In Senftenberg untersucht eine Forschungsgruppe der BTU Cottbus-Senftenberg, wie Umweltchemikalien auf Zellen wirken und den Stoffwechsel beeinflussen. Im Mittelpunkt steht dabei ein Gewebe, das lange vor allem als Energiespeicher betrachtet wurde: das Fettgewebe.

Geleitet wird die Gruppe von Prof. Dr. Kristin Schubert. Sie ist seit Oktober 2025 Professorin für Zellbiologie an der BTU und leitet seit April 2024 eine Emmy-Noether-Nachwuchsgruppe am Institut für Biotechnologie in Senftenberg. Dort geht es um Weichmacher, Bisphenole, PFAS – sogenannte „Ewigkeitschemikalien“ – und Mikroplastik. Diese Stoffe begegnen uns im Alltag unter anderem in Lebensmittelverpackungen, Kosmetika, Kleidung, Möbeln und elektronischen Geräten.

Wenn Fettgewebe mit dem Immunsystem spricht

Fettgewebe kann bestimmte Umweltchemikalien speichern. Es ist aber nicht bloß ein Vorratslager für Energie, sondern steht auch mit dem Immunsystem in Verbindung und beeinflusst zahlreiche Körperprozesse. Wird diese Kommunikation gestört, können chronische Entzündungen entstehen – und damit Bedingungen, die Stoffwechselerkrankungen wie Typ-2-Diabetes begünstigen.

Die Untersuchungen der BTU-Gruppe zeigen, dass bestimmte Weichmacher in diese Abläufe eingreifen können. Kritisch ist dabei auch der Ersatz: Stoffe, die an die Stelle bereits problematisch bewerteter Weichmacher treten, sind nicht automatisch gesundheitlich unbedenklich.

Bei hormonell wirksamen Umweltchemikalien steigt die Wirkung laut Schubert außerdem nicht immer gleichmäßig mit der Dosis. Genau deshalb schaut das Team auch auf mögliche Effekte niedriger Konzentrationen. Menschen sind im Alltag häufig über Jahrzehnte mehreren Chemikalien gleichzeitig ausgesetzt. Was solche langfristigen Belastungen und Stoffgemische anrichten, ist bislang nur teilweise verstanden.

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Die Forschung fragt deshalb nicht nur, ob Umweltchemikalien eine Gewichtszunahme fördern. Wirkungen könnten auch unabhängig davon auftreten – etwa durch die Förderung von Entzündungsprozessen oder eine gestörte Kommunikation zwischen Fett- und Immunzellen. Langfristig will die Gruppe dazu beitragen, Stoffwechselerkrankungen vorzubeugen.

Vier Postdocs, Massenspektrometrie und ein großes Projekt

Das Projekt „MetaDisrupt“ läuft laut BTU von 2024 bis 2030 und wird mit rund zwei Millionen Euro gefördert. Die Forschenden wollen die molekularen Auswirkungen von Alltagschemikalien besser verstehen, Biomarker identifizieren und tierversuchsfreie Verfahren zur Risikobewertung verbessern.

Zum Team gehören inzwischen vier Postdocs, drei Promovierende, ein Ingenieur, eine Teamassistenz sowie Studierende. Zellbiologie, Immunologie, Biochemie und Massenspektrometrie werden miteinander verbunden. Mit dieser Kombination lassen sich Tausende Proteine gleichzeitig untersuchen – eine ziemliche Datenmenge, wenn man sich vorstellt, dass jedes einzelne Protein Hinweise auf Veränderungen in den Zellen liefern kann.

Vor ihrem Wechsel zur BTU leitete Schubert am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig die Arbeitsgruppe Toxicoproteomics. Sie studierte Biologie in Halle-Wittenberg, promovierte in Leipzig und forschte anschließend als Postdoktorandin an der Universität Oxford.

Am Institut für Biotechnologie der BTU sollen bis 2028 sieben Professuren neu besetzt werden, darunter Schuberts Professur für Zellbiologie. Nach Senftenberg wechselte sie, um neue Strukturen aufzubauen und ihre wissenschaftlichen Ideen langfristig unabhängig zu verfolgen. Studierenden möchte sie dort außerdem das Forschungsfeld der Toxikologie näherbringen.

Was hormonaktive Stoffe im Körper anstellen können

Den Kontakt mit Umweltchemikalien vollständig zu vermeiden, ist laut Schubert im Alltag nicht möglich. Wer die persönliche Belastung verringern möchte, sollte Lebensmittel möglichst nicht in Kunststoffbehältern erhitzen, für warme Speisen Glas oder Porzellan verwenden und frische, regionale sowie wenig verpackte Lebensmittel bevorzugen.

Die Verantwortung könne allerdings nicht allein bei den Verbrauchern liegen, betont Schubert. Schließlich lassen sich die Inhaltsstoffe von Produkten im Alltag nicht ständig überprüfen. Die Forschung soll deshalb Gesundheitsrisiken frühzeitig sichtbar machen und wissenschaftliche Grundlagen für regulatorische Entscheidungen liefern.

