NDMA im Wasser erhöht Leberkrebsrisiko bei jungen Mäusen

Eine neue Studie zeigt: Junge Mäuse, die Wasser mit N-Nitrosodimethylamin (NDMA) ausgesetzt waren – einer giftigen Chemikalie, die bei industriellen Prozessen entstehen kann –, entwickelten Leberkrebs. Erwachsene Mäuse mit derselben Belastung blieben dagegen weitgehend tumorfrei.

Das Ergebnis verstärkt die Sorge um einen Schadstoff, der bereits in belastetem Wasser, einigen Arzneimitteln und verarbeiteten Lebensmitteln nachgewiesen wurde.

NDMA, Wasser und die Leber

In der Leber zeigte sich die Gefahr erst dadurch, dass die identische NDMA-Exposition in jungen und erwachsenen Körpern unterschiedlich verarbeitet wurde.

Lindsay B. Volk, Ph.D., Postdoktorandin am Massachusetts Institute of Technology (MIT), verfolgte diese Schädigung im Lebergewebe von Mäusen und zeigte, dass das Alter darüber entschied, ob aus Schäden Krebs entstand.

Bei jungen wie bei erwachsenen Mäusen bildeten sich in der ersten Runde ähnliche DNA-Addukte. Ein junges Alter bedeutete somit keine stärkere Aufnahme.

Vielmehr machte das Alter dieselbe anfängliche Schädigung deutlich gefährlicher. Damit rückte die Frage in den Mittelpunkt, wie schnell wachsendes Gewebe mit Schäden umgeht.

Warum ein junges Alter das Risiko veränderte

Durch das schnelle Wachstum blieb der jüngeren Leber weniger Zeit, Schäden zu beseitigen, bevor Zellen sie in neues Gewebe kopierten.

Während junge Leberzellen zügig neue Zellen bildeten, konnte geschädigtes Erbmaterial zu einer Mutation werden, also zu einer dauerhaften Veränderung der genetischen Anweisungen.

Leberzellen erwachsener Mäuse teilten sich wesentlich seltener. Reparatursysteme konnten daher eingreifen, bevor die meisten Schäden dauerhaft zu Veränderungen wurden.

Dieser zeitliche Unterschied erklärt, weshalb die gleiche Exposition nicht dieselbe Gefahr bedeutete, und betrachtet Kinder als eigene Risikogruppe.

Schäden wurden zu Mutationen

Im Körper verändert sich NDMA, wenn Leberenzyme die Substanz verarbeiten. Bei dieser Reaktion entstehen kleine chemische Bestandteile, die sich an das Erbmaterial anheften und Stellen hinterlassen, welche Reparatursysteme entfernen müssen.

Bei jungen Mäusen führten Reparaturversuche zu Doppelstrangbrüchen: schweren DNA-Schäden, bei denen beide Stränge gleichzeitig reißen. Wenn Zellen das Erbmaterial anschließend kopieren wollen, können dadurch erhebliche Fehler entstehen.

Bei erwachsenen Mäusen traten fast keine solchen Brüche auf, sodass sich weit weniger Möglichkeiten für krebsinitiierende Fehler ergaben.

Wilmington lieferte den Kontext

Praktische Sorgen hatten sich bereits auf Wilmington im US-Bundesstaat Massachusetts konzentriert, eine nördlich von Boston gelegene Stadt mit einer belastenden Krebsgeschichte.

Zwischen 1990 und 2000 erhielten dort 22 Kinder eine Krebsdiagnose, nachdem öffentliche Brunnen mit Schadstoffen vom Olin-Chemical-Gelände, einem früheren Produktionsstandort, belastet gewesen waren.

Eine staatliche Untersuchung, die Wilmington Childhood Cancer Study, stellte nach einer pränatalen NDMA-Exposition höhere Wahrscheinlichkeiten für Krebserkrankungen im Kindesalter fest.

Dieses Muster bewies bei keinem einzelnen Kind einen ursächlichen Zusammenhang, gab der Mäusestudie jedoch eine präzisere Frage für die öffentliche Gesundheit.

Über belastetes Wasser hinaus

Außerhalb von Wilmington kann die Chemikalie in Lebensmitteln, Zigarettenrauch, verunreinigtem Wasser und einigen Arzneimittelprodukten vorkommen.

