Neue Forschungen zu den Auswirkungen von Quecksilber auf die DNA – Anhang XV

DNA/RNA wird durch pränatale Quecksilberexposition verändert

Der im September 186 veröffentlichte 2010-seitige Bericht der FDA über epidemiologische Belege zu den gesundheitsschädlichen Auswirkungen von Quecksilber aus Dentalamalgam: Eine systematische Literatur (2019 – heute) enthielt mehrere Auslassungen. Eine davon war das Fehlen jeglicher Berichte über die Auswirkungen von Quecksilber auf DNA und RNA. Es ist bekannt, dass Veränderungen in DNA/RNA zu genetischen Störungen, Entwicklungsproblemen und einem erhöhten Risiko für Krebs und andere Krankheiten führen können. Seit 2019 wurde in diesem Bereich deutlich mehr Forschung betrieben. Hier präsentieren wir eine Zusammenfassung der Ergebnisse einer Metaanalyse der verfügbaren Forschung zu den Auswirkungen von Quecksilber auf die pränatale Exposition sowie Zusammenfassungen einiger einzelner relevanter Studien.

Lozano, Manuel, Paul Yousefi, Karin Broberg, Raquel Soler-Blasco, Chihiro Miyashita, Giancarlo Pesce, Woo Jin Kim, et al. „Veränderungen der DNA-Methylierung im Zusammenhang mit pränataler Quecksilberexposition: Eine Metaanalyse prospektiver Kohortenstudien des PACE-Konsortiums.„Umweltforschung 204, Nr. Teil B (März 2022): 112093. https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.112093.

Diese 2022 veröffentlichte Metaanalyse untersucht Veränderungen der DNA-Methylierung im Zusammenhang mit pränataler Quecksilberexposition. Quecksilber beeinflusst die DNA-Methylierung, einen entscheidenden epigenetischen Mechanismus, der die Genexpression reguliert. Ergebnisse aus prospektiven Kohortenstudien belegen signifikante Veränderungen der DNA-Methylierungsmuster im Zusammenhang mit pränataler Quecksilberexposition. Bestimmte CpG-Stellen weisen aufgrund der Quecksilberexposition Veränderungen ihres Methylierungsstatus auf, was das Potenzial der Verbindung unterstreicht, die Genregulation während der gesamten Entwicklung tiefgreifend und nachhaltig zu beeinflussen.

Ein zentrales Ergebnis dieser Metaanalyse ist die Veränderung der Methylierung an Stellen, die mit dem Paraoxonase-1-Gen (PON1) assoziiert sind, bei Säuglingen, die im Mutterleib Quecksilber ausgesetzt waren. Untersuchungen deuten darauf hin, dass Veränderungen der Methylierung an diesen Stellen erstmals im Nabelschnurblut beobachtet wurden und unterschiedlich lange anhielten. Dies deutet darauf hin, dass Quecksilberbelastung langfristige Auswirkungen auf die DNA-Methylierungsprofile haben kann. Die mit PON1 assoziierten Methylierungsmarkierungen blieben bis in die frühe Kindheit bestehen.

Neben spezifischen Genen wie PON1 deuten die weitreichenden Auswirkungen dieser DNA-Methylierungsänderungen auf mögliche Störungen metabolischer und oxidativer Stressprozesse hin, die mit der Quecksilberbelastung in Zusammenhang stehen. Die Veränderungen der DNA-Methylierungsmuster können zu Veränderungen der Genexpression führen, die Personen für verschiedene gesundheitliche Folgen prädisponieren, darunter neurologische Entwicklungsstörungen und andere chronische Erkrankungen. Dies unterstreicht die Bedeutung des Verständnisses der epigenetischen Auswirkungen von Umweltgiften wie Quecksilber, insbesondere in sensiblen Entwicklungsphasen wie der pränatalen Exposition.

Insgesamt deuten die aktuellen Erkenntnisse darauf hin, dass Quecksilber ein erheblicher Umweltrisikofaktor ist, der durch Veränderungen der DNA-Methylierung epigenetische Veränderungen hervorrufen und so die Genexpression beeinflussen und möglicherweise im Laufe des Lebens zu negativen gesundheitlichen Folgen führen kann.

