Chlorpyrifos zählt zu den weltweit verbreiteten Insektiziden. Trotz des Verbots für die private Anwendung in Innenräumen in den USA seit 2001 bleibt die Exposition über Nahrungsmittel, Luft und Staub hoch. Frühere Studien berichten über Zusammenhänge mit geringerem Geburtsgewicht, kleineren Kopfumfängen und Auffälligkeiten im Neugeborenenalter. Unklar war bislang, ob und wie sich eine pränatale Belastung direkt im kindlichen Gehirn nachweisen lässt.
Langzeitstudie mit 727 Müttern und 270 Kindern
Eine in 'JAMA Neurology' publizierte Kohortenstudie wurde am Columbia Center for Children‘s Environmental Health in Zusammenarbeit mit dem Children‘s Hospital Los Angeles und der Keck School of Medicine of USC durchgeführt. Eingeschlossen waren 727 schwangere Frauen afroamerikanischer oder dominikanischer Herkunft aus Manhattan und der Bronx. Bei der Geburt wurden Blutproben der Mütter sowie Nabelschnurblut auf Chlorpyrifos untersucht. Im Alter zwischen sechs und 14 Jahren nahmen 270 Kinder an einer umfassenden Bildgebungs- und Verhaltensdiagnostik teil.
Veränderungen der kortikalen Dicke und der weißen Substanz
Die MRT-Auswertungen zeigten eine signifikante Assoziation zwischen höherer Chlorpyrifos-Exposition und einer Verdickung frontaler, temporaler und posteroinferiorer Kortexareale, während der dorsoparietale Kortex verdünnt war. Gleichzeitig fanden sich verringerte Volumina der lokalen weißen Substanz in denselben Regionen. Diese Muster sind konsistent mit einer Verschiebung der Grenze zwischen grauer und weißer Substanz.
Hinweise auf veränderte Mikrostruktur und Myelinisierung
Diffusionsbasierte Bildgebung zeigte bei Kindern mit höheren Expositionswerten signifikant erhöhte Werte der fraktionellen Anisotropie und signifikant erniedrigte Diffusionsmaße in der inneren Kapsel. Nach Einschätzung der Autoren lassen sich die Veränderungen mit einer gestörten Myelinisierung oder Faserorganisation motorischer Bahnen erklären, die Verbindungen zwischen Kortex, Basalganglien, Thalamus und Rückenmark herstellen.
Reduzierte Hirndurchblutung und neuronale Dichte
Arterial-Spin-Labeling-Messungen ergaben eine signifikant verringerte regionale Hirndurchblutung in weiten Arealen. MR-Spektroskopie zeigte zudem eine negative Korrelation zwischen Chlorpyrifos-Belastung und N-Acetyl-Aspartat-Konzentrationen in tiefer weißer Substanz und der insulären grauen Substanz – ein Hinweis auf eine verminderte neuronale Dichte.
Beeinträchtigung motorischer Funktionen
Parallel zu den Bildgebungsbefunden zeigten die Kinder mit höheren pränatalen Chlorpyrifos-Spiegeln deutlich schlechtere Leistungen in Tests zur Feinmotorik und motorischen Programmierung. Die Einschränkungen waren in beiden Händen nachweisbar, besonders ausgeprägt jedoch in der nicht-dominanten Hand.
Fazit: Langzeitfolgen pränataler Chlorpyrifos-Belastung belegt
Die Ergebnisse belegen, dass pränatale Exposition gegenüber Chlorpyrifos mit signifikanten und weitreichenden Veränderungen der Hirnstruktur, des Stoffwechsels und der zerebralen Durchblutung verbunden ist. Die nachgewiesenen motorischen Defizite verdeutlichen die funktionelle Relevanz dieser Veränderungen. Die Studie liefert damit einen evidenzbasierten Nachweis für die neurotoxischen Langzeitfolgen einer frühen Chlorpyrifos-Belastung. Weitere Forschung ist erforderlich, um die Mechanismen dieser Zusammenhänge zu präzisieren und den Einfluss unterschiedlicher Expositionsquellen zu differenzieren.
