Quantifizierung von Synergie: Eine systematische Übersicht über Studien zur Mischungstoxizität in der Umwelttoxikologie

Cocktail-Effekte und synergistische Wechselwirkungen von Chemikalien in Mischungen sind ein Bereich von großer Besorgnis sowohl für die Öffentlichkeit als auch für die Regulierungsbehörden. Die Hauptsorge ist, ob einige Chemikalien die Wirkung anderer Chemikalien verstärken können, sodass sie gemeinsam einen größeren Effekt ausüben, als vorhergesagt. Dieses Phänomen wird als Synergie bezeichnet. Hier präsentieren wir eine Übersicht über die wissenschaftliche Literatur zu drei Hauptgruppen umweltrelevanter chemischer Toxine: Pestizide, Metallionen und Antifouling-Verbindungen. Ziel der Übersicht ist es, 1) die Häufigkeit von Synergie zu bestimmen, 2) das Ausmaß der Synergie zu bestimmen, 3) zu ermitteln, ob bestimmte Gruppen oder Klassen von Chemikalien dazu neigen, Synergie hervorzurufen, und 4) zu klären, welche physiologischen Mechanismen für diese Synergie verantwortlich sein könnten. Synergie wird hier definiert als Mischungen mit einem mindestens doppelt so hohen Unterschied zwischen beobachteten und vorhergesagten Effektkonzentrationen unter Verwendung der Konzentrationsaddition (CA) als Referenzmodell und einschließlich sowohl letaler als auch subletaler Endpunkte. Die Ergebnisse zeigten, dass Synergie in 7%, 3% und 26% der 194, 21 und 136 binären Pestizid-, Metall- und Antifouling-Mischungen auftrat, die in der Datenzusammenstellung zur Häufigkeit enthalten waren. Der Unterschied zwischen beobachteten und vorhergesagten Effektkonzentrationen war selten mehr als 10-fach. Bei Pestiziden beinhalteten synergistische Mischungen Cholinesterase-Hemmer oder Azol-Fungizide in 95% der 69 beschriebenen Fälle. Beide Gruppen von Pestiziden sind dafür bekannt, den metabolischen Abbau anderer Xenobiotika zu stören. Bei den vier synergistischen Metall- und 47 synergistischen Antifouling-Mischungen war das Muster bezüglich der chemischen Gruppen, die Synergie hervorrufen, weniger klar. Hypothesen bezüglich der Mechanismen, die diese Wechselwirkungen steuern, werden diskutiert. Es wurde festgestellt, dass wahre synergistische Wechselwirkungen zwischen Chemikalien selten sind und oft bei hohen Konzentrationen auftreten. Daher wird die Berücksichtigung der kumulativen und nicht der synergistischen Effekte ko-occurring Chemikalien, unter Verwendung standardisierter Modelle wie CA, als der wichtigste Schritt bei der Risikobewertung chemischer Cocktails angesehen.