FAO untersucht Lebensmittelsicherheitsrisiken von Pestiziden, Tierarzneimitteln und Mikroplastik im Darmmikrobiom

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Die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) hat die Ergebnisse einer umfassenden Literaturrecherche veröffentlicht, in der die Auswirkungen des Verzehrs von drei weit verbreiteten chemischen Lebensmittelkontaminanten – Pestizidrückstände, Rückstände von Tierarzneimitteln und Mikroplastik – auf das menschliche Darmmikrobiom untersucht wurden. Die Literaturrecherchen zielen darauf ab, bestehende Wissenslücken darüber zu schließen, wie sich Nahrungsbestandteile auf das Darmmikrobiom und die menschliche Gesundheit auswirken können. Dies sind wichtige Informationen zur Verbesserung der Risikobewertung der Lebensmittelsicherheit.

Die Lebensmittelsicherheit stand im Mittelpunkt der drei Überprüfungen, in denen Forschungsbeschränkungen, Wissenslücken und Bereiche identifiziert wurden, die einer weiteren Untersuchung bedürfen, bevor Darmmikrobiomdaten für chemische Bewertungen und zur Weiterentwicklung der Risikobewertung der Lebensmittelsicherheit verwendet werden können. Die Überprüfungen können als Ausgangspunkt für multidisziplinäre Diskussionen mit Risikobewertern dienen, um die Regulierungswissenschaft und die Politikentwicklung zu unterstützen.

Obwohl die verfügbare Literatur und damit die Schlussfolgerungen und Empfehlungen der FAO viel umfangreicher zu Pestizidrückständen als zu Rückständen von Tierarzneimitteln oder Mikroplastik sind, weisen alle drei Übersichten auf die Fähigkeit ihrer jeweiligen chemischen Kontaminanten hin, das Mikrobiom des Menschen zu verändern, und erfordern weitere Forschung.

Das Darmmikrobiom

Das Darmmikrobiom ist eine hochdynamische und komplexe mikrobielle Gemeinschaft, die im Magen-Darm-Trakt (GI) lebt und dort interagiert. Diese Gemeinschaften können an verschiedenen physiologischen Aktivitäten wie der Verdauung und der Immunfunktion teilnehmen und zur Aufrechterhaltung der intestinalen und systemischen Homöostase beitragen. Darüber hinaus reagiert das Darmmikrobiom sehr empfindlich auf Umweltfaktoren, einschließlich der Ernährung, die sowohl positive als auch negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben können. Ungleichgewichte im Darmmikrobiom werden mit verschiedenen Erkrankungen in Verbindung gebracht, darunter Fettleibigkeit, Diabetes und entzündliche Darmerkrankungen. Mit dem Aufkommen der „Omics“-Technologien hat die Untersuchung des Darmmikrobioms einen ganzheitlichen Ansatz gewählt, der ein tieferes Verständnis der komplexen Wechselwirkungen zwischen dem Mikrobiom und dem Wirt ermöglicht.

Rückstände von Schädlingsbekämpfungsmitteln

Die Literaturrecherche der FAO zu den Auswirkungen von Pestizidrückständen auf das Darmmikrobiom umfasste Studien an Nagetieren, die in der überwiegenden Mehrheit der Fälle Veränderungen des Darmmikrobioms und der Homöostase der Tiere aufdeckten, wobei der Kausalzusammenhang nur begrenzt nachgewiesen werden konnte. Einige In-vitro-Studien zeigten auch mikrobielle Störungen. Die Beurteilung der Relevanz dieser Ergebnisse bleibt jedoch schwierig, da kein definiertes gesundes Mikrobiom und keine Dysbiose vorliegen. Zusätzliche Forschung und Anleitung sind erforderlich, um 1) die Kausalität und die beteiligten Mechanismen festzustellen, 2) die Auswirkungen geringer Pestizidrückstände im Mikrobiom zu untersuchen und 3) das Darmmikrobiom bei der Risikobewertung von Pestizidrückständen zu berücksichtigen.

Der Bericht enthielt vier wichtige Empfehlungen. Die erste besteht darin, eine Reihe von Treffen mit Risikobewertern und multidisziplinären Mikrobiomexperten zu organisieren, um:

Die FAO empfiehlt außerdem Forschungsaktivitäten, die die Beteiligung des Darmmikrobioms an der chemischen Umwandlung von Pestiziden sowie Veränderungen in der Toxikokinetik und Toxizität der Verbindung untersuchen. chronische Belastung durch geringe Pestizidrückstände; Co-Exposition gegenüber Pestiziden und Bewertung von Pestizid-Beistoffen; und Demonstration der Kausalität und der beteiligten Mechanismen. Darüber hinaus empfiehlt die FAO, sich den Bemühungen der wissenschaftlichen Gemeinschaft anzuschließen und zu unterstützen, die darauf abzielen, geeignete Modelle für die Mikrobiomforschung zu etablieren, In-vivo- und In-vitro-Methoden zur Bewertung der Sicherheit von Pestizidrückständen und anderen für die Lebensmittelsicherheit relevanten Chemikalien zu standardisieren und zu standardisieren Analysemethoden, einschließlich solcher, die auf Omics-Technologien basieren.

