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Endokrine Disruptoren



1. Was sind endokrine Disruptoren?
Endokrine Disruptoren (ED) sind Chemikalien oder Mischungen von Chemikalien, die die natürliche biochemische Wirkweise von Hormonen stören und dadurch schädliche Effekte (z.B. Störung von Wachstum und Entwicklung, negative Beeinflussung der Fortpflanzung oder erhöhte Anfälligkeit für spezielle Erkrankungen) hervorrufen.
Diese Aspekte sind in einer international anerkannten, wissenschaftlichen Definition von endokrinen Disruptoren zusammengefasst, die die WHO in ihrem Bericht „Global Assessment of the State-of-the Science of Endocrine Disruptors“ 2002 veröffentlicht hat (WHO/IPCS, 2002).
Neben den endokrinen Disruptoren nach obiger Definition, gibt es noch die sogenannten endokrin aktiven Substanzen (EA). Dies sind Chemikalien, die zwar mit der biochemischen Wirkweise von Hormonen interagieren, wobei es aber beim aktuellen Stand des Wissens noch unklar ist, ob diese Wechselwirkung zu einem schädlichen Effekt auf den gesamten Organismus führt oder nicht.


Das Neuroendokrin-System in Fischen. Quelle: Éva Fetter/UBA


>>> 1.1 Mehr zum Hormonsystem und den Wechselwirkungen mit endokrinen Disruptoren

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2. Was macht endokrine Disruptoren besonders problematisch?
Aufgrund ihrer Wirkweisen können ED in Organismen besonders schwerwiegende Effekte hervorrufen. Dazu zählen vor allem irreversible Schädigungen in der Entwicklung von Organismen, die Förderung bestimmter Krebsarten beim Menschen und die Gefährdung ganzer Populationen durch z.B. die deutliche Verschiebung von Geschlechterverhältnissen bei Wildtieren.

Die wissenschaftliche Identifizierung und Vorhersage dieser Effekte wird bei ED durch folgende Punkte besonders erschwert:

  • Geringes Wissen über die Funktion der Hormonsysteme und die damit verbundenen artspezifischen Sensitivitätsunterschiede (insbesondere bei Invertebraten), und der daraus resultierende Mangel an international anerkannten und validierten Testmethoden.
  • Die Möglichkeit, dass Effekte - insbesondere nach einer Exposition in sensitiven Lebensphasen - zeitverzögert auftreten und eventuell erst bei Nachfolgegenerationen sichtbar werden.
  • Die oftmals sehr niedrigen wirksamen Konzentrationen bekannter ED, so reichen z.B. wenige µg/L Nonylphenol aus, damit im Labortest bei Fischen nur weibliche Nachkommen heranwachsen.
  • Die Möglichkeit additiver Effekte mit einer Vielzahl bereits in der Umwelt vorhandener endokrin aktiver Chemikalien.

Die daraus resultierenden Bewertungsunsicherheiten gepaart mit der Möglichkeit der oben genannten schwerwiegenden Effekte auf Mensch und Umwelt, machen ED zu besonders besorgniserregenden Stoffen, die schon seit mehreren Jahren Gegenstand intensiver und kontroverser Diskussionen sind.

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3. Haben endokrin wirksame Stoffe Auswirkungen auf Wildtiere?


Ereigniskette zur Entwicklung eines, durch DDT-Verwendung verursachten,
Populationsrückganges der Weißkopfseeadler.
Quelle: Éva Fetter/UBA, Foto Weißkopfseeadler: Rudolf Lettner/fotolia.de

In der Vergangenheit wurden bei zahlreichen Wildtierarten Effekte beobachtet, die durch endokrine Disruptoren hervorgerufen wurden. Ein prominentes Beispiel ist DDT, ein Insektizid welches einen Populationsrückgang bei vielen Raubvogelarten, wie z.B. bei Weißkopfseeadlern, verursachte. Weitere bedeutende Beispiele sind der Rückgang des Ostsee-Robbenbestandes durch eine Fortpflanzungsstörung, die auf PCB -Kontaminierungen zurückzuführen ist, oder die Entwicklung männlicher Geschlechtsorgane in weiblichen Meerestieren durch TBT-Verbindungen (WHO 2002).

