Zwei US-Wissenschaftler der United States Environmental Protection Agency haben im Januar 2016 einen interessanten Fachartikel publiziert, aus dem hervorgeht, dass Umweltgifte zu erheblichen Störungen des Eisenstoffwechsels in der Zelle führen.
Die Zahl chronischer Erkrankungen hat in den letzten Jahrzehnten sehr stark zugenommen, und es gibt einen Zusammenhang zwischen einer Belastung mit Umweltgiften und dem vermehrten Auftreten chronischer Erkrankungen. Die große Zahl verschiedener Erkrankungen, die mit Umweltgiften assoziiert sind, legt nahe, dass es hierfür einen grundlegenden pathogenetischen Mechanismus geben muss.
Umweltgifte führen zu Störungen der Eisenhomöostase. Viele Umweltgifte besitzen die Fähigkeit, Komplexe mit Eisen zu bilden - insbesondere dann, wenn sie eine Doppelbindung oder elektronegative funktionale Gruppen beinhalten. Durch die Komplexierung von Eisen in der Zelle kommt es zu einer Störung der normalen Eisenhomöostase, was die Zelle dazu zwingt, vermehrt Eisen zu importieren, was dann wiederum zu einer Anreicherung von Eisen führt. Es entsteht dann sozusagen ein neues Eisengleichgewicht. Dies spiegelt sich u.a. darin wieder, dass im Serum die Ferritinkonzentration erhöht und die Transferrinsättigung erniedrigt ist. Wenn die Zelle mit einem Eisen-chelatierendem Umweltgift in Berührung kommt, führt dies zu einem Eisenverlust, bei dem die Zelle nur zwei Reaktionsmöglichkeiten hat, entweder abzusterben oder den Eisenimport zu verstärken. Für verschiedene Umweltgifte wurde dieser Mechanismus nachgewiesen, z.B. für Dioxine und auch Pestizide wie Glyphosat.
Das Herbizid Glyphosat kann Komplexe mit Eisen im Boden bilden, was zu verminderten Eisenkonzentrationen in den Blättern und Samen führt und auch die Ferric-Reduktase-Aktivität in den Pflanzen vermindert. Aus diesem Grund haben mit Glyphosat behandelte Nahrungspflanzen verminderte Nährstoffkonzentrationen. Im Menschen chelatiert Glyphosat Eisen und andere Metalle und kann deshalb mit Krankheiten assoziiert sein.
Meist sind beim Menschen viele verschiedene Umweltgifte im Blut und Urin nachweisbar, die über die Kapazität verfügen, Komplexe mit zellulärem Eisen zu bilden. Die Autoren der Studie vermuten, dass die Eisenspiegel beim Menschen ein repräsentativer Biomarker für eine Belastung mit Eisen-chelatierenden Umweltgiften darstellt.
Eine Störung der Eisenhomöostase ist auch mit oxidativem Stress verbunden. Dafür gibt es zwei mögliche Stoffwechselwege: Das Umweltgift kann mit Eisen Komplexe bilden und fungiert dann als Fentons Reagenz. Die Folge ist eine Bildung von Oxidantien und von Elektronen-Austauschreaktionen, die wiederum zu zahlreichen Schäden an Proteinen, Nukleinsäuren und Zellmembranen führen. Als Reaktion auf die Komplexierung von Eisen bildet die Zelle vermehrt Superoxid-Anionen, in dem Versuch, Eisen wieder in eine biologisch verwertbare Form zu bringen. Um es auf den Punkt zu bringen: Ein Komplexierung von Eisen mit Umweltgiften führt zu oxidativem Stress in der Zelle.
Die Komplexierung von Eisen ruft eine Art Akutphasenreaktion hervor, wie sie auch bei einer Infektion beobachtet wird. Diese Akutphasenreaktion wurde z.B. durch Belastung mit dem Umweltgift Pentachlorpheno und Dieldrin beobachtet. Längerfristig kann dies dann zu einer Anämie führen, wie sie auch bei einer länger andauernden Herbizidbelastung beobachtet wird.
Referenz:
Dina M. Schreinemachers and Andrew J. Ghio: Effects of Environmental Pollutants on Cellular Iron Homeostasis and Ultimate Links to Human Disease; Environmental Health Insights 2016:10 35-43