Die Analyse der Kombinationseffekte von Östrogenverbindungen bei Wasserorganismen

Natürliche Östrogene und auch synthetische Chemikalien mit östrogenartigen Wirkungsweisen führen zu Fortpflanzungsstörungen, die viele Fischarten negativ beeinflussen. Diese Schadstoffe erreichen mit ihren Konzentrationen eine derart hohe Zahl und Konzentration, dass es praktisch unendlich viele verschiedene Mischungen gibt. Dadurch wird eine experimentelle Risikobewertung für alle möglichen Mischungen undurchführbar. Dennoch ermöglichen zwei verschiedene Konzepte der Ökotoxikologie, die „Konzentrationsadditivität“ und die „Unabhängige Wirkung“, eine Berechnung der zu erwartenden Giftigkeit der Mischung auf Grundlage der bekannten Auswirkungen einzelner Verbindungen.

Die Konzentrationsadditivität gründet auf dem Gedanken, dass bei allen gefährlichen Substanzen einer Mischung gleiche Wirkungsmechanismen ablaufen. Das Alternativkonzept der „Unabhängigen Wirkung“ setzt voraus, dass die Bestandteile der Mischung verschiedene Wirkungsmechanismen aufweisen. Beide Konzepte beziehen sich jedoch auf solche Fälle, in denen alle Substanzen in einer Mischung auf denselben experimentellen Endpunkt hinwirken. Im Rahmen des ACE-Projekts wurde die Prognosekraft beider Konzepte untersucht, um die wichtigsten Punkte zu bestimmen, die eine erfolgreiche Durchführung des Projekts fördern oder behindern.

Im Fall sehr ungenauer Verhältnisse von Konzentration und Reaktion bei einzelnen Substanzen war die Prognosekraft beider Konzepte erheblich eingeschränkt. Die Anwendbarkeit der Konzentrationsadditivität beschränkt sich auf den Bereich der Auswirkungen, die für alle Komponenten einer Mischung beschrieben werden können. Demgegenüber geht man beim Konzept der „Unabhängigen Wirkung“ davon aus, dass alle Konzentrations- und Auswirkungs-Kurven auf einen allgemeinen Minimum- und Maximumeffekt skaliert werden können. Weiterhin erfordert die Anwendung der „Unabhängigen Wirkung“ auf Mischungen mit vielen Komponenten eine genaue Einschätzung der Grade geringer Auswirkungen, was einen hohen Bedarf an experimenteller Kapazität und an Versuchstieren bedeutet. Die Prognosekraft der Vorhersageverfahren wird nicht durch eine hohe Zahl von Mischungsbestandteilen beeinträchtigt, wodurch die vorhandenen experimentellen Kapazitäten zum entscheidenden Faktor für die Zahl möglicher Mischungsbestandteile werden.

Die Schlussfolgerungen und Ergebnisse stellen in Kombination mit vorhandenem Wissen aus Mischungsstudien in anderen Bioanalysen bei ähnlichen Untersuchungen eine echte Herausforderung für die weitere Erforschung sowie den Schutz von Tierpopulationen und menschlicher Gesundheit dar.