Glyphosat – Herbizid mit Nebenwirkungen · Glutamin-Synthetase zum Anstieg von NH3 und Glutamat...

Glyphosat – Herbizid mit Nebenwirkungen

Monika Krüger

Universität Leipzig

Rauischholzhausen, 26.01.2016 ATI

ATI

Papst Franciscus zu Pestiziden 16.06.2015

• “Wir werden krank, z. B. durch Inhalation von großen Mengen von Rauch, der von Brenn-stoffen für Kochen und Heizen entsteht. Das wird ergänzt durch….Dünger, Insektizide, Fungizide, Herbizide und toxische Pestizide insgesamt. Diese Technologie ist mit der Finanzwirtschaft verbunden, behauptet nur Probleme lösen zu wollen…kreiert dabei aber andere”.

ATI

Gründe für Interesse an Glyphosat • Seit Mitte der 1990er unerklärlicher Anstieg von

chronischem oder viszeralem Botulismus in BRD Böhnel et al. 2011

Fälle

ATI

Inhalt

• Was ist Glyphosat, wie wirkt es, wozu wird es genutzt?

• Glyphosatwirkungen

• Nachweis von Glyphosat in Proben von Menschen, Tieren, in Futtermitteln und Lebensmitteln

• Erkrankungen durch Glyphosat ?

• Was nun?

ATI

Fluch und Segen von Agrochemikalien in der industrialisierten Landwirtschaft und ihre Rückwirkungen auf Menschen, Tiere und Natur

Umweltinstitut München, 2012 BUND 2012

ATI

Glyphosat zur Bekämpfung von Beikräutern

BUND 2012

Wikipedia

BUND

ATI

Was ist Glyphosat und wie

wirkt es?

ATI

Glyphosat

N-(Phosphonomethyl)-Glycin

Phosphonomethyl-Essigsäure

Glycin

ATI

Glyphosat

Wirkstoff des Totalherbizids Roundup

Anwendung seit 1974 (USA) derzeit in > 100 Ländern weltweit verwendet Hauptproduzent China, beliefert Monsanto

Kurzzeitstudien durch Monsanto nur mit technischem Glyphosat (N-Phosphonomethylglycin), nicht mit Salzen oder Estern von Glyphosat, damit auch keine Langzeit- studien

ATI

(Samsel, 2016)

Eigenschaften von Glyphosat

• geringes Molekulargewicht, hitzestabil

• gute Wasserlöslichkeit, darum mit Penetrationsmittel kombiniert, pH-stabil

• schnelle Aufnahme, Absorption und Translokation in Pflanzengewebe, wird nicht in Pflanze abgebaut

ATI

Glyphosat

• Def. Glyphosat ist ein systemisches und nicht-selektives Herbizid, dass sowohl in der Landwirtschaft als auch in nichtlandwirtschaftlichen Gebieten weltweit verwendet wird. (WHO, 1994)

INTERNATIONAL PROGRAMME ON CHEMICAL SAFETY ENVIRONMENTAL HEALTH CRITERIA 159

ATI

Glyphosat - Wirkungen

• 1 Chelator (Henri Martin, 1950)

• 2 Herbizid (zugelassen in USA 1974)

• 3 Bakteriostatikum (Abraham et al. 2010)

• 4 Zytostatikum (Camden et al. 1996)

ATI

1 Chelator

Starker Chelator, bindet mehrwertige Kationen wie Mg++, Ca++, Zn++, Co++, Mn++, Fe++ usw. (bildet Komplexe mit Kationen)

Kationen (bes. Spurenelemente) sind dann für

Pflanzen und Tiere nicht mehr verfügbar

ATI

Einfluss von Glyphosat auf Mikronährstoffaufnahme und Nährstofftranslokation in Sonnenblumen

Eker et al. 2006

1 Chelator

Aufnahme über Wurzeln Translokation in die Sprosse

ATI

Manganmangel und Darmmikrobiota

• Glyphosat reduziert Bioverfügbarkeit von Mn für Darmmikrobiota

• Verschiedene Laktobazillen können inhibito-rischen Neurotransmitter GABA bilden

1 Chelator

ATI

Einfluss von Glyphosat auf Spurenelementgehalt im Blutserum von Kühen (DK)

