Nutritive Aluminiumexposition in der Schwangerschaft und die Auswirkungen auf das fetal-zerebrale Outcome


Bachelorarbeit, 2016

55 Seiten, Note: 1,3


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Fragestellung und Ziel der Arbeit
1.2 Chemische und physikalische Eigenschaften von Aluminium
1.3 Vorkommen und Verwendung
1.4 Toxikologie Aluminium und Aluminiumverbindungen
1.4.1 Absorption
1.4.2 Distribution
1.4.3 Metabolismus
1.4.4 Elimination

2 Methodik
2.1 Literaturrecherche
2.2 Ablauf zur Identifizierung relevanter Literatur
2.3 Bewertung der Studien
2.4 Ausschlusskriterien

3 Ergebnisse der Literaturrecherche
3.1 Nutritive Expositions-Quellen
3.1.1 EU-Regulierungen
3.1.2 Lebensmittel
3.1.3 Lebensmittelkontaktmaterialien
3.2 Studien am Tiermodell
3.3 Studien am Menschen

4 Diskussion
4.1 Problematische Aspekte nutritiver Aluminiumexposition in unterschiedlichen Studiendesigns
4.2 Bewertung von Studien zu Lebensmittel- und Lebensmittelkontaktmaterialien
4.3 Beurteilung des Gefährdungspotenzials von Aluminium durch Studien am Tiermodell
4.4 Beurteilung des Gefährdungspotenzials von Aluminium durch Studien am Menschen
4.5 Problematische Aspekte in Bezug auf zukünftige Studiendesigns
4.6 Weitere Studien zur Exposition von Aluminium und deren Verbindungen als Nanomaterial

5 Fazit

Literaturverzeichnis

Eidesstattliche Erklärung

Zusammenfassung

Fragestellung

Dieser Arbeit liegt die Fragestellung zugrunde, ob eine nutritive Aluminiumexposition in der Schwangerschaft Auswirkungen auf das fetal-zerebrale Outcome aufweist. Gegenwärtig besteht kein wissenschaftlicher Konsens über diese Frage, da die unterschiedlichen Studiendesigns in der Vergangenheit zu widersprüchlichen Ergebnissen geführt haben. Eine kontinuierliche Aluminiumexposition und bestehende Defizite im wissenschaftlichen Forschungstand in Bezug auf die pathologischen Folgeerscheinungen geben Anlass zur Datenanalyse, um eine Übersicht über den aktuellen Forschungsstand zu erlangen.

Methodik

Anhand einer systematischen Literaturrecherche, unter Verwendung definierter Ein- und Ausschlusskriterien, wurde in den Datenbanken Cochrane Library und Pubmed nach Studien gesucht, die eine Einschätzung des Gefährdungspotenzials einer nutritiven Aluminiumexposition während der Schwangerschaft erlauben. Eine weiterführende Literaturrecherche erfolgte anhand einer Online-Recherche auf den Webseiten: EU-Recht und Veröffentlichungen (EUR-Lex), Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL), Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL), Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR). Dort wurde nach Informationen gesucht, die eine aktuelle Übersicht über die geltenden Rechtsvorschriften in Bezug auf Aluminiumhöchstmengen in Lebensmitteln und Lebensmittelkontaktmaterialien geben.

Ergebnisse

Bei der Beurteilung des Gefährdungspotenzials von Aluminium stehen reproduktionstoxische und neurotoxische Wirkungen sowie Effekte auf die Knochenentwicklung im Vordergrund. Die vorliegenden Ergebnisse belegen, dass Aluminium die Fortpflanzung und das sich entwickelnde Nervensystem beeinträchtigen kann. Es kommt zu Einschränkungen hinsichtlich der physischen Entwicklung sowie der neuromotorischen Reifung. Außerdem konnte postnatal eine anhaltende physische Suppression beobachtet werden. Die Beobachtungen deuten auf eine nachhaltige Wirkung der perinatalen Aluminiumexposition in Bezug auf eine allgemeine Wachstumsverzögerung bei Mäusen und Ratten hin.

Schlussfolgerung

Anhand der vorliegenden Daten kann das reproduktionstoxische und neurotoxische Potenzial einer nutritiven Aluminiumexposition während der Schwangerschaft auf das fetal-zerebrale Outcome weder ausgeschlossen noch eindeutig bestätigt werden. Es bestehen Beschränkungen in Bezug auf die epidemiologische Evidenz der eingeschlossenen Studiendesigns, was zu einer Limitierung der Ergebnisse hinsichtlich ihrer Validität und Übertragbarkeit auf die Spezies Mensch zur Folge hat. Die Tiermodellstudien konnten zwar ein toxikologisches Potenzial von Aluminiumverbindungen belegen, inwieweit diese Ergebnisse jedoch auf den Menschen insbesondere während der Schwangerschaft übertragbar sind, kann abschließend durch diese Übersichtsarbeit nicht eindeutig beantwortet werden und rechtfertigen eine weitere Forschung.

