Kooperation zur Förderung des Human-Biomonitoring

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Masten und Röhre einer Raffinerie
Quelle: Aaron Kohr / Fotolia.com

Das Umweltbundesamt unterstützt die Kooperation zum Human-Biomonitoring zwischen Bundesumweltministerium und Chemieverband. Die Kooperation dient maßgeblich zur Entwicklung neuer Analysenmethoden, damit Stoffe, die von der Bevölkerung möglicherweise vermehrt aufgenommen werden oder die eine besondere Gesundheitsrelevanz haben, in Urin- oder Blutproben nachgewiesen werden können.

Inhaltsverzeichnis

 

Hintergrund, Ziele und Aufgaben der Kooperation

Im Jahr 2010 starteten das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU) und der Verband der Chemischen Industrie e. V. (VCI) eine Kooperation zur Förderung des Human-Biomonitoring (HBM). Wesentliche Ziele sind, die Kenntnisse über Stoffe, denen die Bevölkerung möglicherweise vermehrt ausgesetzt ist oder die eine besondere Gesundheitsrelevanz haben können, zu verbessern. Dazu werden chemisch-analytische Nachweismethoden entwickelt, die eine mögliche Belastung der Allgemeinbevölkerung mit  diesen  Stoffen aufzeigen können. Vorrangiges Ziel ist dabei die Entwicklung von sehr empfindlichen Methoden, die auch die im Allgemeinen niedrigen Konzentrationen von Personen, die beruflich nicht mit diesen Stoffen in Berührung kommen, nachweisen können (sogenannte Hintergrundbelastung). Die Kooperation wurde für zehn Jahre geschlossen. Nach einer dreijährigen Pilotphase erfolgte 2013 eine positive Evaluation bei beiden Partnern, woraufhin die Kooperation wie geplant fortgesetzt wird.

Wesentliche Aufgabe der BMU/VCI-Kooperation ist die Auswahl von bis zu 50 Stoffen innerhalb von zehn Jahren (Stoffpriorisierung), die die Kriterien a) Verbraucherrelevanz, b) und/oder besondere Gesundheitsrelevanz und c) Fehlen einer spezifischen und ausreichend empfindlichen HBM-Methode, erfüllen. Daran schließen sich die Aufgaben der Entwicklung spezifischer Analysenmethoden und deren Anwendung in geeigneten Bevölkerungsuntersuchungen an. Der VCI trägt die Verantwortung für die Methodenentwicklung. Die Anwendung der Methoden in geeigneten Untersuchungen unterliegt der Verantwortung des BMU unterstützt durch das Umweltbundesamt (UBA), dass auch die Geschäftsführung der Kooperation übernommen hat.

 

Gremien und Mitglieder

Im Rahmen der BMU/VCI-Kooperation wurden zwei Gremien, der HBM-Expertenkreis und ein Lenkungsausschuss, eingerichtet.

Mitglieder des HBM-Expertenkreises sind Expertinnen und Experten mit chemisch-analytischem, toxikologischem, umweltmedizinischem  und regulatorischem Hintergrund aus dem BMU, dem Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR), der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) und dem UBA, sowie aus der Wissenschaft (Universitäten, private und öffentliche (Landes-) Institute) und der chemischen Industrie.

Die Mitgliedschaft erfolgt auf Vorschlag und unter Zustimmung beider Kooperationspartner, dabei handelt es sich  - von den Behördenvertretungen abgesehen - um eine persönliche und nicht um eine institutionelle Mitgliedschaft.

Mitglieder des Lenkungsausschusses sind Vertretungen des BMU, des UBA und des VCI bzw. Mitgliedsunternehmen des VCI.

 

Stoffauswahl und Methodenentwicklung

Der HBM-Expertenkreis trifft sich jeweils zum Jahresanfang  und im Herbst eines Jahres, um Stoffe vorzuschlagen, die für eine HBM-Methodenentwicklung im Rahmen des Kooperationsprojektes geeignet sind, bzw. um einzelne kritische Schritte der Methodenentwicklungen zu besprechen.