Ein wichtiger Begriff in diesem Zusammenhang sind endokrine Disruptoren, kurz ED. Das Umweltbundesamt bezeichnet damit Stoffe oder Gemische, die das Hormonsystem verändern und dadurch schädliche Wirkungen bei Organismen, ihren Nachkommen oder ganzen Populationen auslösen können. Betroffen sein können unter anderem Morphologie, Physiologie, Wachstum, Entwicklung, Fortpflanzung und Lebensdauer. Auch die Fähigkeit, Stress zu bewältigen, kann beeinträchtigt werden; ebenso kann die Anfälligkeit für andere Einflüsse steigen.

Hormonsysteme bestehen unter anderem aus Drüsen, Hormonen und Zielzellen. Sie steuern beispielsweise Entwicklung, Wachstum, Fortpflanzung und Verhalten. Das betrifft nicht nur Menschen und Säugetiere: Auch Schnecken, Krebstiere und Insekten besitzen Hormonsysteme. Bei Insekten gehören etwa Ecdysteroide zu den Hormonen.

Endokrin aktive Stoffe können an Hormonrezeptoren binden und natürliche Hormone abschwächen oder verstärken. Sie können außerdem die Menge und Aktivität von Rezeptorproteinen verändern sowie Produktion, Freisetzung, Transport und Aufnahme natürlicher Hormone beeinflussen. Selbst Abbau und Ausscheidung von Hormonen können gestört werden.

Die möglichen Folgen reichen von irreversiblen Schäden während der Entwicklung bis zur Förderung bestimmter Krebsarten beim Menschen. Bei Wildtieren wurden Veränderungen von Wachstum und Entwicklung beobachtet, außerdem können sich Geschlechterverhältnisse verschieben und ganze Populationen gefährdet werden.

Niedrige Dosen, Mischungen und schwierige Beweise

Nach der CLP-Verordnung gibt es zwei Kategorien: Kategorie 1 umfasst bekannte oder wahrscheinliche endokrine Disruptoren mit Wirkung auf Menschen und/oder Umwelt. Kategorie 2 bezeichnet Stoffe, bei denen ein entsprechender Verdacht besteht.

Für eine Identifizierung müssen drei Dinge zusammenkommen: ein nachgewiesener endokriner Wirkmechanismus, ein schädlicher und populationsrelevanter Effekt sowie ein biologisch plausibler Zusammenhang zwischen beidem. Die Einstufung erfolgt gefahrenbasiert. Potenz und andere risikobewertende Faktoren spielen bei der Einstufung von Umwelt-ED keine Rolle.

Die wissenschaftliche Bewertung bleibt trotzdem knifflig. Wissen über Hormonsysteme und artspezifische Empfindlichkeiten ist unvollständig, vor allem bei Wirbellosen. International anerkannte und validierte Testmethoden fehlen teilweise. Für Wirkungen außerhalb der klassischen E-, A-, T- und S-Pfade gibt es nicht genügend Tests. Manche Effekte treten zeitverzögert auf oder werden erst in Folgegenerationen sichtbar; außerdem hängen sie stark von Lebensphase, Fortpflanzungszyklus und Vorschädigung einer Population ab.

Bereits vorübergehende Belastungen mit sehr niedrigen Konzentrationen können eine Rolle spielen. Im Labor können wenige Mikrogramm Nonylphenol pro Liter dazu führen, dass bei Fischen ausschließlich weibliche Nachkommen entstehen. Wenn mehrere Stoffe auf dasselbe Rezeptorprotein wirken, kommen Mischungseffekte hinzu.

Weitere Unsicherheiten entstehen durch Rückkopplungs- und Verstärkungsmechanismen, epigenetische Effekte, natürliche Hormonspiegel, Temperatur und Licht sowie Wechselwirkungen zwischen Hormonsystemen. Auch nichtmonotone Dosis-Wirkungs-Beziehungen und Niedrigdosiseffekte erschweren die Bewertung. Wegen möglicher irreversibler Wirkungen bei niedrigen Konzentrationen lassen sich tolerierbare Umweltkonzentrationen nur mit großen Unsicherheiten ableiten; Sicherheitsfaktoren können diese nach aktuellem Wissensstand nicht angemessen ausgleichen.

Vom Fettgewebe bis zum Fischbestand

In der Natur wurden bei zahlreichen Wildtierarten endokrin bedingte Wirkungen beobachtet. Das Insektizid DDT führte bei vielen Raubvogelarten, darunter Weißkopfseeadlern, zu Populationsrückgängen. Der Bestand der Ostsee-Robben ging durch Fortpflanzungsstörungen infolge von PCB-Belastungen zurück. Tributylzinnverbindungen wiederum können bei weiblichen Meerestieren zur Entwicklung männlicher Geschlechtsorgane führen.

Besonders belastet sind Oberflächengewässer. Endokrine Disruptoren gelangen durch Auswaschung, Niederschlag, Oberflächenabfluss und Abwassereinleitungen in Flüsse und Seen. Einige Stoffe werden an Sediment gebunden transportiert und später wieder freigesetzt. Unterhalb kommunaler und industrieller Kläranlagen, etwa von Papiermühlen, wurden bei Fischen Veränderungen der Geschlechtsorgane beobachtet.

Studien zeigen Zusammenhänge zwischen Belastungen mit bekannten oder vermut