Krüger et al. 2013

Se (

µg

/L)

Zn (

µg

/dL)

1 Chelator

ATI

Mitochondriendysfunktion

• Reduzierung der Mn-SOD durch Mn-Mangel in PNG (Polymorphkernige Neutrophile Granulozyten) Phagozytose

• Mn-SOD bei Entzündung (TNF α, LPS, Il1) hochreguliert

• Eukaryonten besitzen in Mitochondrien bestimmten Mn-abhängigen SOD-Typ, Cu/Zn-abhängige SOD befinden sich im Zytoplasma und extrazellulär

1 Chelator

ATI

Ammoniak-und Glutamatanstieg durch Mangan-Mangel

• Mn-Mangel führt durch Hemmung der Glutamin-Synthetase zum Anstieg von NH3 und Glutamat (beide neurotoxisch)

• Arginase= Finalenzym im Harnstoffzyklus, durch Mn-Mangel gehemmt

1 Chelator

ATI

Cholesterol und Bilirubin

• Cholesterolsynthese in Leber durch Mn stimuliert

• Hemmung der CYP-Enzyme verschlechtert Fähigkeit zur Cholesterol-Oxidierung, da von vielen Enzymen abhängig

• Mn-Mangel führt zu Reduzierung der Versor-gung von Körper und MDT-Mikrobiota mit Mn und Konzentrierung von Mn und Cholesterol in Leber

• Glyphosat führt zu Bilirubinämie

(Samsel und Seneff, 2015)

1 Chelator

Glyphosate - Wirkungsmechanismus

Behindert alle Proteine und Wirkstoffe, die die drei aromatischen Aminosäuren benötigen, Tannin, Lignin, Flavonoide etc, Wuchsstoffe.

Bakterien Pilze Protozoen Algen

Vit. KK

2 Herbizid

ATI

Wirkungsmechanismus

• Ca. 35% der Pflanzentrockenmasse wird durch aromatische Moleküle repräsentiert, die aus Shikimisäureweg stammen.

• Durch die Hemmung der 5-Enolpyruvyl-Shikimisäure-3-Phosphat –Synthase (EPSPS) kommt es zu massivem Anstieg von Shikimi-säure und zur Störung des Kohlenstoffflusses im Shikimisäure-Pathway und zum Tod der Pflanze.

2 Herbizid

(Sikorski und Gruys, 1996) ATI

Gründe für häufige Anwendung

• Hersteller attestierte folgende Eigenschaften:

• hohe Unkrautvernichtungseffektivität

• geringe Toxizität für Nichtzielorganismen

• geringes Risiko des Durchsickerns in das Grundwasser, da feste Adsorption an Bodenteile

• relativ schnelle Degradierung (Borggaard und Gimsing, 2008)

ATI

Glyphosatabbau in Umwelt

• Hauptmetabolit = AMPA (toxisch)

• Hydrolyse: 6,3% nach 32d bei pH 5, 7, 9 und 5°C sowie 35°C (Monsanto, 1987)

• Photodegradation: <1%

• Bakterieller Abbau, Biodegradation: aerob>anaerob

Pseudomonas spp., Laktosespalter nutzen G als P-Quelle

ENVIRONMENTAL HEALTH CRITERIA 159, 1994

ATI

Wirkung auf Mikroorganismen

US patent 7,771, 736 B2 (2010)

3 bakteriostatisch

ATI

Bakterien besitzen 2 Formen von EPSPS

• Klasse I: sensibel für Glyphosate in mikromola-ren Konzentrationen

• Klasse II: noch aktiv in Gegenwart von Glyphosat

Sensibel

Lactobacillus spp.

Enterococcus spp.

Bifidobacterium spp.

Bacillus spp.

Resistent

Salmonella Typhimurium

Salmonella Enteritidis

Salmonella Gallinarum

Clostridium tetani

Clostridium perfringens

Clostridium botulinum (Krüger et al. 2013)

Fusarium spp

Shehata et al. 2012 Krüger et al. 2013

3 bakteriostatisch

ATI

Antimikrobielle Wirkung von Glyphosat, N-Acetyl-Glyphosat und AMPA (mg/ml) auf E. faecalis

3 bakteriostatisch

ATI

Einfluss von Glyphosat auf Bodenmikroorganismen

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Fusarien Pseudom. Mn-

Reduzierer

Kontr.