Vor dem offiziellen Start der Kooperation erfolgten erste Beratungen zur Stoffauswahl auf der Grundlage von Listen, die von unterschiedlichen internationalen Organisationen erstellt waren. Darunter beispielsweise das Verzeichnis der CMR-Stoffe (kanzerogen, mutagen, reproduktionstoxisch) oder die unter der REACH-Verordnung erstellte Kandidatenliste bzw. der REACH-Anhang  XIV mit den zulassungspflichtigen Stoffen, sowie eine Liste endokrin wirkender Stoffe. Im Jahr 2010 hat dann das BfR im Auftrag des BMU auf Basis seiner Bewertungsarbeit im Rahmen des gesundheitlichen Verbraucherschutzes und auf Basis von verbraucherrelevanten Stoffen, die weltweit auf verschiedenen Ebenen diskutiert werden (z.B. REACH Kandidatenliste, Kosmetikinhaltsstoffe) eine Übersicht mit ca. 120 Stoffen erstellt, die die Grundlage der weiteren Stoffdiskussion der Kooperation bildete. Grundlegende Kriterien für die Auswahl der Stoffe für diese erste Übersichtsliste waren:

  • Hinweise auf gute bis sehr gute Bioverfügbarkeit der Stoffe
  • Toxikologische Relevanz
  • Ausschluss von Stoffen für die eine HBM-Methode existiert (entweder für die Verbindung selbst oder für daraus im Körper gebildete Stoffwechselprodukte (Metabolite) (Recherche dazu erfolgte z. B. in der  „MAK Collection for Occupational Health and Safety“ https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/3527600418  und der Laborliste des IPASUM (Institut für Arbeits- Sozial- und Umweltmedizin), Erlangen), ggf. fanden Einzelbetrachtung statt, falls die dort aufgeführte Methode für die Zwecke der Kooperation nicht ausreichend schienen (z. B. nicht empfindlich genug für die Messung geringer Konzentrationen)
  • Ausschluss von Stoffen mit offensichtlich geringer Expositionswahrscheinlichkeit (d. h. geringe Verbraucherrelevanz) (Recherche dazu in der der  SPIN-Datenbank (http://195.215.202.233/DotNetNuke/default.aspx))

Diese Kriterien gelten auch für aktuelle Stoffvorschläge. Um die Veränderungen im Bereich der Zulassungen und Bewertungen von Chemikalien aufzugreifen, werden internationale Chemikalienlisten (z. B. aktuelle Registrierungsdaten nach REACH) regelmäßig gesichtet, auch aktuelle Diskussionen oder erstellte Gutachten zu Stoffen oder Stoffgruppen werden berücksichtigt. Zusätzlich werden Vorschläge für neue Stoffe aus den beteiligten Institutionen eingebracht und anhand von Tischvorlagen (sogenannte Fact Sheets) mit Informationen zu toxikologischen Eigenschaften und Verwendungen auf ihre Eignung für das Kooperationsprojekt diskutiert.

Die Diskussion im HBM-Expertenkreis zur Stoffauswahl umfasst regelmäßig die Aspekte der Toxizität (Gesundheitsrelevanz) der Stoffe, die Möglichkeiten der Verbraucherinnen und Verbraucher mit diesen Stoffen in Kontakt zu kommen (Exposition) sowie das Vorhandensein einer spezifischen HBM-Methode entweder für den Stoff selbst oder seine Stoffwechselprodukte (Metabolite als Expositions- oder Effekt-Biomarker) zum Nachweis in humanen Urin- oder Blutproben. Bei existierenden HBM-Methoden aus dem Arbeitsschutz (z.B. aus der Sammlung der Methoden zur Analyse u.a. in biologischem Material für maximale Arbeitsplatz Konzentrationen, die sogenannte  MAK-Collection) wird der verwendete Biomarker, mögliche Nachweis- und Bestimmungsgrenzen und / oder die Notwendigkeit einer zusätzlichen Metabolismusstudie diskutiert. Zunehmend wird in die Entscheidung zur Stoffauswahl mit einbezogen, ob mit den vorhandenen Informationen aus Human-,  Tier- oder Zellkulturversuchen die Ableitung von Beurteilungswerten durch die HBM-Kommission http://www.umweltbundesamt.de/themen/gesundheit/kommissionen-arbeitsgruppen/kommission-human-biomonitoring) möglich sein wird.