Abstract

Background

This work is based on the question whether a nutritional exposure to aluminum during pregnancy has impact on fetal-cerebral outcome. Currently, there is no scientific consensus on this issue, since the different study designs in the past have led to contradictory results. A continuous exposure to aluminum and existing deficits in the scientific research in relation to the pathological sequelae, give rise to data analysis to obtain an overview of the current state of research.

Methods

On the basis of systematic literature research, using defined inclusion and exclusion criteria, was looked for studies in the databases Cochrane Library and Pubmed which allow an estimation of the hazard potential of a nutritional exposure to aluminum during pregnancy. A further literature research was conducted using an online search on the websites: EU law and publications (EUR-Lex), Federal Ministry of Food and Agriculture, Federal Office for Consumer Protection and Food Safety, Federal Institute for Risk Assessment. On these websites was searched for information to get a current overview of current regulations in relation to aluminum maximum quantities in food and food contact materials.

Results

For the assessment of potential danger of aluminum, toxic for reproduction and neurotoxic effects as well as effects on bone development are on focus. The present results show that aluminum has impact on reproduction and can affect the central nervous system. It leads to health restrictions with regard to the physical development as well as the neuro-motor maturation. Furthermore, post-natal could be observed a sustained physical suppression. The observations indicate an enduring effect of the perinatal exposition to aluminum in relation to general growth retardation of mice and rats.

Conclusions

On the basis of the available data, the toxic for reproduction and neurotoxic potential of a nutritional aluminum exposure during pregnancy on the fetal-cerebral outcome neither can be excluded nor clearly confirmed. There are restrictions in relation to epidemiological evidence of the enclosed study designs, leading to a limitation of the results with regard to their validity and transferability to the human species. Although the animal model trials have proven a toxicological potential of aluminum compounds, this overview thesis cannot answer unequivocally how far these results can be transferable to humans, especially during pregnancy. This justifies further research.

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Flussdiagramm zur Literaturrecherche

Abbildung 2: Relative Häufigkeitsverteilung des Aluminiumgehalts in Lebensmitteln.

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Physikalisch-chemische Eigenschaften von Aluminiumverbindungen

Tabelle 2: Detaillierte Recherchestrategie in den Datenbanken Cochrane Library und Pubmed

Tabelle 3: Zulässige Sekundäraluminiumquellen

Tabelle 4: In der EU zugelassene aluminiumhaltige Lebensmittelzusatzstoffe

Tabelle 5: Aluminiumkonzentrationen in Lebensmitteln (mg/kg oder mg/l).

Tabelle 6: Zusammenfassung der Aluminiumtoxizität am Menschen und im Tiermodell

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Das chemische Element Aluminium (Al) leitet sich vom lateinischen Wort alumen für Alaun ab. Das silbrig aussehende Element mit einem festen Aggregatzustand zählt zu den Leichtmetallen, ist mit einem Anteil von 7,57 Gewichtsprozent nach Sauerstoff und Silizium das dritthäufigste Element der Erdkruste und somit das häufigste Metall. Trotz dieser Häufigkeit besitzt Aluminium praktisch keine biologische Funktion und keine bekannte physiologische Rolle im menschlichen Körper. Ein Grund dafür wird in der sehr geringen Löslichkeit bei pH 7 vermutet. Das in seinen Verbindungen nahezu ausschließlich dreiwertige Aluminium liegt dann fast vollständig als unlösliche Form dem Aluminiumhydroxid Al(OH)3 oder als dessen Kondensationsprodukte Böhmit ALO(OH) vor (Kaim & Schwederski, 2004).

Neben dem natürlichen Vorkommen haben sich durch die Eigenschaften des Leichtmetalls zahlreiche Möglichkeiten zur Anwendung eröffnet: als Zusatz in Lebensmitteln, Pharmazeutika, Verbrauchsgütern und der Industrie (Abu-Taweel, Ajarem & Ahmad, 2012). Vor allem die rasche Entwicklung auf dem Gebiet der Nanotechnologie in Bezug auf dessen Nutzung im Lebensmittelsektor wird wahrscheinlich zu einer weiteren Quelle der Exposition gegenüber aluminiumhaltigen Nanomaterialien führen (Ema et al., 2010). Aluminium ist somit in der heutigen Zivilisationsgesellschaft zu einer allgegenwärtigen Substanz geworden und eine Exposition kaum zu vermeiden.

Aluminium ist als nicht akut toxisch eingestuft (Kaim & Schwederski, 2004). Das wissenschaftliche und öffentliche Interesse wurde erst seit ca. 1975 an diesem Element geweckt. Auslöser dafür waren zum einen die durch Waldschäden verursachte Versauerung der Böden und die daraus resultierende Freisetzung von Al3+ (Kaim & Schwederski, 2004) sowie die Beschäftigung mit der Rolle von Aluminium im Organismus durch die röntgenmikroanalytische Entdeckung von Aluminium-Silikat-Anreicherungen in bestimmten Hirngewebe-Regionen von Alzheimer-Patienten (Yokel, 1985; Landsberg, Mc Donald & Watt, 1992).