600g/ha

1200g/ha

2400g/ha

% (Zobiole et al., 2010; Kremer, 2010)

3 bakteriostatisch

ATI

Glyphosatwirkung auf Fusarien

F. poae

F. graminearum

F. proliferatum

F. verticillioides

F. sporotrichioides

ohne GP 0,1mg/ml 1mg/ml 10mg/ml

3d Wachstum auf

Sabouraudagar

3 bakteriostatisch

ATI

Antagonismus von Glyphosat-empfindlichen Bakterien für C. botulinum A, B, D, E

Shehata et al. 2012: Antagonistic effects of different bacteria on Clostridium botulinum types A. B. D. E. Vet. Rec. 10.1136/vr.101184.

3 bakteriostatisch

ATI

Einfluss von Glyphosat auf C. botulinum und seinen Gegenspieler Enterococcus faecalis

1,E+00

1,E+01

1,E+02

1,E+03

1,E+04

1,E+05

1,E+06

1,E+07

1,E+08

1,E+09

1,E+10

E. fecalis E. fecalis + 0.1 mg

glcophosat/ ml

E. fecalis + 1 mg

glcophosat/ ml

E.

fecali

s c

fu

4h

8h

0

50

100

150

200

250

300

3,5

E+

09

3,5

E+

08

3,5

E+

07

3,5

E+

06

3,5

E+

05

3,5

E+

04

3,5

E+

03

3,5

E+

02

3,5

E+

01

C.b

ot

Typ

B

Enterococcus faecium

Bo

Nt-

B n

g/m

lGlyphosat hemmt E. faecalis

E. faecalis hemmt BoNT-Bildung

E. Faecalis + 0,1mg Glyphosat/ml

E. Faecalis +,1mg Glyphosat/ml

ATI

Unphysiologische Körperhaltung

Symptome Chronischer Botulismus

ATI

Nicht abgeschluckte Futterwickel, 17.08.10

Symptome Chronischer Botulismus

ATI

Visköser Speichelfluss

Symptome Chronischer Botulismus

ATI

Symptome Chronischer Botulismus

ATI

Blinddarm, chronischer Botulismus

Bakteriennachweis mit Clostridiensonde

Versporte Bakterien

Swidsinski, 2010

ATI

Schlachttier: Labmagen, diffuse plasmazellulär-dominante, teils erosive Abomasitis mit

multifokalem Nachweis septierter Pilzhyphen sowie Bakterien (Stäbchen und Kokken)

ATI

Labmagen, Schlachttier

Pilzhyphen

ATI

Toxizität von Glyphosat und Roundup auf HT29-MTX Zells (48h)

(Gac et al. 2014 submitted)

4 Zytostatikum

ATI

Zusammenfassung

• Glyphosat beeinflusst durch Hemmung des Shikimisäure-Stoffwechselpfades die Synthese aromatischer Aminosäuren – Tryptophan, Phenylalanin, Tyrosin – den Stoffwechsel von Bakterien, Pilzen, Protozoen und Algen.

• Glyphosat ist ein Chelator

• Glyphosat besitzt antimikrobielle (bakterio-statische) Eigenschaften.

• Glyphosat beeinflusst Zellwachstum

ATI

Glyphosat-Quellen für Mensch und Tier

• Futterimporte - GVO-Soja, GVO- Raps, GVO-Mais !!!!

• Getreide und Stroh nach Vorernte-Sikkation

• Kontaminiertes Brunnenwasser

ATI

Nachweis von Glyphosat und AMPA in Soja (Bohn et al. 2013)

*

* Bodenbehandlung

Futtermittel Grenzwert

mg/kg

Leinsamen 10

Sonnenblumenkerne 20

Rapssamen 10

Sojabohne 20

Gerste 20

Mais 1

Hafer 20

Roggen 10

Weizen , Dinkel, Tritikale 10

Süßlupine 10

VERORDNUNG Nr. 441/2012 DER EU- KOMMISSION Rückstandshöchstgehalte Glyphosat in Futtermitteln

ATI

Glyphosat –Aufnahme bei Säugetieren

• 20-30 % (20% BfR) nach oraler Aufnahme im oberen Teil des Magen-Darm-Trakts absorbiert