Abschließend empfiehlt die FAO, Leitlinien für Wissenschaftler zu entwickeln, um Mikrobiomstudien zu harmonisieren und die Datenqualität sicherzustellen. Dabei werden folgende Bereiche abgedeckt:

Rückstände von Tierarzneimitteln

Die FAO stellte fest, dass die Untersuchung von Tierarzneimittelrückständen im Darmmikrobiom begrenzt ist und sich nur wenige Studien mit den Auswirkungen einer chronischen Exposition gegenüber niedrigen Konzentrationen befassen. Die meisten Studien wurden in vitro durchgeführt und basieren in hohem Maße auf traditionellen Bakterienkulturen ausgewählter oder repräsentativer Darmbakterienarten.

Obwohl analytische Omics-Ansätze verwendet wurden, um Veränderungen in der Zusammensetzung und Funktion des Mikrobioms nach Exposition gegenüber Unterdosen oder therapeutischen Dosen von Arzneimitteln zu charakterisieren, wurden solche Techniken nicht in großem Umfang zur Bewertung der Auswirkungen von Restmengen eingesetzt. Aufgrund der Art der In-vitro-Studien zur Beurteilung von Rückständen von Tierarzneimitteln ist es schwierig, die potenziellen Auswirkungen von Störungen des Darmmikrobioms auf die menschliche Gesundheit und nicht übertragbare Krankheiten zu bewerten.

Darüber hinaus konzentrieren sich aktuelle mikrobiologische Endpunkte zur Bewertung der Sicherheit von Rückständen von Tierarzneimitteln in der Nahrung auf die Bewertung der Auswirkungen der Substanzen auf die Magen-Darm-Barriere und die Entwicklung von Resistenzen im menschlichen Darmmikrobiom. Derzeit sind keine Endpunkte definiert, die über den Magen-Darm-Trakt hinausgehen.

Darüber hinaus haben die meisten Studien zu physiopathologischen Wechselwirkungen zwischen Arzneimitteln und dem Mikrobiom des Wirts hauptsächlich Zusammenhänge gezeigt, jedoch keine Kausalität oder Mechanismen. In den meisten Studien ist es schwierig zu beurteilen, ob Veränderungen des Mikrobioms und der Wirtsphysiologie nach Arzneimittelexposition parallele Auswirkungen sind, ob die Mikrobiomveränderungen Störungen in der Homöostase des Wirts hervorrufen oder ob das Mikrobiom durch die Reaktion des Wirts auf Rückstände von Tierarzneimitteln verändert wird.

Daher bleibt der tatsächliche Beitrag und das Ausmaß dieses Beitrags des Darmmikrobioms zu Gesundheit und Krankheit eine wichtige Herausforderung, die durch weitere Forschung angegangen werden muss. Weitere Forschung ist außerdem erforderlich, um die möglichen langfristigen negativen Auswirkungen von Rückständen von Tierarzneimitteln auf das menschliche Darmmikrobiom und den daraus resultierenden Einfluss auf die menschliche Gesundheit zu untersuchen.

Mikroplastik

Ebenso wie bei Rückständen von Tierarzneimitteln ist die Zahl der verfügbaren Studien, die die Auswirkungen von Mikroplastik auf die Darmmikrobiota untersuchen, sehr begrenzt. Die im Bericht der FAO diskutierten verfügbaren Forschungsergebnisse zeigen jedoch, dass Mikroplastik bei allen Tiermodellen Veränderungen in der Darmmikrobiota hervorruft. Dennoch variierten die Merkmale solcher mikrobiellen Störungen von Studie zu Studie.

Abweichungen lassen sich zum Teil durch die Heterogenität der Versuchsdesigns erklären, wie z. B. die verwendeten Tiermodelle und die Art, Größe, Form und Dosierung von Mikroplastik, sowie durch das Fehlen standardisierter Analysemethoden und Mikroplastik-Referenzmaterialien, die Vergleiche zwischen Studien ermöglichen und Schlussfolgerungen ziehen herausfordernd.

In Studien wurde die Mikrobiota von Wassertieren als Endpunkt parallel zur Analyse anderer Parameter im Wirt ausgewertet. Die Auswirkungen von Mikroplastik auf den Wirt beschränkten sich in den meisten Fällen auf den Darmtrakt. Zu den Beobachtungen nach Mikroplastik-Exposition gehörten eine veränderte Darmstruktur und -funktion, Darmentzündungen und erhöhter oxidativer Stress. Darüber hinaus konnte Mikroplastik bei Nagetieren Veränderungen im Lipid- und Energiestoffwechsel hervorrufen.

Obwohl sie auf einer sehr begrenzten Anzahl von Studien basieren, sind die Auswirkungen dosis-, größen- und formabhängig. Während einige Autoren über die mögliche Rolle des veränderten Mikrobioms bei der Entwicklung von Stoffwechselveränderungen spekulierten, untermauerten sie diese Möglichkeit nicht mit wissenschaftlichen Beweisen. Auch die biologische Relevanz der in den Studien beschriebenen mikrobiellen Veränderungen ist unklar.