PFAS reduzieren die Aktivität von Immunzellen

Eine UFZ-Studie belegt immunmodifizierende Wirkung mit neuer Methode

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

Ob in Kosmetika, beschichteten Pfannen oder Outdoor-Bekleidung – PFAS kommen in vielen Alltagsprodukten zum Einsatz. Denn PFAS sind wasser- und fettabweisend, hitzebeständig und äußerst langlebig. PFAS werden seit den 1950er Jahren hergestellt und es gibt mittlerweile rund 10.000 verschiedene Verbindungen. „PFAS sind schlecht bis kaum biologisch abbaubar – und das ist ein echtes Problem“, sagt UFZ-Umweltimmunologin Dr. Gunda Herberth. „Sie reichern sich daher in der Umwelt an – in Böden und Gewässern. Sie können sogar in der Antarktis gefunden werden. Sie können über die Nahrung, das Trinkwasser oder die Luft in den menschlichen Körper gelangen. Studien haben gezeigt, dass PFAS im Blut fast aller Menschen auf der Welt nachweisbar ist. Was dies für unsere langfristige Gesundheit bedeutet, ist noch nicht bekannt.“

Es ist jedoch bekannt, dass die Exposition gegenüber PFAS Leberschäden, hormonelle Störungen und ein geringeres Geburtsgewicht verursacht. Viele epidemiologische Studien haben einen Zusammenhang zwischen einer erhöhten PFAS-Exposition und verminderten Immunreaktionen nach Impfungen im Kindesalter gezeigt. Könnten PFAS unser Immunsystem beeinträchtigen? Und wenn ja, wie genau? Was passiert in den Immunzellen? Diesen Fragen gingen Gunda Herberth und weitere Wissenschaftler in ihrer Studie nach.

Gezielter Blick ins Innere von Immunzellen

Um genau herauszufinden, was auf zellulärer Ebene nach einer PFAS-Exposition passiert, nutzten die Forscher ein von ihnen entwickeltes spezielles immunologisches Messverfahren. „Mithilfe der spektralen Multiparameter-Durchflusszytometrie können wir mithilfe verschiedener Fluoreszenzfarbstoffe bis zu 30 Marker in einer Blutprobe nachweisen und so viele verschiedene Immunzelltypen und deren Aktivierung identifizieren“, erklärt UFZ-Umweltimmunologe Dr. Arkadiusz Pierzchalski, der die Methode gemeinsam mit Gunda entwickelt hat Herberth. Das Team nutzte Immunzellen aus dem Blut gesunder Spender. Zunächst wurden die isolierten Immunzellen im Labor 20 Stunden lang verschiedenen PFAS-Mischungen ausgesetzt. „Wir haben sechs PFAS ausgewählt, die in der Umwelt besonders häufig vorkommen, und drei Mischungen hergestellt. Eine Mischung mit drei kurzkettigen PFAS, eine mit drei langkettigen PFAS und eine mit allen sechs PFAS“, erklärt Ambra Maddalon, Toxikologin an der Universität von Mailand und Erstautor der Studie mit Arkadiusz Pierzchalski. „Die Immunzellen wurden dann mit Standardaktivierungsmethoden stimuliert. Anschließend ermittelten die Forscher mithilfe der spektralen Multiparameter-Durchflusszytometrie, wie aktiv sie auf zellulärer Ebene waren.“

PFAS reduzieren die Aktivität von T-Zellen deutlich

Das Ergebnis: Immunzellen, die zuvor PFAS ausgesetzt waren, zeigten eine deutlich geringere Aktivität als unbehandelte Zellen. Dies traf insbesondere auf T-Zellen zu. „Zum Beispiel produzierten die T-Zellen weniger Botenstoffe, mit denen sie normalerweise miteinander kommunizieren und andere Immunzellen rekrutieren oder Entzündungen auslösen“, sagt Gunda Herberth. „Die stärksten Effekte traten auf, wenn alle sechs PFAS gemischt wurden. Hier verstärken sich die Wirkungen der verschiedenen PFAS deutlich. PFAS reduzierte insbesondere die Aktivität von zwei von fünf Arten von Immunzellen: MAIT-Zellen (Mukosa-assoziierte invariante T-Zellen) und T-Helferzellen. MAIT-Zellen kommen in den Schleimhäuten vor und bilden die erste wirksame Abwehrreaktion. „Wenn die Aktivität der MAIT-Zellen eingeschränkt ist, können Krankheitserreger viel leichter in den Körper eindringen“, sagt Gunda Herberth. „T -Helferzellen sind an der Produktion von Antikörpern beteiligt. Wenn sie durch PFAS gehemmt werden, ist es wahrscheinlich, dass weniger Antikörper produziert werden – was die verringerte Immunantwort auf die Impfung erklären könnte.

Weitere Untersuchungen auf genetischer Ebene stimmten mit den Ergebnissen auf zellulärer Ebene überein: Gene, die normalerweise bei der T-Zell-Aktivierung eine Rolle spielen, wurden nach PFAS-Exposition herunterreguliert. „Unsere Studie zeigt deutlich, dass PFAS die Aktivität von Immunzellen reduzieren“, sagt Gunda Herberth. „Wenn eine Person hohen PFAS-Werten ausgesetzt ist, wirkt sich dies wahrscheinlich auf ihre Gesundheit aus. Zum Beispiel durch eine höhere Anfälligkeit für Infektionen.“

Die immunmodulierende Wirkung ist nicht zu unterschätzen

Im Februar 2023 veröffentlichte die Europäische Chemikalienagentur (ECHA) einen Vorschlag zur weiteren Einschränkung der Verwendung von PFAS. Mit einer Entscheidung der Europäischen Kommission wird im Jahr 2025 gerechnet. „Selbst wenn PFAS komplett verboten werden, werden sie leider nicht so schnell aus der Umwelt verschwinden“, sagt Gunda Herberth. „Deshalb ist es wichtig, die Auswirkungen dieser Stoffe auf unsere Gesundheit besser zu verstehen.“ In weiteren Studien will das UFZ-Team PFAS-Mischungen und -Konzentrationen, wie sie „natürlich“ im menschlichen Blut vorkommen, in vitro simulieren und deren Wirkung bestimmen auf Immunzellen.

„Bisher sind Tests auf immuntoxische oder immunmodulatorische Wirkungen nicht Teil der regulatorischen Prüf- und Bewertungsverfahren für Chemikalien. Da jedoch viele Krankheiten – von Allergien bis hin zu Krebs – auf ein gestörtes Immunsystem zurückzuführen sind, halten wir dies für dringend erforderlich“, sagt Gunda Herberth. „Wir hoffen, dass wir mit unserer Studie und unserer neuen und praxisnahen Testmethode dazu beitragen können, den Weg dafür zu ebnen.“

Chemosphäre

10.1016/j.chemosphere.2023.139204

Experimentelle Studie

Unzutreffend

Mischungen aus Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) reduzieren die In-vitro-Aktivierung menschlicher T-Zellen und Basophiler

12. Juni 2023

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