Neuer Blick auf toxische Verbindungen in Fisch Arsen in Meeresfrüchten: unbedenklich oder nicht?

Anbieter zum Thema

Universität Bern

JULABO GmbH

Berner International GmbH

a1-envirosciences GmbH

Wer Fisch verzehrt, nimmt auch winzige Mengen des Spurenelements Arsen auf. Dies kommt in Meeresfrüchten in Form von „Arsenobetain“ vor, welches bislang als unkritisch gilt. Doch eine neue Studie legt nahe, dass Arsenobetain von Darmbakterien in giftige Arsenverbindungen umgewandelt wird. Möglicherweise ist eine neue Risikoabwägung angebracht.

Arsen ist ein weit verbreitetes toxisches Spurenelement, das von Natur aus in verschiedenen Lebensmitteln und im Wasser vorkommt und in vielen chemischen Formen existiert. Anorganisches Arsen, die häufigste Umweltform, wird mit schwerwiegenden Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht, darunter Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und neurologische Störungen bei langfristiger Exposition. Infolgedessen stuft die Internationale Agentur für Krebsforschung anorganisches Arsen als krebserregend ein.

Eine der am häufigsten vorkommenden Arsenverbindungen in Meeresfrüchten ist das so genannte Arsenobetain, welches sich in Fischen, Schalentieren und Algen findet. Es wird daher oft als „Fischarsen“ bezeichnet. Auch in einigen Pilzen sind erhebliche Konzentrationen von Arsenobetain zu finden. Für den Menschen galt Arsenobetain aufgrund seiner geringen Toxizität und schnellen Ausscheidung bisher als risikoarm.

Pflanzenforschung für Lebensmittelsicherheit

So wehrt sich Mais gegen Arsen im Boden

Unterschätzte Gefahr von Fischarsen?

Eine Studie von der Universität Bern wirft nun einen neuen Blick auf die bislang als harmlos angesehene Arsen-Verbindung. Die Forscher zeigen darin, dass das Darmmikrobiom von Säugetieren eine Schlüsselrolle bei der Umwandlung von Arsenobetain in andere Arsenverbindungen, einschließlich krebserregendem anorganischem Arsen, spielt.

Über die Rolle des Darmmikrobioms bei der Anreicherung, Toxizität und Ausscheidung von Arsen wurde bereits früher berichtet, aber bisherige Forschungen konzentrierten sich hauptsächlich auf anorganisches Arsen an sich. Über den mikrobiellen Abbau von Arsenobetain im Darm war wenig bekannt.

Die Ergebnisse des interdisziplinären Teams unter der Leitung von Prof. Dr. Siegfried Hapfelmeier vom Institut für Infektionskrankheiten der Universität Bern und Prof. Dr. Adrien Mestrot vom Geographischen Institut der Universität Bern stellen frühere Annahmen über die Sicherheit von Arsenobetain-haltigen Meeresfrüchten in Frage.

Darmmikrobiom und Arsen-Stoffwechsel bei Mäusen untersucht

Die Berner Forschenden setzten Gnotobiologie und modernste analytische Chemie ein, um den Arsenobetain-Stoffwechsel bei Mäusen mit unterschiedlicher Zusammensetzung des Darmmikrobioms zu untersuchen. Sie untersuchten drei Gruppen:

• keimfreie Mäuse (ohne Darmmikroben),

• herkömmliche Mäuse mit einer natürlichen Mikrobiota (besiedelt mit Hunderten verschiedenen Mikroorganismen)

• und „gnotobiotische“ Mäuse mit einer vereinfachten Mikrobiota (bestehend aus zwölf definierten Darmbakterienarten).

Alle wurden mit einer arsenobetainreichen Diät gefüttert, um den Arsenstoffwechsel, die Verteilung im Körper und die Ausscheidung zu vergleichen.

Ewigkeitschemikalien in getrockneten Algen

Trüben PFAS das Sushi-Vergnügen?

Darmbakterien wandeln Arsenverbindungen in toxische Formen um

Die Forschenden stellten fest, dass Mäuse mit Darmmikroben höhere Arsenkonzentrationen in ihrem Darmtrakt anreicherten als keimfreie Mäuse. „Wir fragten uns daher, ob dies darauf zurückzuführen ist, dass Darmbakterien die Chemie des aufgenommenen Arsens verändern“, sagt Hapfelmeier, Darmmikrobiom-Forscher und Mitautor der Studie. „Tatsächlich beobachteten wir bei mikrobiell besiedelten Mäusen – aber nicht bei keimfreien Mäusen – die Bildung bestimmter hochtoxischer Arsenverbindungen im Dickdarm.“ Diese toxischen Verbindungen reichern sich bekanntermaßen stärker im Körper an. Dementsprechend wiesen konventionelle Mäuse mit einer natürlichen Darmmikrobiota eine erhöhte Arsenakkumulation in ihren Organen auf.

Darüber hinaus war bei konventionellen Mäusen, die auf eine arsenarme, gereinigte Diät umgestellt wurden, die Ausscheidung von Arsen aus dem Körper deutlich langsamer als bei keimfreien Mäusen. „Darmmikroben spielen also eine entscheidende Rolle bei der Verstoffwechselung von Arsenobetain im Körper. In diesem Fall scheint das Mikrobiom jedoch eine schädliche Wirkung zu haben“, fügt Hapfelmeier hinzu.

Neue Fragen zur Sicherheit von Meeresfrüchten

Arsenobetain ist derzeit nicht als toxisch eingestuft und unterliegt daher keinen gesetzlichen Grenzwerten in Lebensmitteln. Obwohl frühere Studien darauf hindeuteten, dass Arsenobetain in Säugetieren metabolisiert werden könnte, blieb unklar, ob dieser Prozess durch den Säugetierwirt oder sein Mikrobiom vermittelt wird. „Die translationale Mikrobiomforschung mithilfe von Mausmodellen hat sich enorm weiterentwickelt“, betont Hapfelmeier. „Obwohl Studien an Mäusen sich nicht unkritisch auf den Menschen übertragen lassen, deuten die von uns beobachteten sehr deutlichen Effekte stark darauf hin, dass beim Menschen ähnliche Prozesse ablaufen.“

Die Arbeit unterstreicht die Bedeutung des Mikrobioms für die menschliche Gesundheit. „Arsenobetain ist weltweit eine der Hauptquellen für Arsen in der Nahrung, insbesondere in Regionen, in denen viel Fisch und Meeresfrüchte verzehrt werden“, erläutert Mitautor Mestrot, Experte für Umweltchemie. „Die Tatsache, dass Arsenobetain im Darm von Säugetieren in giftigere Formen umgewandelt werden kann, stellt frühere Annahmen zur Sicherheit von Lebensmitteln in Frage und hat auch erhebliche Auswirkungen auf Lebensmittelbehörden“, urteilt der Experte.

Originalpublikation: Mukherjee, M. et al.: Microbiota-dependent in vivo biotransformation, accumulation, and excretion of arsenic from arsenobetaine-rich diet, Journal of Hazardous Materials, 480, (2024); DOI: 10.1016/j.jhazmat.2024.136463

Dieser Beitrag ist zuvor auf unserem Schwesterportal www.foodtec-insider.deerschienen.

(ID:50286868)