Bundesweite toxikologische Unterlagen stufen sie hauptsächlich aufgrund von Tierversuchen als wahrscheinliches Karzinogen für Menschen ein, also als krebserregende Substanz.

Die Belastung durch Nahrung und Rauch ist meist gering, doch kontaminiertes Grundwasser kann die Gefahr über Jahre in einer einzelnen Gemeinde bündeln.

Diese Kombination von Quellen macht altersabhängige Tests zu mehr als einer Laborfrage, da Expositionen selten über nur einen eindeutig abgrenzbaren Weg erfolgen.

Arzneimittel lösten Alarm aus

Arzneimittelrückrufe lieferten einen weiteren Grund, NDMA im Wasser und über verschiedene Lebensphasen hinweg zu untersuchen – nicht nur an belasteten Orten.

Nach Angaben der US-Arzneimittelbehörde Food and Drug Administration können Nitrosamine, verwandte Chemikalien, die bei Verarbeitung oder Lagerung entstehen können, in einigen Medikamenten auftreten.

Aufsichtsbehörden warnen, dass Werte oberhalb der akzeptierten Grenzwerte über lange Zeit das Krebsrisiko erhöhen könnten, während von niedrigen Konzentrationen keine Schäden für Patientinnen und Patienten erwartet werden.

Diese Warnung fordert nicht dazu auf, Medikamente abzusetzen, spricht jedoch für strengere Tests, bevor es zu einer Exposition kommt.

Das Risiko Erwachsener blieb unterschiedlich

Die erwachsenen Mäuse in der Studie waren nicht unverwundbar: Ihr niedrigeres Risiko beruhte auf dem langsameren Wachstum der Leberzellen.

Als Forschende erwachsenen Tieren ein Schilddrüsenhormon gaben, ein körpereigenes Signal, das das Leberwachstum beschleunigen kann, stiegen ihre Mutationsraten in Richtung der Muster junger Mäuse.

„Wir wollen ganz sicher nicht sagen, dass Erwachsene vollständig gegen NDMA resistent sind“, sagte Volk.

Krankheiten, Ernährung, Alkoholkonsum oder Entzündungen könnten Leberzellen Erwachsener zu schnellerem Wachstum veranlassen und ihre Anfälligkeit verändern.

Tests könnten Kinder übersehen

Bei üblichen Sicherheitsprüfungen werden häufig vollständig ausgewachsene Tiere eingesetzt. Dadurch kann das Risiko verborgen bleiben, das während raschen Wachstums auftritt.

Diese Vorgehensweise macht die Biologie Erwachsener zum Maßstab, kann aber übersehen, wie junges Gewebe mit derselben Schädigung umgeht.

„Bei toxikologischen Studien ist es oft Standard, vollständig ausgewachsene Mäuse zu verwenden“, sagte Volk. Auf Kinder ausgerichtete Tests würden nicht jede Chemikalie als gefährlich erscheinen lassen, könnten jedoch Gefahren erfassen, die an die Entwicklung gebunden sind.

NDMA, Wasser und die künftige Gesundheit

In mehreren Experimenten wurden Mäuse eingesetzt, denen zwei DNA-Reparatursysteme fehlten, damit schädliche Veränderungen mit weniger Tieren sichtbar werden konnten.

Dieses Studiendesign erleichterte es, die Schäden nachzuverfolgen, bedeutet jedoch auch, dass die deutlichsten Tumorergebnisse von ungewöhnlich anfälligen Mäusen stammten.

Normale Mäuse entwickelten nach der Exposition dennoch frühe Doppelstrangbrüche und breite Mutationsmuster, allerdings mit schwächeren Effekten.

Das Risiko für Menschen hängt von Expositionshöhe, Zeitpunkt, Genetik und Gesundheitszustand ab. Die Arbeit spricht daher für Vorsicht statt für Panik.

Derselbe Schadstoff führte zu unterschiedlichen Folgen, weil junge Zellen geschädigtes Erbmaterial kopierten, bevor die Reparatur abgeschlossen war.

Eine sicherere Politik würde frühe Lebensphasen unmittelbar testen, belastete Wasserquellen rasch schützen und das Risiko Erwachsener sowohl anhand der Lebergesundheit als auch der Dosis bewerten.