Als Ergebnis der Diskussion im HBM-Expertenkreis wird eine sogenannte Vorschlagsliste erstellt, die pro Jahr bis zu zehn Stoffe auflistet, für die genügend Informationen vorliegen, um sie als geeignet für das Kooperationsprojekt beurteilen zu können.

Diese im HBM-Expertenkreis erarbeitete Vorschlagsliste wird anschließend dem Lenkungsausschuss zu dessen Sitzung jeweils im Frühjahr eines Jahres vorgelegt. Pro Jahr wählt der Lenkungsausschuss bis zu 5 Stoffe aus, für die im Rahmen der Kooperation HBM-Methoden entwickelt werden sollen. Berücksichtigt wird dabei auch, ob es dem VCI möglich ist, für die Stoffe Industrie-Paten zu gewinnen, deren Hintergrundwissen notwendig ist, um Analysenmethoden zielführend entwickeln zu können.

Nachdem die jährlich bis zu fünf Stoffe vom Lenkungsausschuss ausgewählt wurden, beauftragt der VCI ein geeignetes Labor mit der Methodenentwicklung. Im Artikel „Die Tücken liegen im Detail“  im Juni-Heft der BMU-Umwelt 2013 sind Einzelheiten und die Herausforderungen der Methodenentwicklung beschrieben.

 

Ausgewählte Stoffe

Seit Beginn der Kooperation zwischen BMU und dem VCI zur Entwicklung von Human-Biomonitoring (HBM) Methoden im Jahr 2010, wurde, bis März 2018, für insgesamt 43 Stoffe eine Entscheidung zur Aufnahme in das Projekt getroffen, darunter einige Phthalate und Phthalat-Ersatzstoffe (z. B. als Weichmacher für Kunststoffprodukte eingesetzt),  Flammschutzmittel (für Möbel oder Kleidung), Lösungsmittel (z. B. in Reinigungsprodukten oder Farben), Kosmetika-Inhaltsstoffe (UV-Filter, Duftstoffe, Konservierungsstoffe), Kunststoff-Additive (UV-Stabilisatoren), Biozide und Stoffe, die Allergien verursachen können (z. B. Konservierungsmittel für Lebensmittel, Kosmetika, Haushaltsprodukte).

Einzelheiten zu den ausgewählten Stoffen (einschließlich ihrer vollständigen Namen) und ihren Einsatzgebieten sind in der nachfolgenden Tabelle “ausgewählte Stoffe“ dargestellt.

Informationen zur gesundheitlichen Bedeutung und zu eventuell bereits abgeleiteten Beurteilungswerten durch die Human-Biomonitoring-Kommission finden Sie auf der Seite der Human-Biomonitoring-Kommission http://www.umweltbundesamt.de/themen/gesundheit/kommissionen-arbeitsgruppen/kommission-human-biomonitoring .

Tabelle ausgewählte Stoffe
Tabelle ausgewählte Stoffe
Quelle: Umweltbundesamt tabelle_ausgewaehlte_stoffe_de_20180411.pdf
 

Mehrere Analysenmethoden sind bereits entwickelt

Im Rahmen der BMU/VCI-Kooperation wurden inzwischen mehrere Urin- bzw. Blut-Analysenmethoden zur Bestimmung bisher weltweit (in diesen niedrigen Konzentrationen) nicht messbarer Stoffe entwickelt.

