Eine langfristige Exposition gegenüber niedrigen Konzentrationen eines häufig verwendeten landwirtschaftlichen Pestizids kann die physiologische Alterung beschleunigen und die Lebensdauer von Fischen verkürzen – ein Ergebnis neuer Forschungen unter der Leitung des Biologen Jason Rohr von der University of Notre Dame mit potenziell weitreichenden Auswirkungen auf Umweltauflagen und die menschliche Gesundheit.
Die in Science veröffentlichte Studie zeigt, dass eine chronische Exposition gegenüber dem Insektizid Chlorpyrifos in Konzentrationen, die zu niedrig sind, um eine unmittelbare Toxizität zu verursachen, dazu führt, dass Fische auf zellulärer Ebene schneller altern.
Die Forschung begann mit Feldstudien in China, in denen Mitarbeiter Tausende von Fischen untersuchten, die über mehrere Jahre aus Seen mit unterschiedlicher Pestizidbelastung gesammelt wurden. Rohr und Kollegen beobachteten, dass Fische in belasteten Seen weniger ältere Individuen aufwiesen, während Populationen in relativ unbelasteten Seen viele ältere Fische enthielten. Dieses Muster deutete darauf hin, dass sich die Fische nicht weniger vermehrten, sondern vielmehr früher starben.
„Als wir die Telomerlänge und die Ablagerung von Lipofuszin in den Lebern der Fische untersuchten, beides etablierte biologische Marker für das Altern, stellten wir fest, dass Fische gleichen chronologischen Alters in den kontaminierten Seen schneller alterten als in den sauberen Seen“, sagte Rohr, Ludmilla F., Stephen J. und Robert T. Galla Professor und Vorsitzender des Fachbereichs Biologie.
Chemische Analysen ergaben, dass Chlorpyrifos die einzige Verbindung im Fischgewebe war, die durchgängig mit Alterungserscheinungen in Verbindung gebracht wurde. Dazu gehören verkürzte Telomere, die wie die Plastikkappen von Schnürsenkeln wirken und das Ausfransen der Chromosomen verringern, sowie Lipofuszinablagerungen, eine Ansammlung von „Abfallprodukten“ wie alten Proteinen und Metallen in langlebigen Zellen. Um jedoch festzustellen, ob Chlorpyrifos die direkte Ursache ist, mussten die Forscher kontrollierte Laborexperimente mit Konzentrationen durchführen, die den in freier Wildbahn gemessenen Konzentrationen entsprachen, so Rohr.
In diesem Laborexperiment führte die chronische Exposition gegenüber niedrigen Dosen von Chlorpyrifos zu einer fortschreitenden Verkürzung der Telomere, einer beschleunigten Zellalterung und einer reduzierten Überlebensrate, insbesondere bei Fischen aus den kontaminierten Seen, die bereits physiologisch älter waren.
Grafik aus der in Science veröffentlichten Studie
„Obwohl die Laborergebnisse weitgehend mit den Feldbeobachtungen übereinstimmten, war es möglich, dass ein übersehenes Ereignis mit hoher Strahlendosis im Feld und nicht chronische Expositionen mit niedriger Strahlendosis die verkürzte Lebensdauer verursachten“, sagte Rohr, der dem Berthiaume Institute for Precision Health , der Environmental Change Initiative und dem Eck Institute for Global Health der Universität Notre Dame angehört.
Credits
Photo by Barbara JohnstonUniversity of Notre Dame