 

Bakulski, Kelly M., HwaJin Lee, Jason I. Feinberg, Ellen M. Wells, Shannon Brown, Julie B. Herbstman, Frank R. Witter, et al. „Pränatale Quecksilberkonzentration ist mit Veränderungen der DNA-Methylierung bei TCEANC2 bei Neugeborenen verbunden.„International Journal of Epidemiology 44, Nr. 4 (August 2015): 1249–62. https://doi.org/10.1093/ije/dyv032.

Diese Studie untersucht den Zusammenhang zwischen pränataler Quecksilberbelastung und deren Auswirkungen auf die DNA-Methylierung, insbesondere im TCEANC2-Gen bei Neugeborenen. Die Ergebnisse unterstreichen, dass die Belastung mit Quecksilber, selbst in geringen Konzentrationen während der pränatalen Entwicklung, mit signifikanten Veränderungen der DNA-Methylierungsmuster korreliert, die nachhaltige Auswirkungen auf die Genregulation haben und möglicherweise die Gesundheit im späteren Leben beeinflussen können.

Die Forscher beobachteten, dass höhere Quecksilberkonzentrationen im mütterlichen Blut mit einer erhöhten DNA-Methylierung an bestimmten CpG-Stellen innerhalb der TCEANC2-Promotorregion einhergingen. Diese Region ist an verschiedenen biologischen Prozessen beteiligt, und Methylierungsänderungen können die Genexpression verändern. Die Studie legt nahe, dass solche Veränderungen Auswirkungen auf die neurologische Entwicklung haben könnten, da frühere Untersuchungen darauf hindeuteten, dass Veränderungen der DNA-Methylierung mit negativen neurologischen Auswirkungen, darunter schlechteren kognitiven Leistungen und Verhaltensproblemen bei Kindern, verbunden sind.

Darüber hinaus könnte TCEANC2 eine bedeutende Rolle bei zellulären Prozessen spielen, einschließlich der Reaktion auf Umweltstressoren. Die Studie geht davon aus, dass die bei Neugeborenen beobachteten epigenetischen Veränderungen als Biomarker für die Bewertung der Auswirkungen pränataler Umweltbelastungen, wie beispielsweise Quecksilber, auf die Entwicklung dienen könnten. Die Ergebnisse unterstreichen somit das Potenzial der DNA-Methylierung als Mechanismus, über den Giftstoffe wie Quecksilber in kritischen Entwicklungsphasen ihre Wirkung entfalten.

Zusammenfassend unterstreicht diese Forschung die Bedeutung der Überwachung und Minderung der pränatalen Quecksilberbelastung, um die epigenetische Gesundheit und die Entwicklung der Nachkommen zu schützen. Angesichts der Auswirkungen veränderter DNA-Methylierungsmuster auf die Genexpression und Entwicklungsprozesse ist das Verständnis dieser Zusammenhänge für die öffentliche Gesundheitsdiskussion über pränatale Umweltbelastungen von entscheidender Bedeutung.

 

Cardenas, Andres, Devin C. Koestler, E. Andres Houseman, Brian P. Jackson, Molly L. Kile, Margaret R. Karagas und Carmen J. Marsit. „Differenzielle DNA-Methylierung im Nabelschnurblut von Säuglingen, die im Mutterleib Quecksilber und Arsen ausgesetzt waren.„Epigenetics 10, Nr. 6 (2015): 508–15. https://doi.org/10.1080/15592294.2015.1046026.

Diese Studie untersucht die Auswirkungen pränataler Quecksilber- (Hg) und Arsenbelastung (As) auf DNA-Methylierungsmuster im Nabelschnurblut. Der Schwerpunkt der Forschung lag auf der Frage, wie diese Umweltgifte epigenetische Veränderungen beeinflussen können, die die fetale Entwicklung beeinträchtigen und möglicherweise zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen bei Kindern führen können.

Es wurden mehrere spezifische genomische Loci identifiziert, an denen als Reaktion auf Quecksilber- und Arsenbelastung eine differenzielle DNA-Methylierung auftritt. Die Forscher entdeckten, dass zwei bemerkenswerte Loci in den CpG-Inseln des Gamma-Glutamyltransferase-7-Gens (GGT7) eine Hypermethylierung aufwiesen. Das GGT7-Gen spielt eine entscheidende Rolle im Stoffwechsel von Glutathion, einem Tripeptid, das Zellen vor oxidativem Stress und Neurotoxizität, insbesondere vor Methylquecksilber, schützt. Diese Hypermethylierung könnte auf eine Funktionsstörung der GGT7-Expression hinweisen und möglicherweise die Fähigkeit des Säuglings beeinträchtigen, schädliche Verbindungen wie Methylquecksilber zu entgiften, was die Anfälligkeit für neurologische Entwicklungsstörungen erhöhen könnte.

