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). Wesentliches Ziel ist, 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).

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 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.

Die Kooperation wurde ursprünglich für zehn Jahre geschlossen. Die Auswahl der Stoffe wurde im Frühjahr 2020 abgeschlossen. Die Ausarbeitung der Analysemethoden ist aufwendig und benötigt Zeit, deshalb wird die Kooperation bis 2025 fortgesetzt.

 

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 hat sich bis 2019 jeweils zum Jahresanfang und im Herbst eines Jahres getroffen, um einerseits Stoffe vorzuschlagen, die für eine HBM-Methodenentwicklung im Rahmen des Kooperationsprojektes geeignet sind, und andererseits, um einzelne kritische Schritte der Methodenentwicklungen zu besprechen. Seit 2020 findet nur noch einmal jährlich ein Treffen statt, um die Fortschritte in den Methodenentwicklungen auszutauschen und zu diskutieren.

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“  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 z. B. in der SPIN-Datenbank)

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 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 genügende 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. Diese Stoffauswahl ist seit dem Frühjahr 2020 abgeschlossen.

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

In 10 Jahren gemeinsamer Projektarbeit beim Human-Biomonitoring (2010 - 2020) haben das ⁠BMU⁠ und der VCI fünfzig Stoffe ausgewählt, für die erstmals Human-Biomonitoring Analysemethoden entwickelt werden, 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

 

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Informationen zur gesundheitlichen Bedeutung und zu eventuell bereits abgeleiteten Beurteilungswerten durch die Human-Biomonitoring-Kommission finden Sie auf der Seite der Human-Biomonitoring-Kommission.

 

Mehr als die Hälfte der Analysenmethoden sind bereits entwickelt

Im Rahmen der ⁠BMU⁠/VCI-Kooperation wurden inzwischen Urin- bzw. teilweise Blut-Analysenmethoden für mehr als die Hälfte der ausgewählten Substanzen entwickelt, mit denen bisher weltweit (in diesen niedrigen Konzentrationen) nicht messbare Stoffe analytisch bestimmt werden können.

Hierbei handelt es sich unter anderem um Methoden zur Analyse von Stoffwechselprodukten des Phthalates DPHP und der Phthalat-Ersatzstoffe DINCH, DEHTP, TOTM, DnBA und DEHA. Diese Weichmacher werden zunehmend eingesetzt, um z. B. das inzwischen verbotene DEHP in unterschiedlichen Anwendungsgebieten, beispielsweise in Spielzeug, Lebensmittelverpackungen oder medizinischen Schläuchen, zu ersetzen. Außerdem wurde eine Methode zum Nachweis von MDI 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 (z. B. Cremes, Sonnenschutzmittel) finden sich zudem UV-Filter und Konservierungsmittel, für einige von ihnen sind ebenfalls Analysenmethoden entwickelt worden (4-MBC, Octocrylen, C(M)IT/MIT (3:1), EHS, DHHB). Aus der Stoffgruppe der Flammschutzmittel stehen nun auch empfindliche Methoden zur Bestimmung der Hintergrundbelastung der Bevölkerung mit ⁠HBCDD⁠ und TDCPP zur Verfügung. 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).

Die entwickelten Analysenmethoden erfüllen die hohen Validitäts- und Qualitätsstandards der Arbeitsgruppe „Analysen in biologischem Material (AibM)“ der Ständigen Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Dazu zählen

  • die Identifikation eines oder mehrerer spezifischer Biomarker (i. d. R. ⁠Metabolite⁠) sowie
  • die Entwicklung und Validierung einer Analysenmethode zum Nachweis und zur Quantifizierung des Biomarkers/der Biomarkers in Urin oder Blut.

 

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Anwendung der neu entwickelten Methoden

 

Eine erste Anwendung der Methoden in Bevölkerungsuntersuchungen erfolgt 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, DEHTP, 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) eingesetzt. Im Kollektiv der Umweltprobenbank wurden die Methoden zur Bestimmung von DINCH, DPHP, NMP und NEP, ⁠HBCDD⁠, DEHTP und C(M)IT/MIT (3:1) angewendet.  Einige Methoden werden auch in GerES VI (Deutsche Umweltstudie zur Gesundheit von Erwachsenen) angewendet. Ergebnisse dieser und weiterer 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.

Die mit dem ⁠BMU⁠-VCI-Projekt erzielten Fortschritte haben dazu beigetragen, dass Deutschland auch die Koordinierung eines EU-weiten Programms zum Human-Biomonitoring übertragen wurde. Dieses Programm trägt die Kurzbezeichnung HBM4EU. Im Zeitraum 2017 bis 2021 stellt die EU-Kommission 50 Millionen Euro zur Verfügung, um die Human-Biomonitoring-Aktivitäten der EU-Mitgliedstaaten und einiger assoziierter Staaten zusammenzuführen und weiterzuentwickeln. Das ⁠UBA⁠ koordiniert und steuert sehr erfolgreich dieses komplexe Vorhaben und bringt dabei auch die Ergebnisse aus der Kooperation von BMU und VCI mit ein.

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