Bis zum heutigen wissenschaftlichen Stand fehlen jedoch evidenzbasierte Erkenntnisse über aluminiuminduzierte Pathologien oder pathologische Folgeerscheinungen in Verbindung mit dessen Exposition (Kumar & Gill, 2009). Andererseits haben umfangreiche Forschungen bewiesen, dass Aluminium ein potentes Neurotoxin ist (Abu-Taweel, Ajarem & Ahmad, 2012). Es gibt Indizien, dass das Metall mit mehreren neurodegenerativen Erkrankungen (z.B. Morbus Alzheimer, Morbus Parkinson, Demenz) in Verbindung gebracht wird. Ein kausaler Zusammenhang konnte jedoch durch Studien noch nicht belegt werden (Abu-Taweel, Ajarem & Ahmad, 2012). Besondere Berücksichtigung gilt daher den Risikogruppen wie Schwangeren, Kindern, Neugeborenen und insbesondere frühgeborene Neugeborenen, die aufgrund ihrer relativen Unreife und Entwicklung einem erhöhtem Gesundheitsrisiko ausgesetzt sind (Abu-Taweel, Ajarem & Ahmad, 2012; Krewski et al., 2007).

1.1 Fragestellung und Ziel der Arbeit

Dieser Arbeit liegt die Fragestellung zugrunde, ob eine nutritive Aluminiumexposition in der Schwangerschaft Auswirkungen auf das fetal-zerebrale Outcome aufweist. Gegenwärtig besteht kein wissenschaftlicher Konsens über diese Frage, da die unterschiedlichen Studiendesigns in der Vergangenheit zu widersprüchlichen Ergebnissen geführt haben.

Die im Vorfeld aufgeführten Aspekte, eine kontinuierliche Aluminiumexposition und bestehende Defizite im wissenschaftlichen Forschungsstand in Bezug auf die pathologischen Folgeerscheinungen, geben Anlass zur Datenanalyse, um eine Übersicht über den aktuellen Forschungsstand zu erlangen.

Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein Bewusstsein für nutritive Aluminumexpositionsquellen, vor allem für Schwangere, zu schaffen, um nach dem allgemeinen Vorsorgeprinzip mögliche Folgeschäden des Fetus zu reduzieren bzw. zu vermeiden. Das Erkenntnisinteresse liegt in der Anwendung evidenzbasierter Ernährungsempfehlungen für Schwangere.

1.2 Chemische und physikalische Eigenschaften von Aluminium

Aluminium ist ein natürlich vorkommendes Element mit dem Elementsymbol Al und der Ordnungszahl 13. Im Periodensystem der Elemente ist es mit einem Atommassenanteil (Atomic Mass Unit = u) von 26,981 u der 3. Hauptgruppe, der Borgruppe, zugeordnet. Das chemische Element ist nicht radioaktiv und befindet sich bei Raumtemperatur in einem festen Aggregatzustand. Der Schmelzpunkt liegt bei 660,4 C, der Siedepunkt bei 2467°C und die Dichte von 2,7 g/cm³ zeigt deutlich, dass es sich bei Al um ein Leichtmetall handelt (Holleman & Wiberg, 2007). Das reine Leichtmetall weist aufgrund der sich dünn an der Luft bildenden Oxidschicht ein stumpfes, silbergraues Aussehen auf. Die undurchdringliche Oxidschicht macht Al korrosionsbeständig und kann mittels elektrischer Oxidation (Eloxieren) oder auf chemische Weise verstärkt werden. Al reagiert stark mit Natriumhydroxid (NaOH) unter Bildung von Wasserstoff (H). Diese Reaktion wird in chemischen Rohrreinigungsmitteln genutzt. Mit Quecksilber (Hg) bildet Al ein Amalgam, das als Reduktionsmittel eingesetzt wird (Holleman & Wiberg, 2007). Das Leichtmetall ist weich und zäh. Die Zugfestigkeit von reinem Al liegt bei 49 Megapascal (MPa) und von Aluminiumlegierungen bei 300-700 MPa. Die Steifigkeit liegt je nach Legierung bei etwa 70 000 MPa. Al ist dehnbar und kann durch Auswalzen zu dünner Folie verarbeitet werden. Sogenannte Aluminiumknetlegierungen lassen sich auch bei niedrigen Temperaturen gut verformen, biegen, pressen und schmieden. Durch Kaltverformen entstandene Spannungen können durch Weichglühen (bis 250 C) beseitigt werden. Auch Duraluminium, eine Aluminiumlegierung mit besonders hoher Festigkeit, wird dadurch vorübergehend verformbar (Holleman & Wiberg, 2007). Weiterhin besitzt Al eine gute elektrische Leitfähigkeit, diese beträgt 60 Prozent im Vergleich zu Kupfer. Al leitet Strom zwar je Gramm Gewicht besser als Kupfer, ist jedoch voluminöser als dieses, so dass Kupfer je Quadratzentimeter Leistungsquerschnitt Strom besser leitet als Al. Kupfer ist reaktionsträger und die Verarbeitung problemloser als bei Al ist, daher wird Kupfer bevorzugt verwendet. Al wird dagegen nur aus Gewichtsgründen bevorzugt (Holleman & Wiberg, 2007). Die Tabelle 1 zeigt eine Übersicht über die grundlegenden physikalisch-chemischen Eigenschaften der verschiedenen Aluminiumverbindungen.