Am stärksten belastet sind die Ökosysteme der Oberflächengewässer, da endokrine Disruptoren und endokrin aktive Stoffe vor allem durch Auswaschung, Niederschlag, Oberflächenabfluss und Abwassereinleitung in die Gewässer gelangen und teilweise am Sediment gebunden transportiert und später freigesetzt werden können. Die lokalen Konzentrationen von endokrinen Disruptoren sind in den Gewässern zwar gering, aber teilweise schon ausreichend, um hormonelle Effekte auszulösen. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass bei Fischen unterhalb kommunaler oder industrieller Klärwerkabflüsse (z.B. von Papiermühlen) Veränderungen der Geschlechtsorgane beobachtbar sind. Weitere Studien zeigen einen klaren Zusammenhang zwischen Umweltbelastungen mit bekannten oder vermuteten ED und Effekte auf die Fortpflanzung und Entwicklung von Fischen, Amphibien und Reptilien (EEA, 2012; WHO & UNEP, 2013; Stolzenberg, HC., 2013).

>>> 3.1 Mehr zu Schäden, die in der Umwelt beobachtet werden

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4. Wie werden endokrine Disruptoren gesetzlich behandelt?
Bereits in 1990er Jahren prüfte die Europäische Kommission ob endokrine Disruptoren aufgrund ihrer potenziell schwerwiegenden Wirkungen auf Mensch und Umwelt ähnlich wie die sogenannten CMR- und PBT/vPvB-Stoffe gefährlichkeitsbasiert reguliert werden sollen. Mittlerweile sehen drei der vier großen europäischen Stoff-Regulierungen für Pflanzenschutzmittel, Biozide und Chemikalien (REACH) eine gefährlichkeitsbasierte Regulierung endokriner Disruptoren vor.

>>> 4.1 Mehr: was bedeutet „gefährlichkeitsbasierte Bewertung“


Quelle: Éva Fetter/UBA

Laut EU Biozid-Verordnung (EU 528/2012) und EU Pestizid-Verordnung (EG 1107/2009) dürfen endokrine Disruptoren aufgrund ihrer gefährlichen Eigenschaften nur in Ausnahmefällen zugelassen, also vermarktet werden.
 
Unter REACH können sie zulassungspflicht werden. Voraussetzung hierfür ist, dass sie in einem EU-weiten Verfahren als besonders besorgniserregende Stoffe (substances of very high concern) identifiziert und auf die sogenannte Kandidatenliste aufgenommen wurden.

Stoffe auf der Kandidatenliste können ggf. zulassungspflichtig werden. Nach einem Ablaufdatum dürfen diese nur verwendet werden, wenn für die jeweilige Verwendung einem Zulassungsantrag durch die EU Kommission stattgegeben wurde.

Unter welchen Bedingungen ein endokriner Disruptor zugelassen werden kann, wird derzeit von der Europäischen Kommission untersucht. Das UBA hat sich hier klar positioniert: Aus unserer Sicht sollte die Zulassung nur erfolgen, wenn es keine Alternativen gibt und die Nutzen für Mensch, Umwelt und Gesellschaft höher sind als die Risiken (sozio-ökonomische Überlegungen). 

>>> 4.2 Mehr zur Zulassungsroute endokriner Disruptoren

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5. Wie werden endokrine Disruptoren im regulatorischen Sinne definiert?
Wie genau endokrine Disruptoren im regulatorischen Kontext definiert werden sollen, ist derzeit in der wissenschaftlichen und politischen Diskussion. Die Gesetzestexte geben hier keine eindeutigen Antworten, sie unterscheiden sich sowohl in ihrem Wortlaut als auch in ihren regulatorischen Konsequenzen.
 
Während unter REACH eine Identifizierung als SVHC als Einzelfallentscheidung individuell begründet werden kann und muss, sehen die Biozid- und Pflanzenschutzmittelverordnungen vor, dass die Kommission Kriterien entwickelt.
 