Darüber hinaus wurden die unterschiedlichen Methylierungsmuster mit der Wechselwirkung zwischen Quecksilber und Arsen in Verbindung gebracht. Dies deutet darauf hin, dass die gleichzeitige Exposition gegenüber diesen beiden Giftstoffen deren Auswirkungen auf epigenetische Veränderungen verstärken könnte. Die Ergebnisse geben Anlass zur Sorge über die kumulative Wirkung von Umweltgiften in kritischen Entwicklungsphasen und unterstreichen die Notwendigkeit weiterer Untersuchungen zu den langfristigen gesundheitlichen Folgen einer pränatalen Quecksilber- und Arsenexposition.

Zusammenfassend liefert diese Studie überzeugende Belege für die Auswirkungen pränataler Quecksilber- und Arsenexposition auf die DNA-Methylierung bei Neugeborenen, insbesondere auf Gene, die an Entgiftungsprozessen beteiligt sind. Die beobachtete Hypermethylierung spezifischer Genorte deutet auf einen möglichen Mechanismus hin, durch den diese Giftstoffe zu neurologischen Entwicklungsrisiken beitragen können.

 

Sanders, Alison P., Heather H. Burris, Allan C. Just, Valeria Motta, Chitra Amarasiriwardena, Katherine Svensson, Emily Oken, et al. „Veränderte miRNA-Expression im Gebärmutterhals während der Schwangerschaft im Zusammenhang mit Blei- und Quecksilberexposition.” Epigenomics 7, Nr. 6 (2015): 885–96. https://doi.org/10.2217/epi.15.54.

Diese Studie untersucht die Auswirkungen pränataler Blei- und Quecksilberbelastung auf die miRNA-Expression (miRNA) im Gebärmutterhals und konzentriert sich dabei auf mögliche Auswirkungen auf Schwangerschaftsausgänge wie Frühgeburten. Die Forschung stützt sich auf Daten schwangerer Frauen und analysiert Zusammenhänge zwischen der Belastung mit diesen Schwermetallen und Veränderungen der miRNA-Profile.

Ein wichtiges Ergebnis ist, dass bestimmte miRNAs bei Frauen mit erhöhten Bleiwerten im Blut, erhöhten Bleikonzentrationen in den Knochen oder erhöhten Quecksilberwerten in Zehennagelproben signifikant verändert waren. Die Forscher liefern stichhaltige Beweise dafür, dass Bleibelastung mit erhöhten Expressionsniveaus bestimmter miRNAs wie miR-155 und miR-21 zusammenhängt. Beide spielen bekanntermaßen eine Rolle bei Entzündungsreaktionen und zellulären Stresssignalen. Dies ist besonders relevant, da erhöhte Entzündungen mit dem Risiko von Frühgeburten und anderen Schwangerschaftskomplikationen in Verbindung gebracht werden (Sanders et al., 2015).

Darüber hinaus unterstreicht die Studie, dass Quecksilberbelastung die miRNA-Expressionsmuster in ähnlicher Weise beeinflussen kann, wobei der Zusammenhang weniger ausgeprägt zu sein scheint als bei Blei. Die Veränderungen in den miRNA-Profilen deuten auf mögliche Wege hin, über die Schwermetallbelastung die normale Funktion des Gebärmutterhalses stören und möglicherweise zu negativen Schwangerschaftsausgängen führen kann. Die Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit weiterer Forschung zur Aufklärung der beteiligten biologischen Mechanismen und das Potenzial dieser miRNAs, als Biomarker für die Risikobewertung bei schwangeren Frauen zu dienen, die Umweltschadstoffen ausgesetzt sind.

Zusammenfassend betont die Studie den Zusammenhang zwischen der pränatalen Belastung mit Blei und Quecksilber und einer veränderten miRNA-Expression im Gebärmutterhals und gibt Aufschluss darüber, wie diese Umweltbelastungen zu negativen Schwangerschaftsausgängen, insbesondere Frühgeburten, beitragen können.