Tabelle 1: Physikalisch-chemische Eigenschaften von Aluminiumverbindungen (modifiziert nach EFSA, 2008, S.10).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

* NA: non authorised as a food additive/nicht zugelassen als Lebensmittelzusatzstoff

1.3 Vorkommen und Verwendung

Al liegt in der Natur aufgrund seiner starken Affinität zu Sauerstoff nur in chemischen Verbindungen vor. Die häufigste vorliegende Form ist Aluminiumsilikat als Bestandteil von Gneis, Granit und Tonmineralien (Feldspaten, Glimmern, Kaolinit). Besonders angereichert ist Al in Bauxit, es besteht zu 60 Prozent aus Aluminiumhydroxid (Al(OH)3), zu ca. 30 Prozent Eisenoxid (Fe2O3), und Siliziumoxid (SiO2). Eine wirtschaftliche Gewinnung von Al ist nur aus Bauxit möglich, da Al aus Aluminiumsilikat aufgrund der Bindungsverhältnisse praktisch nicht isoliert werden kann. In seltener Form ist Aluminiumoxid in der Natur in Korund (Al2O3) vorhanden, in Edelsteinqualität liegt er als Rubin und Saphir vor. Die farblichen Abweichungen entstehen durch Verunreinigungen, kräftig rot durch Chrom und blau durch Eisen (Holleman & Wiberg, 2007).

Al ist das am häufigsten verwendete Leichtmetall mit einer Weltjahresproduktion Primäraluminium von 34.000 t im Jahr 2006 mit steigender Tendenz von 41.200 t im Jahr 2010 (GDA, 2010). Eine Vielfalt von Aluminiumverbindungen werden erzeugt und für verschiedene Zwecke verwendet, zur Papierherstellung, als Flammschutzmittel, als Füllstoffe, Zusatzstoffe, für Farben, einschließlich zur Herstellung von Glas, Keramik, Gummi, Textilien, Holzschutzmitteln, Pharma- und Lebensmittelzusatzstoffen. Aluminiummetall, hauptsächlich in Form von Legierungen mit anderen Metallen, hat viele Verwendungen und wird häufig aufgrund des geringen spezifischen Gewichts im Bauwesen, in der Kraftfahrzeugindustrie und im Flugzeug- und Maschinenbau verwendet. Weitere Anwendung findet Al in Verbrauchergeräten, Lebensmittelverpackungen und Kochgeschirr. Natürliche Mineralien wie Bentonit und Zeolith werden in der Wasseraufbereitung oder im Waschmittelsektor (als Baumeister in phosphatfreien Waschmitteln) und in der Raffination von Zucker sowie innerhalb der Brauerei-, Wein- und Papierindustrie genutzt (EFSA, 2008).

1.4 Toxikologie Aluminium und Aluminiumverbindungen

1.4.1 Absorption

Der menschliche Organismus absorbiert und kumuliert Al systemisch. Die Aufnahme erfolgt zum einen oral über die Ernährung (einschließlich Wasser und Arzneimittel) mit Absorption über den Gastrointestinaltrakt (GIT). Ein weiterer Zufuhrweg erfolgt inhalativ durch das Einatmen von aluminiumhaltigen Stäuben über die Nase mittels Absorption über das Riechepithel oder durch die Einatmung aluminiumhaltiger Stäube über den Mund, mit Aufnahme durch den Magen-Darm-Trakt oder gegebenenfalls über die Lungenepithelien. Eine dermale Absorption wird zur Zeit diskutiert (Exley et al., 2010).

Die tatsächliche Al Absorption im GIT ist eine von mehreren Mechanismen, die sowohl aktiv als auch passiv erfolgen kann. Die einzelnen Beiträge dieser Prozesse auf die Nettoabsorption von Al sind von einer Reihe von Faktoren, einschließlich der Chemie des Darmlumens und der Gesundheit des Einzelnen, abhängig (Exley et al., 2010).