Ziel der Kommission ist es, diese Kriterien vollzugsübergreifend einheitlich, also auch für REACH zu entwickeln. Hauptdiskussionspunkt ist dabei, inwieweit neben der WHO/IPCS Definition weitere Kriterien wie z.B. die Wirkstärke der Stoffe in die regulatorische Bewertung einfließen sollen.

Aus Sicht des UBA sollte für die regulatorische Identifizierung von endokrinen Disruptoren nur die WHO/IPCS Definition zugrunde gelegt werden. Eine Berücksichtigung weiterer Kriterien wie z.B. der Wirkstärke ist aus UBA-Sicht wissenschaftlich nicht haltbar. Zusätzlich schlägt das UBA einige Ausnahmen für Pflanzenschutzmittel und Biozide vor und wünscht sich eine weitere Kategorisierung endokriner Disruptoren.
Die Position des UBA in Bezug auf die Umwelt findet, gemeinsam mit den Überlegungen des BfR zur menschlichen Gesundheit, in einer deutschen, zwischen den Ministerien abgestimmten Position Berücksichtigung.
In einem Impact Assessment überprüft die Europäische Kommission seit 2014 welche Auswirkungen verschiedene Kriterien für die Zulassung von Pflanzenschutzmitteln und Bioziden hätte. In einer öffentlichen Konsultation wurde dazu aufgefordert, Beiträge einzureichen. Das UBA hat vollzugsübergreifend für die Umwelt kommentiert.

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6. Woher wissen wir, ob ein Stoff auf das Hormonsystem wirken kann?
Das UBA hat sich eine Strategie überlegt, wie aus der Vielzahl der unter REACH registrierten/vorregistrierten Stoffe potentielle endokrine Disruptoren ausgewählt werden können. Es werden nur Stoffe weiter untersucht, die in die Umwelt gelangen können.


Ablauf des Gesamtweges der Ermittlung endokrin wirksamer Substanzen.
Quelle: Éva Fetter/UBA

Der erste Schritt ist das Screening entweder mittels eines Stoffgruppenansatzes oder mithilfe von QSAR Methoden. Gleichzeitig werden natürlich Informationen aus Listen mit endokrinen Stoffen von Nicht-Regierungs-Organisationen wie Chemsec (http://chemsec.org/what-we-do/influencing-public-policy/endocrine-disrupters) oder ED-Listen anderer Staaten genommen. Weiterhin stellt die ECHA jährlich Listen mit ausgewählten Stoffen zusammen, aus denen sich die EU-Mitgliedsstaaten Stoffe aussuchen, für die sie ein sogenanntes Manual Screening durchführen möchten. Das bedeutet, für diese Stoffe wird nach Hinweisen gesucht, die eine endokrine Wirkweise wahrscheinlich machen. Die Hinweise können z.B. in vitro Tests oder Hinweise durch strukturverwandte Stoffe oder QSAR sein.

Je nachdem welchen Daten für die Bewertung des Stoffes vorhanden und wie stark die Hinweise/ Beweise für eine hormonelle Wirkung sind, kann dies entweder keine weiteren Maßnahmen, eine Stoffbewertung oder eine Identifizierung als besonders besorgniserregenden Stoff (SVHC) bedeuten.

>>> 6.1 Mehr Informationen zum weiteren Vorgehen

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7. Wie erfolgt die wissenschaftliche Prüfung endokriner Disruptoren?


Die Prüfung endokriner Wirkungen eines Stoffes erfolgt anhand wissenschaftlicher Studien, die Informationen zur endokrinen Wirkweise und zu endokrinen Effekten in Organismen liefern. Die Relevanz eines Endpunktes und die Zuverlässigkeit dieser Studien werden vom Umweltbundesamt auch bewertet (z.B. Ergebnisse aus Standardtests durchgeführt nach einer OECD Richtlinie werden mit hoher Relevanz berücksichtigt). Bezüglich der Relevanz eines gemessenen Endpunktes orientiert sich das UBA bei der regulatorischen ökotoxikologischen Bewertung von endokrinen Disruptoren an dem fünfstufigen Prüfverfahren des OECD Conceptual Frameworks (OECD; 2012), um den vermuteten kausalen Zusammenhang zwischen Wirkung und Effekten von endokrinen Stoffen nachzuweisen.

