Arsen ist vermutlich das populärste aller Gifte und Gegenstand unzähliger Romane. Dass es in Trinkwasser, Fisch und Reis vorkommt, ist weniger bekannt. Bei der Untersuchung bestimmter Arsenverbindungen ist eine Forschergruppe aus Graz in Zusammenarbeit mit internationalen Kollegen nun auf solche gestoßen, die bisher als harmlos galten. Die Wissenschafter stellten in ihren Untersuchungen fest, dass manche toxisches Potenzial haben und sich im Körper ausbreiten können. Zudem wiesen sie nach, dass die untersuchten Arsenverbindungen die Blut-Hirn-Schranke überwinden und über die Muttermilch an Kinder weitergegeben wird. Wie gefährlich das ist, lasse sich allerdings noch nicht sagen.

Über die Muttermilch nehmen gestillte Kinder Arsenverbindungen auf. - © stock.adobe.com / Oscar Brunet
Über die Muttermilch nehmen gestillte Kinder Arsenverbindungen auf. - © stock.adobe.com / Oscar Brunet

In geringer Konzentration ist das Spurenelement Arsen fast überall in der Natur zu finden. Im Gegensatz zum giftigen anorganischen Arsen galten organische Verbindungen, wie sie etwa in manchen Fischen, Meeresfrüchten und Algen gespeichert werden und so auch in den menschlichen Körper gelangen können, bisher als wenig bedenklich. Kevin Francesconi vom Institut für Chemie der Universität Graz erforscht seit Jahren die unterschiedlichen in der Natur vorkommenden Arsenverbindungen. Der Grazer Wissenschafter suchte und identifizierte bisher unbekannte Arsenmoleküle und entwickelte die Analytik weiter.

Potenzielle Toxizität

Ein beträchtlicher Teil des Arsens in Nahrungsmitteln ist wasserunlöslich und konnte lange Zeit nicht identifiziert und damit auf seine chemischen und toxikologischen Eigenschaften hin untersucht werden. Ein Großteil der wasserunlöslichen sind fettlösliche Verbindungen. Auf die Analyse dieser sogenannten Arsenlipide haben sich Francesconi und sein Team spezialisiert.

Die Wissenschafter haben die Verteilung und Bedeutung dieser speziellen Arsenverbindungen, in denen das Spurenelement hauptsächlich an Fettsäuren, Kohlenwasserstoffe oder Phosphorlipide gebunden ist, in unseren Lebensmitteln untersucht und in Folge auch ihre potenzielle Toxizität erhoben.

Besonderes Augenmerk hat das Team des mittlerweile emeritierten Professors den Arsenlipiden in Fisch und Meeresfrüchten geschenkt. So haben sie im Rahmen eines gemeinsamen Projekts mit Partnern in Potsdam mehr als 20 neue Arsenlipide in Meeresfrüchten identifiziert. In Tierversuchen fanden sie unter anderem heraus, dass Arsenkohlenwasserstoffe das Überleben und die Entwicklung des Fadenwurms Caenorhabditis elegans verringerten. In Tierversuchen mit Mäusen, die über die Nahrung einem Arsenkohlenwasserstoff ausgesetzt waren, hat sich herausgestellt, dass dieses Arsenlipid die Blut-Hirn-Schranke passieren kann und sich vor allem im Gehirn der Säugetiere ansammelt. In Zellmodellen zeigte sich, dass Arsenkohlenwasserstoffe die Durchlässigkeit eines Blut-Hirn-Schrankenmodells erhöhten und neuronale Netzwerke in menschlichen Gehirnzellen störten.

Grenzwerte nicht festgelegt

Gemeinsam mit norwegischen Kollegen konnte man schließlich zeigen, dass die untersuchten Arsenverbindungen über die menschliche Muttermilch an Kinder weitergegeben werden. Über die Gefährlichkeit dieser Verbindungen für den Menschen lasse sich allerdings trotz der zahlreichen Ergebnisse noch nicht viel sagen. "Man weiß, dass die Effekte im Menschen ganz anders sein können als im Tierversuch", betonte der Forscher.

Francesconi hielt fest, dass noch viel zu tun sei: Als im Jahr 2016 von der EU Grenzwerte für Arsen in bestimmten Nahrungsmitteln festgelegt worden waren, klammerte man organische Arsenverbindungen sowie den gesamten Bereich von Fisch und Meeresfrüchten bewusst aus. Dies war mit dem Hinweis geschehen, dass noch nicht genügend Daten vorhanden seien.

"Es braucht nun große epidemiologische Studien, um genau zu wissen, wie gefährlich diese Substanzen wirklich sind." Dazu wären große Labors erforderlich, die mit den von Francesconi und seinem Forscherteam entwickelten Analysemethoden ausgestattet sind und in deren Entwicklung ein großer Teil des Projektbudgets floss.