Studie zeigt: Spiegelbild-Formen eines Pestizidmetaboliten unterscheiden sich in mütterlicher Übertragung und Schilddrüsenstörung

Eine kürzlich in Environmental Chemistry and Ecotoxicology veröffentlichte Studie hat erhebliche Unterschiede im Verhalten der Spiegelbild-Formen eines Pestizidmetaboliten bei der Übertragung von Mutterfischen auf ihre Nachkommen aufgedeckt, mit wichtigen Implikationen für die Umweltrisikobewertung. Die Forschung konzentrierte sich auf o,p'-DDD, einen persistenten Pestizidmetaboliten, der in zwei chiralen Formen existiert, die als Enantiomere bekannt sind – Moleküle, die sich wie linke und rechte Hände spiegeln, aber nicht deckungsgleich sind.

Die Hauptautorin Lili Niu erläuterte die Motivation hinter der Forschung und wies darauf hin, dass viele Pestizide zwar in zwei Spiegelbild-Formen existieren, Umweltbewertungen sie jedoch typischerweise als identisch behandeln. Das Team untersuchte, ob diese Annahme zutrifft, insbesondere über mehrere Generationen hinweg. Ihre Ergebnisse zeigen, dass sich das S-Enantiomer von o,p'-DDD bevorzugt in adulten Zebrafischen anreicherte und im Vergleich zum R-Enantiomer effizienter auf ihre Nachkommen übertragen wurde, was zu ausgeprägten Entwicklungsdefekten und endokrinen Störungen in beiden Generationen führte.

Der experimentelle Ansatz umfasste die Fütterung adulter Zebrafische mit Diäten, die jeweils eine Form von o,p'-DDD enthielten, über vier Wochen. Die Forscher maßen dann die chemische Anreicherung in den Adulten und ihren sich entwickelnden Embryonen, während sie den Schlupferfolg, Missbildungen, Überlebensraten und Veränderungen der für gesundes Wachstum essentiellen Schilddrüsenhormone verfolgten. Die Ergebnisse zeigten, dass die Nachkommen durchweg höhere Chemikalienwerte aufwiesen als ihre Eltern, was auf eine hocheffiziente mütterliche Übertragung hindeutet. Insbesondere reicherte sich das S-Enantiomer 134-176 % mehr in Adulten und über 100 % mehr in ihren Larven im Vergleich zur R-Form an.

Diese Anreicherungsunterschiede führten zu schwerwiegenderen Folgen in der nächsten Generation. Die mit S-DDD exponierten Gruppen zeigten erhöhte Mortalität, höhere Missbildungsraten und reduzierten Schlupferfolg. Um den Mechanismus hinter diesen Effekten zu verstehen, nutzte das Forschungsteam computergestützte molekulare Docking-Simulationen, um zu untersuchen, wie jede Form mit Schlüsselproteinen interagiert, die an der Produktion und Regulation von Schilddrüsenhormonen beteiligt sind. Diese Simulationen zeigten, dass S-DDD stärker an mehrere schilddrüsenbezogene Proteine bindet, was eine mechanistische Erklärung für seine größere biologische Wirkung liefert.

Die Studienergebnisse, detailliert in der unter https://doi.org/10.1016/j.enceco.2025.10.021 verfügbaren Publikation, legen nahe, dass die Bewertung nur racemischer Gemische chiraler Pestizide die realen Umweltgefahren erheblich unterschätzen könnte. Die Forschung zeigt, dass selbst kleine strukturelle Unterschiede in Pestizidmolekülen zu erheblichen Unterschieden in Anreicherungsmustern, hormonellen Effekten und Entwicklungsergebnissen über Generationen hinweg führen können. Diese Arbeit hat wichtige Implikationen für die Verbesserung ökologischer Risikovorhersagen für langlebige Schadstoffe und unterstützt die Entwicklung präziserer Umweltstandards, die enantiomerspezifische Effekte in der Pestizidregulierung und Umweltüberwachung berücksichtigen.