Die Absorption von Al über die gastrointestinale Fläche beträgt nach allgemeinem Konsens (Exley et al., 2010) weniger als ein Prozent. Dieses kann jedoch eine bedeutende Unterschätzung sein. Trotz erheblicher Forschungsanstrengungen ist nicht bekannt, wie Al über den Magen-Darm-Trakt resorbiert wird. Ein vorherrschender Mechanismus, wenn es einen gibt, ist noch nicht identifiziert. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass Al in der Darmmucosa durch zwei Al-spezifische Proteine gebunden wird, die dessen Absorption vergrößern oder verringern. Die Bestätigung dieser Hypothese liegt zu diesem Zeitpunkt noch nicht vor (Exley et al., 2010).

Bei jedem der möglichen Absorptionswege muss Al ein Epithel durchlaufen. Häufig verfügt dieses Epithel über eine muzinöse A uskleidung und die Wechselwirkungen mit dieser Schleimschicht oder Glycocalyx bilden die erste Stufe in der Absorption von Al (Exley et al., 2010).

1.4.2 Distribution

Nach der Absorption verteilt sich Al zwischen dem Plasma und den zellulären Blutbestandteilen und bindet sich bevorzugt an niedermolekulare Spezies, wie an Citrat, Albumin und Transferrin. Im Plasma sind 80 bis 94% des Al an Transferrin gebunden. Der Rest liegt in Form von Aluminiumkomplexen mit Carboxylsäuren, Phosphat und Aminosäuren vor (DFG, 2007).

Al ist in allen Körperflüssigkeiten wie Blut, Rückenmarksflüssigkeit, interstitielle Flüssigkeit des Gehirns, Lymphe, Schweiß, Samenflüssigkeit und Urin nachweisbar (Exley & Mold, 2015). Im Organismus findet sich eine weitere Aluminiumverteilung in folgenden Körperregionen: Skelett (54%), Muskel (14%), Haut (13%), Fettgewebe (5%), Blut und Gefäße (4%), Bindegewebe und Leber (je 3%), Gastrointestinaltrakt (2%) und zentrales Nervensystem (1%). Die Allgegenwart in diesen Systemen demonstriert die Neigung des Elements Epi-/Endo thelien durch parazelluläre (d.h. zwischen benachbarten Zellen) oder transzelluläre Routen zu durchqueren. Bis heute gibt es wenige Beweise bei dem der transzelluläre Signalweg eine bedeutende Rolle in der systemischen Aluminiumaufnahme spielt. Jedoch gibt es Hinweise, zum Beispiel in den Magenschleimhautzellen, dass die Aufnahme von Al in Epi-/Endothelzellen tatsächlich über Grenzen einer weiteren Verteilung in den Körper verfügt (Exley & Mold, 2015). Die intrazelluläre Akkumulation von Al ist somit ein Hindernis für die transzelluläre Passage. Al kann dann verloren oder recycelt werden, da diese Zellschichten abgestoßen und ersetzt werden (Exley & Mold, 2015).

1.4.3 Metabolismus

Die Metabolisierung von Al wird vorwiegend definiert als die systemische und zelluläre Reaktion auf die Körperbelastung von Al. Wird der Stoffwechsel auf ein essentielles Metall betrachtet, würde eine Identifizierung der Reaktion des Körpers auf das Metall erfolgen. Dieses würde auch die Form, in der das Metall gespeichert wird, die Behandlung des Metalls, sobald es seine Funktion erfüllt hat und die Verpackung des Metalls entweder für die Ausscheidung oder die spätere Verwendung beinhalten. Dieses sind Bereiche der Aluminiumforschung, die nur eine geringe Aufmerksamkeit erhalten (Exley et al., 2010).

Die Metabolisierung von anderen nicht-essentiellen, potentiell toxischen Metallen wird erreicht durch spezifische zelluläre Reaktionen wie z.B. das metall-induzierte Metallothionein-System. Dieses Entgiftungssystem ist jedoch nicht für den Umgang mit Al entwickelt. Die auf Schwefelbasierenden Liganden können Al nicht effektiv binden. Einige Forschungen ergaben, dass die Induktion von Metallothion als Reaktion auf Al anzusehen ist (Exley et al., 2010). Diese zelluläre Antwort kann entweder im Sinne eines Al-induzierten Ungleichgewichts eines Metalls, aktiv diese Liganden zu binden oder als generalisierte Stressantwort erklärt werden. Die Tatsache, dass der menschliche Körper keine inhärente Verteidigung gegen eine Al Belastung besitzt, ist ein interessantes Rätsel und erfordert weitere Studien (Exley et al., 2010).

Al akkumuliert in den meisten Zelltypen und in jenen Zellen, die durch Nekrose lysieren oder durch Apoptose absterben. Diese zelluläre Al Belastung wird metabolisiert (Exley et al., 2010). Die Umverteilung dieser Al Belastung ist ein Grund zur Besorgnis. Zwar wird ein Teil des Aluminiums in Lysosomen gebunden und wahrscheinlich ausgeschieden, allerdings könnte die Aktion des Zellmetabolismus eine Umwandlung des inaktiven Al-Vorkommens in biologisch frei verfügbares Al konvertieren, welches ein hohes toxisches Potenzial aufweist. Derzeit ist sehr wenig über diesen Vorgang bekannt und die biologische Äquivalenz einer Lebenszyklus-Analyse für systemisches Al ist dringend erforderlich (Exley et al., 2010).