Hierbei handelt es sich unter anderem um Methoden zur Analyse von Stoffwechselprodukten des Phthalates DPHP und der Phthalat-Ersatzstoffe DINCH und DEHTP. Diese Weichmacher werden zunehmend eingesetzt, um das inzwischen verbotene DEHP (Di-(2-ethylhexyl)phthalat) in unterschiedlichen Anwendungsgebieten, beispielsweise in Spielzeug, Lebensmittelverpackungen oder medizinischen Schläuchen, zu ersetzen.  Außerdem wurde eine Methode zum Nachweis von MDI (Methylendiphenyldiisocyanat) entwickelt. MDI kann unter anderem in Einkomponentenschaum zur Fixierung und Dämmung von Fenster- und Türrahmen vorkommen. Auch eine Methode zum Nachweis von 2-MBT (2-Mercaptobenzothiazol) wurde entwickelt, das als Vulkanisationsbeschleuniger für die Reifenherstellung oder auch in haushaltsnahen Gummiprodukten verwendet wird. Ebenfalls stehen nun Methoden zum Nachweis von Lysmeral, 7-Hydroxycitronellal und Geraniol, häufig verwendeten Duftstoffen in Kosmetika und Wasch- und Reinigungsmitteln, zur Verfügung. In vielen Kosmetika finden sich zudem UV-Filter und Konservierungsmittel, für einige von ihnen sind ebenfalls Analysenmethoden entwickelt worden (4-MBC, Octocrylen, CIT/MIT). Einzelheiten zu den bereits entwickelten Methoden sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.

Die Methodenentwicklung von drei Stoffen (Cyclo-Siloxane D4, D5 und D6) wurde aufgrund analytischer Schwierigkeiten abgebrochen. Ein weiterer ausgewählter Stoff (Keromet MD) eignete sich nicht für die Methodenentwicklung, da er im Körper schnell in nicht charakteristische (d. h. unspezifische) Bestandteile zerfällt.

Nach dem Abschluss der Methodenentwicklung durch ein vom VCI beauftragtes international renommiertes Labor, erfolgt eine Veröffentlichung der Methode und den verwendeten Expositionsbiomarkern in begutachteten Fachzeitschriften (peer reviewed journals), häufig auch eine Präsentation auf Fachtagungen. Damit steht die Methode öffentlich zur Verfügung und kann weltweit in Laboren eingesetzt werden (siehe Publikationen am Ende des Artikels).

Zur weiteren Qualitätssicherung wird jede Methode nach Beendigung der Entwicklung einer unabhängigen Prüfung unterzogen, beispielsweise bei der Arbeitsgemeinschaft „Analysen in biologischem Material (AibM)“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Da diese Prüfungen von Laboren ehrenamtlich durchgeführt werden, können sie durchaus zwei oder mehr Jahre in Anspruch nehmen.

Tabelle Entwickelte Analysenmethoden
Tabelle Entwickelte Analysenmethoden
Quelle: Umweltbundesamt tabelle_entwickelte_methoden_de_20180411.pdf
 

Anwendung der neu entwickelten Methoden

Eine erste Anwendung der Methoden in Bevölkerungsuntersuchungen erfolgte im Auftrag des Umweltbundesamtes in Humanproben der Umweltprobenbank oder in Proben der Deutschen Umweltstudie zur Gesundheit (GerES), einer bevölkerungsrepräsentativen Stichprobe.

Beispielsweise wurden die Methoden zur Analyse von DINCH, DPHP, den Lösungsmitteln NMP und NEP und die Methode für 2-MBT in der Deutschen Umweltstudie zur Gesundheit von Kindern und Jugendlichen, GerES 2014-2017 (GerES V) ( https://www.umweltbundesamt.de/themen/gesundheit/belastung-des-menschen-ermitteln/deutsche-umweltstudie-zur-gesundheit-geres ) eingesetzt. Im Kollektiv der Umweltprobenbank wurden bzw. werden die Methoden zur Bestimmung von DINCH, DPHP, NMP und NEP, HBCDD, DEHTP und CIT/MIT (3:1) angewendet.  Ergebnisse dieser Methoden-Anwendungen finden sich in Publikationen bzw. auf der Webseite der Umweltprobenbank bzw. der Deutschen Umweltstudie zur Gesundheit sobald sie vorliegen.

Mit diesen Ergebnissen kann unter anderem eine Abschätzung der durchschnittlichen körperlichen Belastung der Bevölkerung mit diesen Stoffen erfolgen. Sie unterstützt dadurch die Beurteilung, ob bereits getroffene gesetzliche Regelungen zur erlaubten Anwendung dieser Stoffe in Deutschland und Europa greifen, oder ob weitere Regelungen erforderlich sind.