Umwelt & Exposom

Endokrin-wirksame Substanzen (EDC) sind körperfremde Verbindungen, die in Hormonsynthese, -transport, Rezeptorbindung oder -metabolismus eingreifen. Bisphenol A (BPA) und strukturverwandte Analoga (BPS, BPF) wirken vorrangig als Agonisten oder Antagonisten an Östrogenrezeptoren (ERα, ERβ) und interagieren auch mit Androgen- und Schilddrüsenhormonsignalwegen; Phthalate — weitverbreitete Weichmacher in Lebensmittelverpackungen, Medizinprodukten und Kosmetika — hemmen steroidogene Enzyme und senken so die Androgenbiosynthese. Epidemiologisch werden Assoziationen mit früherer Pubertät, verminderter Spermienqualität, polyzystischem Ovarsyndrom, Typ-2-Diabetes und Adipositas beschrieben, wobei die Kausalitätsfeststellung durch ubiquitäre Koexposition und die für viele EDC charakteristischen nicht-monotonen Dosis-Wirkungs-Kurven erschwert wird. Die EU hat BPA aus Polycarbonat-Babyflaschen verboten (2011) und schränkt es unter laufenden Regulierungsmaßnahmen schrittweise auch in anderen Lebensmittelkontaktmaterialien ein; zudem gilt ein gruppenspezifischer TDI-Wert für Phthalate, doch die Schwellenwerte bleiben umstritten; eine standardisierte kumulative Risikoabschätzung für Gemische ist in den meisten Rechtssystemen noch nicht etabliert.

Künstliches Licht bei Nacht (ALAN — Artificial Light at Night) — aus Straßenbeleuchtung, Bildschirmen und Innenraumbeleuchtung — unterdrückt die Melatoninsekretion über intrinsisch photosensitive retinale Ganglienzellen (ipRGC) mit dem Photorezeptor Melanopsin, die besonders empfindlich auf kurzwelliges (~480 nm) Blaulicht ansprechen, und verschiebt dadurch den nächtlichen Melatonin-Anstieg sowie die Phasenlage der zentralen zirkadianen Uhr im Nucleus suprachiasmaticus. Chronische zirkadiane Fehlausrichtung ist mit beeinträchtigter Immunfunktion, metabolischer Dysregulation, kardiovaskulärem Risiko und beschleunigtem epigenetischem Altern assoziiert. Epidemiologische Forschung von Erren und Kollegen sowie mehrere große Kohortenstudien haben Zusammenhänge zwischen ALAN-Exposition und erhöhter Brust- und Prostatakrebsinzidenz beschrieben, möglicherweise über Melatonin-vermittelte Effekte auf die Zellproliferation. Da die globale ALAN-Intensität durch Urbanisierung weiter zunimmt, gewinnt die biologische Wirkung der nächtlichen Lichtumgebung zunehmend öffentlich-gesundheitliche Bedeutung.

Mikroplastik bezeichnet feste Kunststoffpartikel kleiner als 5 mm, einschließlich Nanoplastik im Submikrometerbereich, die durch Zerfall von Plastikabfällen, Synthesefasern, Reifenabrieb und Kosmetika entstehen. Sie wurden in menschlichem Blut, Plazentagewebe, Muttermilch und — in einer NEJM-Studie von Marfella und Kollegen aus dem Jahr 2024 — in karotiden Atheromen nachgewiesen; Patienten mit detektierbarem Plaques-Mikroplastik wiesen ein signifikant erhöhtes Risiko für Herzinfarkt, Schlaganfall und Tod über einen medianen Beobachtungszeitraum von 34 Monaten auf. Als Schadensmechanismen werden lokale Entzündungsreaktionen, endokrine Störungen durch adsorbierte Additive wie Phthalate und Bisphenole sowie oxidativer Stress diskutiert, wobei Dosis-Wirkungs-Beziehungen beim Menschen noch unzureichend charakterisiert sind. Klinisch relevante Grenzwerte und validierte Reduktionsstrategien sind bislang nicht etabliert.

Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) sind eine Klasse von mehr als 10.000 synthetischen Chemikalien, die durch extrem stabile Kohlenstoff-Fluor-Bindungen charakterisiert sind, was zu persistentem Verbleib in der Umwelt und — bei langkettigen Verbindungen wie PFOA und PFOS — zu Serumhalbwertszeiten von mehreren Jahren im menschlichen Körper führt. Expositionspfade umfassen belastetes Trinkwasser, Lebensmittelverpackungen, Antihaftbeschichtungen und beruflichen Kontakt; PFAS wurden weltweit in Blut und Gewebe nachgewiesen, auch in arktischen Bevölkerungen ohne direkte Industrienähe. Epidemiologisch werden PFAS-Expositionen mit supprimierten Impfantikörpertitern, Dyslipidämie, Schilddrüsenhormon-Dysregulation, vermindertem Geburtsgewicht und erhöhtem Nieren- und Hodenkarzinom-Risiko assoziiert; mechanistisch spielen PPAR-alpha-Aktivierung und Kernrezeptor-Interferenz eine Rolle. Die US-EPA hat 2024 verbindliche Grenzwerte von 4 Parts per Trillion für PFOA und PFOS im Trinkwasser festgelegt; die EU verfolgt eine REACH-Beschränkung für ganze PFAS-Substanzgruppen.

PM2,5 bezeichnet luftgetragene Partikel mit einem aerodynamischen Durchmesser von höchstens 2,5 Mikrometern, die vorwiegend aus Verbrennungsquellen — Fahrzeugabgasen, Energieerzeugung, Holzverbrennung, Industrieprozessen — sowie durch sekundäre Bildung aus gasförmigen Vorläufern wie Schwefeldioxid und Stickoxiden entstehen. Ihre geringe Größe ermöglicht eine tiefe Ablagerung in der Alveolarregion und den Übergang in den systemischen Kreislauf, wo sie oxidativen Stress, endotheliale Dysfunktion und entzündliche Zytokinausschüttung auslösen; Träger des APOE-ε4-Allels könnten durch Blut-Hirn-Schranken-Penetration einem erhöhten neurologischen Risiko ausgesetzt sein. Dosis-Wirkungs-Analysen von Pope, Burnett und Kollegen in großen amerikanischen Kohorten haben kontinuierliche Assoziationen zwischen Langzeit-PM2,5-Exposition und Gesamt-, kardiovaskulärer und Lungenkrebsmortalität ohne erkennbaren Schwellenwert gezeigt. Die WHO-Luftqualitätsleitlinien 2021 verschärften den empfohlenen Jahresgrenzwert auf 5 µg/m³ — ein Niveau, das die meisten europäischen und nordamerikanischen Städte weiterhin überschreiten.

Blei, Cadmium und anorganisches Quecksilber sind die Schwermetalle, die in epidemiologischen Studien am konsistentesten mit chronisch-niedrigschwelliger menschlicher Exposition und gesundheitlichen Folgen in Verbindung gebracht werden. Blei gelangt über veraltete Trinkwasserinstallationen und Altlacke in den Organismus; Cadmium akkumuliert über Zigarettenrauch, kontaminierte Böden und bestimmte Lebensmittel; Methylquecksilber reichert sich durch Bioakkumulation in großen Raubfischen an. Mechanistisch verdrängen diese Metalle essentielle Ionen, hemmen Enzymaktivitäten, erzeugen reaktive Sauerstoffspezies und verändern DNA-Methylierungsmuster — epigenetische Effekte, die mit beschleunigtem biologischem Altern assoziiert werden. NHANES-Studien zu Blut-Blei-Spiegeln haben eine kontinuierliche Dosis-Wirkungs-Beziehung zwischen Blutbleikonzentrationen und Gesamt- sowie kardiovaskulärer Mortalität auch bei bisher als sicher geltenden Werten beschrieben, was zu wiederholten Absenkungen der Referenzwerte geführt hat.