• Nach 5-6h Maximalwert im Blut

• Verteilung im extravasalen Gewebe

• Eliminationshalbwertzeit 14,4 h

• Akkumulation in Geweben

(Brewster et al. 1991)

(Paganelli et al. 2010)

ATI

Glyphosatgehalte in Futtermitteln

Futtermittel

Nutztiere

Glyphosatgehalt

mg/kg

Rindermischpellets

Mö

0,971

Rindermischpellets

Da

0,765

Rindermischpellets

Po

0,507

Rübbenschnitzel 0,002

Wildpellets 0,506

Weizen geschält 0,131

Garlix Leckmasse 2,6

Eicheln 0,309

Mais 0,035

Rindermischpellets

Fakultät

0,131

Hundefutter Glyphosat

mg/kg

1 0,035

2 0,129

3 0,074

4 0,231

5 0,352

6 0,152

7 0,094

8 1,735

9 0,928

10 1,456

11 0,912

12 1,194

Urin „Hund“ 1,41 ng/ml

ATI

• Glyphosatnachweise in verschiede-nen Substraten von Menschen und Tieren

ATI

Nachweis von Glyphosat in Urinen von Milchkühen sowie Organen und Fleisch

BRD

Krüger et al. 2014: Detection of Glyphosate Residues in Animals and Humans. J Environ Anal Toxicol 2014

ATI

Nachweis von Glyphosat im Urin von Hasen und Mastkaninchen

(Krüger et al. 2014: Detection of Glyphosate Residues in

Animals and Humans. J Environ Anal Toxicol . )

n=193

n=77

ATI

Nachweis von Glyphosat im Urin von Menschen

n=102

n=199

n=41

n=99

ATI

UBA-Studie, 2016

ATI

Glyphosatnachweis in Urinproben der Umweltprobenbank, UBA, 2016

ATI

Anteil Proben über unteren Bestimmungsgrenzwert der Methode

• Glyphosatwirkungen

ATI

Einfluss von Glyphosat auf IgM Antikörper gegen Schwärzepilze bei Milchkühen aus

Sachsen-Anhalt

(Schrödl et al. 2014)

Einfluss auf Immunsystem

ATI

Einfluss von Glyphosat auf das Akut-Phase-Protein LBP bei Milchkühen aus Sachsen-

Anhalt

0

2

4

6

8

10

12

14

16

LBP

<10ng/ml

10-40ng/ml

>40ng/ml

P<0.05

ng/ml

Einfluss auf Immunsystem

ATI

Therapieresistentes Festliegen der Milchkuh

Glyphosat im Urin von Festliegern (n=52) und

Gesunden (n=206) Kühen.

Rulff et al. 2014, in review

C. botulinum ABE und CD Serum-Antikörper bei Festliegern (n=52) und gesunden (n=206) Kühen

ATI

Frischabkalber

Festlieger

ATI

Weitere Glyphosat - Effekte (Samsel und Seneff, 2013)

• Hemmung der Cytochrom P450 (CYP)-Enzyme (Leber, Darmepithel)

• Reduktion der Detoxifizierung von Xenobiotica (Mykotoxine, Bakterientoxine, Organophposphate, etc. )

• Langsame Manifestierung von Entzündungen im gesamten Körper

• Oxidativer Stress

• Hormonzerstörer

• Hemmung der Biosynthese aromatischer Aminosäuren und verwandter Substanzen durch die MDT-Mikrobiota

• Intravaskuläre disseminierende Koagulation durch „Aussalzen " von Blutproteinen

ATI

Disseminierende intravaskuläre Koagulopathie (Gerlach, 2012)

ATI

Einfluss von Glyphosat auf Leber- und Muskelenzyme sowie Harnstoff in Blutserum

(Krüger et al. 2013

GLDH= Glutamate dehydrogenese, GOT=Glutamate Oxalacetate Transaminase

Blutparameter und Glyphosat

ATI

Einfluss von Glyphosat auf Schlachtkörperqualität (USA)