1.4.4 Elimination

Die geringe Löslichkeit von Al, besonders die der Phosphatsalze, sorgt dafür, dass die große Mehrheit des aufgenommenen Aluminiums durch Fäkalien ausgeschieden wird. Allerdings kann die Resorption von Al im Darm um den Faktor 10 oder mehr variieren. Diese Abweichungen sind durch ernährungs- und physiologische Unterschiede der Individuen bedingt. Es wird vermutet, dass die gastrointestinale Mucosa einen Beitrag zur effektiven Ausscheidung von Al leistet (Exley et al., 2010). Der Schleim fungiert dabei als Senke für Al und gewährleistet somit die Elimination über Fäkalien. Wenn allerdings die Mucosa gesättigt ist, bevor die Schleimschicht ersetzt ist, wird erwartet, dass die Resorption aus dem Darm erleichtert wird, anstatt diese zu verlangsamen (Exley et al., 2010).

Ein weiterer Eliminationsweg des resorbierten Aluminiums erfolgt über die Nieren und im geringen Maße über die Galle (Exley et al., 2010). Die renale Ausscheidung von Al, als Citrat, über den Urin wurde anhand eines biokinetischen Modells beschrieben (Steinhausen et al., 2004). Die durchschnittliche Urin- ausscheidungszeit lag bei 0,4 Stunden bei Gesunden und 1,7 Std. bei Patienten mit chronischer Niereninsuffizienz (Steinhausen et al., 2004). Neben erheblichen individuellen Unterschieden bei der renalen Ausscheidungskinetik stellt möglicherweise die Aluminiumspeicherung in verschiedenen Kompartimenten des Organismus mit deren unterschiedlichen Eliminationsverhalten eine entscheidende Rolle dar. Die biologische Halbwertszeit der renalen Aluminiumausscheidung scheint außer von individuellen Faktoren, entscheidend von der kumulativen Vorexposition abzuhängen (Exley et al., 2010).

2 Methodik

2.1 Literaturrecherche

Die systematische Literaturrecherche erfolgte in den Datenbanken Cochrane Library und Pubmed im Zeitraum von Mitte Februar bis Ende Mai 2016.

Eine weiterführende Literaturrecherche erfolgte über die Homepage für EU-Recht und Veröffentlichungen (EUR-Lex), die des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL), des Bundesamts für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) und des Bundesinstitutes für Risikobewertung (BfR). Die Suchkriterien der Prüfung umfassten folgende Suchbegriffe und dessen Synonyme: „pregnancy“, „maternal“ „fetal“, „prenatal“, „neonatal“, „outcome“, „aluminium“, „aliminum“, „exposure“, „neurotoxin“, „neurodegenerative“, „neurobehavioral“, „cerebral“ „toxic“, „foodstuff“, „nutritive“.

Deutsche Suchbegriffe wie „Aluminium“ AND „Schwangerschaft“, „Aluminium“ AND „Auswirkungen“, etc. lieferten keine Ergebnisse in den Datenbanken. In der Tabelle 2 wird die Recherchestrategie mit den unterschiedlichen Schlagwortkombinationen unter Verwendung der booleschen Operatoren „AND“ und/oder „OR“ veranschaulicht.

Tabelle 2: Detaillierte Recherchestrategie in den Datenbanken Cochrane Library und Pubmed (eigene Darstellung)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.2 Ablauf zur Identifizierung relevanter Literatur

Für sämtliche Suchanfragen erfolgte eine Auswahl der relevanten Literatur durch Screening der jeweiligen Titel und Abstracts. Anschließend wurden die Volltexte hinsichtlich der Ein- und Ausschlusskriterien geprüft. Aufgrund der Ausklammerung von RCT-Studien (RCT = randomized controlled crossover trial) durch die festgelegten Ausschlusskriterien, wurden Beobachtungsstudien, Vergleichsstudien (Comparative Study) und Forschungsberichte (Research Support) zur Beantwortung der Fragestellung einbezogen. Der Prozess der systematischen Literaturrecherche und die Identifizierung der für die Fragestellung relevanten Studien ist im Flussdiagramm in Abbildung 1 dargestellt.

2.3 Bewertung der Studien

Die Qualität der Beobachtungsstudien wurde mittels Strengthening the Reporting of Observational Studies in Epidemiology Statement (Elm et al., 2008) überprüft und Meta-Analysen mittels Preferred Reporting Items for Systematic reviews and Meta-Analyses (Ziegler, Antes & König, 2011) bewertet. Bei den genutzten Instrumenten handelt es sich um studienartadaptierte Checklisten, deren Kriterien zu einer transparenten wissenschaftlichen Berichterstattung führen sollen. Die Checklisten (STROBE- und PRISMA-Statement) wurden durch verschiedene Arbeitsgruppen entwickelt und werden kontinuierlichen und umfangreichen Evaluierungsprozessen unterzogen.