Information zur chemischen Struktur kann erste Hinweise geben, ob ein Stoff endokrines Wirkpotential hat. Informationen zwischen chemischer Struktur, endokriner Wirkweise und endokrinen Effekten in Organismen sind notwendig, um eine Bewertung der endokrinen Eigenschaften durchführen zu können. Quelle: Éva Fetter/UBA


>>> 7.1 Wie sieht das fünfstufige Prüfverfahren für endokrine Disruptoren aus?

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8. Welche Stoffe bewertet(e) das UBA aufgrund eines ED-Verdachts?

Sowohl im Rahmen von Stoffbewertungen als auch für SVHC-Identifizierungen wählt(e) das Umweltbundesamt Stoffe aus, die im Verdacht standen, hormonell wirksam und für die Umwelt besonders besorgniserregend zu sein.
Im Kontext der Identifizierung von besonders besorgniserregenden Stoffen für die Umwelt identifizierte Deutschland als erster EU-Mitgliedstaat 4-tert-Octylphenol, einen hormonell wirkenden Stoff. Es folgten weitere Stoffe in der Stoffbewertung und SVHC-Identifizierung (siehe Kandidatenliste).

Beispielstoffe in der Stoffbewertung und SVHC-Identifizierung des UBA.
Quelle: Franziska Kaßner/UBA

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9. Verantwortung der Industrie
Aufgabe der registrierenden Unternehmen (Industrie oder Importeur) nach der REACH Verordnung ist es, die Wirkung der Chemikalien anhand aller verfügbaren Informationen zu ermitteln. Hierzu sind je nach Produktionsvolumen (Tonnage/Jahr) für jede Registrierung Standardtestdaten zu liefern.
Die Leitfragen für die Registranden bei der Stoffsicherheitsbeurteilung (REACH VO Anhang I) sind: Gibt es Hinweise, die eine detaillierte Betrachtung notwendig machen? Sind weitere Tests notwendig, um die schädliche Wirkung ausreichend sicher abschätzen zu können? Ist diese Chemikalie besonders besorgniserregend? [Siehe Vortrag 1, Vortrag 2].

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10. Forschungsprojekte
Im Rahmen seiner Ressortforschung fördert und begleitet das UBA verschiedene Forschungsprojekte zur Identifizierung umweltrelevanter ED.


11. Glossar
AOP ‒ Adverse Outcome Pathway. AOPs liefern Informationen zur Wirkungsweise einer Chemikalie und bilden einen kausalen Zusammenhang zwischen Exposition und nachgeschalteten Effekten auf Zelle, Organ, Organismus und Populationsebene

CMR ‒ Stoffe die krebserregend (carcinogen), erbgutverändernd (mutagen) sind oder die Fortpflanzung schädigen (reproduktionstoxisch) und somit die Kriterien zur Einstufung und Kennzeichnung als CMR Kategorie 1a erfüllen.

DDT ‒ Dichlordiphenyltrichlorethan wurde ab den 40-er Jahren weltweit gegen Insekten als Nervengift verwendet. Der Stoff verursachte eine Verringerung der Anzahl an ausgebrüteten Vogeleiern und steht unter dem Verdacht, auch krebserregend zu sein. Aufgrund seiner toxischen Eigenschaften, Langlebigkeit und Bioakkumulierbarkeit wurde die Verwendung in den 70-er Jahren in den meisten westlichen Industrieländern verboten. Darüber hinaus hat der Stoff östrogene Wirkweise.

Ethinylöstradiol wird z.B. als Wirkstoff in der Pille verwendet und gelangt somit durch den Urin von Frauen in die Umwelt.