Fleischqualität und Glyphosat

ATI

Nachweis von Glyphosat in Organen eines Damwildfötus, histologische Befunde

0

10

20

30

40

50

60

70

ZNS Leber Lunge Niere

Glyphosatng/g

ng/g

Pathohistologischer Befund Niere: multifokal Einzelzellnekrosen der Tubulusepithelzellen Gehirn: Gehirn: vereinzelt ausgeprägte Satellitose (Gliaansammlung) und Neurophagie Leber: hochgradig schaumiges Zytoplasma (Glykogenspeicherung/ hydropische Degeneration), zahlreiche Hepatozytenkerne mit Kernwandhyper- chromasie (Apoptose) und Chromatinverklumpung (Nekrose)

Fötopathie und Glyphosat

ATI

Missgebildete Ferkel (DK)

Missbildungen und Glyphosat

ATI

Nachweis von Glyphosat in Organen und Muskeln von missgebildeten, lebend

geborenen Ferkeln (DK)

(Krüger et al. 2014: Detection of Glyphosate in Malformed Piglets, J Environ Anal Toxicol 2014)

Missbildungen und Glyphosat

ATI

Carrasco, 2010, Missbildungen bei menschlichen Föten

Missbildungen und Glyphosat

ATI

Weitere Glyphosat-assoziierte gesundheitliche Reaktionen

• Fruchtbarkeitsstörungen Arthus, nachher (Futterwechsel, Activomin) Arthus, vorher

Impotenz, Hauterosionen, Glyphosataus- scheidung über Urin 1,4ng/ml

ATI

Weitere Glyphosat-assoziierte gesundheitliche Reaktionen

• Kachexie

• Lähmung der Innenschenkelmuskulatur

ATI

Weitere Glyphosat-assoziierte gesundheitliche Reaktionen

• Verendungen in den ersten 2 Wochen nach dem Abkalben

ATI

• Was können wir tun?

ATI

Maßnahmen

1. Langfristige Ziele

Wiederherstellung der Funktionalität der

Kreislaufsysteme Boden-Pflanze-Tier-

Mensch durch Beseitigung der Glyphosat-Einträge in die Systeme.

ATI

Maßnahmen 2. Kurz-mittelfristige Ziele Neutralisierung der Glyphosatwirkung in den

einzelnen Systemen durch geeignete

Maßnahmen bei Tieren und Menschen

(Einsatz von Huminsäuren / Pflanzen-

kohle, Zeolite)

Boden: Stoppen des G-Einsatzes, Ausbringen von Huminsäuren, Zeoliten und PF-Kohle

ATI

Neutralisation von Glyphosat

WH 67

Shehata et al. 2014: Distribution of Glyphosate in Chicken Organs and its Reduction by Humic

Acid Supplementation. J. Poult. Sci. 51: 334-338.

Therapeutische Ansätze

ATI

Glyphosatgehalt in Organen und Geweben von Broilern nach Huminsäureapplikation

Shehata et al. 2014: Distribution of Glyphosate in Chicken Organs and its Reduction by Humic Acid

Supplementation. J. Poult. Sci. 51: 334-338.

Therapeutische Ansätze

ATI

Neutralization of glyphosate Shehata et al. 2013

200g Pflanzenkohle +500mL Sauerkrautsaft/d

120g Huminsäuren WH67

Gerlach et al. J Clin Toxicol 2014

Oral Application of Charcoal and Humic acids to Dairy Cows Influences Clostridium botulinum Blood Serum Antibody Level and Glyphosate Excretion in Urine

Therapeutische Ansätze

ATI

Zusammenfassung

• Glyphosat Ist in Ausscheidungen und Organen von Tieren und Menschen nachweisbar.

• Glyphosat steht in Beziehung zum chroni-schen Botulismus , beeinflusst das Immun-system, den Leberstoffwechsel, den Spuren-elementstoffwechsel, Fruchtbarkeit sowie das Immunsystem.

• Glyphosat kann in den Organen missgebil-deter Ferkel nachgewiesen werden.

ATI

Danke für die Aufmerksamkeit • PD Dr. Schrödl • Dr. Shehata • DVM A. Gerlach • Vet. H. Gerlach • Vet. S. Krüger • Vet. Müller • Vet. Kotsch • Vet. Ackermann • Vet. Neuhaus • Vet. Schledorn • Vet. Rulff • Dr. rer. nat. M. Gac • Prof. A. Rodloff

ATI