2.4 Ausschlusskriterien

Aufgrund der dynamischen Entwicklung des wissenschaftlichen und öffentlichen Interesses in den 1970er Jahren wurden die Ergebnisse der Literaturrecherche zunächst auf keinen Zeitraum beschränkt.

Um eine Aussage über den aktuellen Forschungsstand treffen zu können, wurde die als relevant identifizierte Literatur auf einen Publikationszeitraum von 10 Jahren eingegrenzt. Diese Einschränkung ergab zur Beantwortung dieser Forschungsfrage eine zu geringe Trefferanzahl (n=3) und wurde daher auf einen Publikationszeitraum von 1989-2016 ausgeweitet.

Ausgeschlossen wurden Studien die keine klinischen Endpunkte wie Embryotoxizität, Neurotoxizität, neurologische Entwicklung, Anzeichen auf externe, viszerale und/oder skelettale Anomalien verwendeten. Aufgrund der Fokussierung dieser Arbeit auf die Auswirkungen einer nutritiven Aluminiumexposition wurden Studien ausgeschlossen, deren Aluminiumaufnahme nicht ausschließlich über eine orale Zufuhr erfolgte, Al also z.B. zusätzlich parenteral zugeführt wurde. Um eine bessere Vergleichbarkeit der eingeschlossenen Studien zu gewährleisten wurden Studien, die nicht der Spezies Mensch, Maus oder Ratte angehörten, von dieser Übersichtsarbeit ausgeschlossen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Flussdiagramm zur Literaturrecherche (eigene Darstellung)

3 Ergebnisse der Literaturrecherche

Die zur Beantwortung der Fragestellung als relevant eingestuften Studien, Verordnungen, Richtlinien und Gesetzestexte werden in diesem Kapitel beschrieben und in Kapitel 4 analysiert. Am Ende des Ergebnisteils erfolgt eine tabellarische Darstellung (Tabelle 5) der in dieser Arbeit vorgestellten Studien zur Aluminiumtoxizität hinsichtlich der verwendeten Aluminiumverbindungen, Dosierungen und der gesetzten Studienendpunkte sowie deren Ergebnisse.

3.1 Nutritive Expositions-Quellen

Die nutritive Al Aufnahme zählt zu einer der Hauptexpositionsquellen (Stahl et al., 2011), wobei die Quelle als primär oder sekundär betrachtet werden kann. Der primär enthaltene Aluminiumanteil ist der natürliche Gehalt der Lebensmittel (LM) durch Aufnahme aus den geologischen Gegebenheiten z.B. durch eine Absorption über das Trinkwasser oder Futtermittel bzw. eine Aufnahme und Speicherung über Pflanzen. Die natürliche Aufnahme von Al ist somit unvermeidbar (Stahl et al., 2011). Der sekundär enthaltene Aluminiumanteil ist als Hauptinhalt zu betrachten und kann auf aluminiumhaltige Zusatz- bzw. Hilfsstoffe in LM, Tierarzneimitteln und Düngemitteln zurückzuführen sein oder durch den Kontakt mit Lebensmittelbehältern, Verpackungsmaterialien, Kochgeschirr und -utensilien in das LM gelangt sein. Die zulässigen Hauptsekundärquellen für eine Aluminiumakkumulation in LM zeigt die Tabelle 3. Hierzu zählen ebenfalls die Lebensmittelzusatzstoffe, diese werden gesondert in Punkt 3.1.1 EU-Regulierungen in der Tabelle 4 aufgeführt (Stahl et al., 2011).

Tabelle 3: Zulässige Sekundäraluminiumquellen (modifiziert nach Stahl et al., 2011, S. 10).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

n.n.: nomen nescio/noch nicht benannt

3.1.1 EU-Regulierungen

Dieser Abschnitt dient der Anschauung über die Entwicklung der Rechtsvorschriften in Bezug auf eine Aluminiumverwendung im Lebensmittelsektor und bietet eine Übersicht in derzeit gültiges Recht.

Das Europäische Parlament und der Rat setzten die Richtlinie 95/2/EC vom 20. Februar 1995 über andere Lebensmittelzusatzstoffe als Farbstoffe und Süßungsmittel in Kraft und ermöglichten damit die Verwendung einer Reihe aluminiumhaltiger Zusätze in Lebensmitteln. Darüber hinaus hat das Europäische Parlament und der Rat in der Richtlinie 94/36/EC vom 30. Juni 1994 die Nutzung von Farbstoffen in Lebensmittel genehmigt (EFSA, 2008).

