die in vitro toxisch wirken, wie etwa antiandrogene Verbindungen, ins Wasser übergehen. Es ist jedoch unklar, ob dies auch für die an dieser Studie beteiligten MDCs der Fall ist.

In der Studie nahmen die Forscher Endprodukte wie Kunststoffverpackungen für Lebensmittel oder Körperpflegeprodukte ins Visier. Da die chemische Migration nicht unidirektional ist, kann die Möglichkeit nicht ausgeschlossen werden, dass Verbindungen aus Einschlüssen wie Kosmetika in die Verpackung migrieren und dass diese Verbindungen zur adipogenen Aktivität oder PPARγ-Aktivierung beitragen können.

Durch eine nicht zielgerichtete chemische Analyse identifizierten die Forscher vorläufig mehrere MDCs. Allerdings sind noch immer viele Verbindungen nicht identifiziert. Dieses Problem muss durch die Einrichtung umfassenderer Spektraldatenbanken gelöst werden.

Zugehörige Papierinformationen:

https://doi.org/10.1021/acs.est.1c06316

China Science Daily (01.03.2022, 2. Ausgabe, ursprünglicher internationaler Titel: „Vorsicht! Konsumgüter aus Kunststoff können Fettleibigkeit verursachen“)

Herausgeber | Zhao Lu

Schriftsatz | Zhihai