Intersexualität ‒ Bei dieser Sexualdifferenzierungsstörung können die Organismen weder zum männlichen noch zum weiblichen Geschlecht zugeordnet werden.

OECD ‒ Die Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung ist eine internationale Organisation von 34 Mitgliedstaaten, die sich neben wirtschaftlichen und politischen Fragen auch mit Umweltthemen beschäftigt und unter anderem auch standardisierte Testmethoden entwickelt.

PBT ‒ persistente, bioakkumulierende und toxische Stoffe. Also Stoffe, die in der Umwelt nicht abgebaut werden, sich dort anreichern und giftig sind. vPvB: sehr persistente und sehr bioakkumulierende Stoffe.

PCB ‒ Polychlorierte Biphenyle sind organische Chlorverbindungen, die in vielen Industrieanwendungen als Hydraulikflüssigkeit oder als Weichmacher eingesetzt wurden. Obwohl sie seit 2001 durch die Stockholmer Konvention weltweit verboten wurden, sind die Stoffe immer noch aufgrund ihrer Langlebigkeit und Bioakkumulierbarkeit in Wildtieren und in der Umwelt zu finden.

PEC ‒ Predicted Environmental Concentration. Die zu erwartende Konzentration in der Umwelt.

PNEC ‒ Predicted No-Effect Concentration. Der Wirkschwellenwert für den Bereich Umwelt gibt die Konzentration des Stoffes in der Umwelt an, bei der noch keine schädlichen Effekte erwartet werden.

QSAR ‒ quantitative Struktur-Wirkungs-Beziehungen. Anhand der Struktur und weiterer Informationen werden die Wirkungen eines Stoffes vorhergesagt.

TBT ‒ Tributylzinn-Verbindungen wurden z.B. in Antifouling-Farben zum Schutz von Schiffen vor Bewuchs verwendet. Bedenklich sind sie aufgrund ihrer endokrinen Eigenschaften, Toxizität, Langlebigkeit und Bioakkumulierbarkeit. Seit 2003 ist ihre Anwendung in der EU in Antifouling - Farben verboten und seit 2006 dürfen sie als Biozid nicht mehr in der EU vermarket werden. TBT wird aber noch in Desinfektionsmitteln, im Materialschutz, in Dachbahnen und Sanitärsilikonen eingesetzt.

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12. Literaturverzeichnis
WHO, 2002. Global assessment of the state-of-the-science of endocrine disruptors, 2002. WHO/PCS/EDC/02.2. Chapter 4: Wildlife

EEA, 2012. The impacts of endocrine disrupters on wildlife, people and their environments – The Weybridge+15 (1996–2011) report. Technical report No 2/2012. European Environmental Agency (EEA)

WHO & UNEP, 2013. State of the science of endocrine disrupting chemicals - 2012. An assessment of the state of the science of endocrine disruptors prepared by a group of experts for the United Nations Environment Programme (UNEP) and World Health Organization (WHO).

Stolzenberg, HC., Frische, T., Dellarco, V.L., Timm, G., Gourmelone, A., Iguchi, T., Ingerslev, F., Roberts, M. 2013. The Regulatory Need for Tests to Detect EDCs and Assess Their Hazards to Wildlife. John Wiley & Sons, Inc.

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13. Buchempfehlungen für die breitere Öffentlichkeit
Carson, R., 1962. Der stumme Frühling (Silent Spring). Erstveröffentlichung: Houghton Mifflin, New York, U. S. ‒Das erste Buch für die breitere Öffentlichkeit über Auswirkungen von Pflanzenschutzmitteln auf die Vogelpopulation gilt als eines der einflussreichsten Bücher in Umweltthemen.

Colborn, T., Dumanoski, D., Peterson Myers, J., 1996. Our Stolen Future: are we threatening our fertility, intelligence, and survival? A scientific detective story. Pengiun Books USA Inc., New York, U. S. ‒Eine wissenschaftliche Detektivgeschichte über die Effekte von endokrinen Disruptoren auf die Menschen und Wildtieren hat viele regulatorische Initiativen ausgelöst.

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