Im Jahr 2009 ist das EG-Zusatzstoffpaket (Food Improvement Agents Package - FIAP) in Kraft getreten und regelt seither den Einsatz und die Zulassung von Zusatzstoffen, Enzymen und Aromen bei der Herstellung von Lebensmitteln. Es umfasst vier Verordnungen: (ABl L 354 vom 31.12.2008): Die Verordnung (EG) Nr. 1331/2008 über ein einheitliches Zulassungsverfahren, die Verordnung (EG) Nr. 1332/2008 über Lebensmittelenzyme, die Verordnung (EG) Nr. 1333/2008 über Lebensmittelzusatzstoffe sowie die Verordnung (EG) Nr. 1334/2008 über Aromen. Aufgrund der neuen Rechtslage wurden die bisher geltenden Richtlinien über Zusatzstoffe und Aromen (u.a. Richtlinien 89/107/EWG, 94/35/EG, 94/36/EG, 95/2/EG) schrittweise aufgehoben. Die zugelassenen Zusatzstoffe und Aromen sind nun dem jeweiligen Anhang der Verordnungen zu entnehmen.

Alle bestehenden Richtlinien und Entscheidungen über Lebensmittelzusatzstoffe wurden demnach durch die Verordnung 1333/2008 vom 16. Dezember 2008 ersetzt, um ein hohes Niveau der menschlichen Gesundheit und die Wahrung der Verbraucherinteressen zu gewährleisten. In zahlreichen Lebensmitteln ist eine Verwendung ohne Angabe einer Höchstkonzentration (quantum satis = qs) zulässig (Abs. 3 der Verordnung (EG) 1333/2008). Im Jahr 2010 erfolgte eine weitere Neubewertung der zugelassenen Lebensmittelzusatzstoffe durch die Europäische Kommission (Verordnung (EG) 257/2010).

Der Anhang II der Verordnung (EG) 1333/2008 wurde im Mai 2012 durch die Europäische Kommission hinsichtlich der für aluminiumhaltige Lebensmittelzusatzstoffe geltenden Verwendungsbedingungen und -mengen durch die Verordnung 380/2012 geändert. Grund dafür war zum eine das einige Lebensmittelzusatzstoffe in einer großen Zahl von Lebensmitteln ohne Angaben von Höchstkonzentrationen zulässig sind. Daher sollten die geltenden Verwendungsbedingungen geändert und die Verwendungsmengen für aluminiumhaltige Lebensmittelzusatzstoffe, einschließlich Aluminiumlake, gesenkt werden, damit der 2008 geänderte TWI (Tolerable Weekly Intake) nicht überschritten wird (Verordnung (EU) 380/2012). Die Änderungen gemäß dieser Verordnung werden in der Tabelle 4 dargestellt.

In der Verordnung 1935/2004 vom 27. Oktober 2004 über Materialien und Gegenstände, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen, sind die Anforderungen an Materialien und Gegenstände festgelegt und gelten allgemein für alle Stoffübergänge (Migration). In der Richtlinie ist jedoch kein spezifischer Migrations-Grenzwert für Al festgelegt (Art. 3 Abs. 1 der Verordnung (EG) 1935/2004). Eine Ergänzung dieser Verordnung bietet das Lebensmittel-, Bedarfsgegenstände- und Futtermittelgesetzbuch (Lebensmittel- und Futtermittelgesetzbuch - LFGB). Hier ist der §31 Übergang von Stoffen auf Lebensmittel hervorzuheben (LFGB, 2005). Der Paragraph besagt: es ist verboten, Materialien oder Gegenstände in den Verkehr zu bringen oder als Bedarfsgegenstände zu verwenden, die den festgesetzten Anforderungen nicht entsprechen. Materialien oder Gegenstände als Bedarfsgenstände unter ihrer üblichen Verwendung dürfen keine Stoffe auf LM oder deren Oberflächen abgeben, die für den Menschen eine Gesundheitsgefahr darstellen (§31, LFGB, 2005).

In der Kunststoffverordnung (Verordnung (EU) 10/2011) ist die Verwendung bestimmter Aluminiumsalze als Hilfsstoff zur Herstellung von Kunststoffen, die für den Lebensmittelkontakt bestimmt sind, ohne spezifische Migrationsbegrenzung erlaubt (Art. 6 Abs. 3 und Art. 11 Abs. 2 der Verordnung (EU) 10/2011).

[...]

Ende der Leseprobe aus 55 Seiten

Details

Titel
Nutritive Aluminiumexposition in der Schwangerschaft und die Auswirkungen auf das fetal-zerebrale Outcome
Hochschule
praxisHochschule
Note
1,3
Autor
Jahr
2016
Seiten
55
Katalognummer
V441748
ISBN (eBook)
9783668799882
ISBN (Buch)
9783668799899
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Ernährung, Aluminium, Schwangerschaft, Prävention, Gehirnentwicklung
Arbeit zitieren
Christin Hoffmann (Autor), 2016, Nutritive Aluminiumexposition in der Schwangerschaft und die Auswirkungen auf das fetal-zerebrale Outcome, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/441748

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