Glyphosat – Massenpflanzenhaltung Teil 2

(hier geht es zu Teil 1)

Brain-FAQ Zusammenfassung:

• Dosis und Wirkung von Glyphosat sind von vielen Faktoren abhängig
• Bei Mengen von wenigen ppt (parts per trillion) gab es bereits in vitro Ergebnisse
• Bei geringen Dosen steht Glyphosat im Verdacht als sog. endokriner Disruptor zu agieren
• Endokrine Disruptoren beeinflussen (wie der Name schon sagt) unseren Hormonhaushalt bei minimalsten Dosen (Beispiel: Bisphenol A)
• Studien zu Glyphosat zeigen, dass es Glycin in Aminosäureketten ersetzen kann und damit die Funktion als auch Degradation von Eiweißstrukturen maßgeblich beeinflusst
• Unter anderem wird nahegelegt, dass der Effekt auf den Shikimisäureweg sich durch diese Funktion erklären lässt
• Glyphosat ist nicht der einzige Wirkstoff in Roundup und viele wissenschaftliche Studien weisen inzwischen darauf hin, dass synergistische Effekte der verschiedenen Wirkstoffe bestehen
• Durch Tenside in verwendeten Herbiziden scheint Glyphosat besser in Zellen zu gelangen und dort u.a. die Energieproduktion von Mitochondrien, Nekrose/Apoptose etc. maßgeblich zu beeinflussen
• Themen wie Chelation von Mineralien in Planzen, Tieren und Menschen wurde noch nicht beschrieben
• Glyphosat ist EIN Wirkstoff – es gibt weitaus mehr Dinge, die unsere Gesundheit beeinflussen können
• Glyphosat ist jedoch ein faszinierendes Beispiel für wissenschaftliche Schlammschlachten, faszinierende Funktionen von Chemikalien und realitätsferner Empörung
• Würden auch nur ein bis zwei der in diesen beiden Artikeln beschriebenen Wirkungen sich bestätigen, sollte die Verwendung von Glyphosat und dessen Einstufung überdacht werden

Wann macht die Dosis das Gift?

Es stimmt, dass der Mensch erstaunlich bedenkenlos mit seiner Umwelt umzugehen scheint. Jegliche Art der Kriegsführung (ob gegen Pflanzen, Tiere oder andere Menschen) hinterlässt jedes Jahr ihre Spuren auf unserem wundervollen erstaunlich widerstandsfähigen Grund und Boden. Die dabei (ehemals und heute) verwendeten „Hilfsmittel“ könnte man ironischerweise als unmenschlich bezeichnen. Dieser Zweiteiler handelt von Glyphosat und soll eine teils doch recht harmlose Darstellung kritisch betrachten. Das zu betonen hat seinen Grund. Es gibt genug weitere Toxine, die nicht mal synthetisch, sondern „natürlich“ sind und regelmäßig verwendet werden. Ganz zu schweigen von vielen weiteren Einflüssen, beispielsweise durch unseren heutigen Lebensstil. Was Glyphosat jedoch so interessant macht, ist seine potentielle Wirkweise. Genau deswegen sind viele Studien etwas mehr im Kontext zu betrachten und genau deswegen erscheint es sinnvoll, über ein so „erstaunliches“ Mittel wie Glyphosat zu schreiben.

Der erste Teil über Glyphosat ließ bewusst ein paar Fragen offen. Wie ist Glyphosat eigentlich in der Lage, seine Wirkung zu entfalten? Viel wichtiger aber: Die Mengen an Glyphosat im Menschen sind in der Regel sehr niedrig und damit sollte doch der Großteil an Schaden nicht zu erwarten sein, oder? Tests wurden an unterschiedlichen Tieren schließlich in großen Mengen durchgeführt.

Viele Studien an Mäusen und anderen Tieren haben ziemlich deutlich gezeigt, dass der Glyphohype übertrieben ist und dass es weitaus giftigere Substanzen gibt, die auf der Welt verwendet werden.

Wenn es darum geht, die Toxizität eines Mittels einschätzen zu können, wären wohl ein paar Daten hilfreich: Die Dosis und Wirkweise, die Dauer bis zu einem Effekt in Organismen und mögliche Synergien mit anderen Stoffen.

Wenn statistische Kurven aus der Reihe tanzen

In der Wissenschaft gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, die Giftigkeit einer Substanz zu bewerten. Ein Beispiel wäre LD50 (lethal dose 50):

In toxicology, the median lethal dose, LD₅₀ (abbreviation for „lethal dose, 50%“), LC₅₀ (lethal concentration, 50%) or LCt₅₀ is a measure of the lethal dose of a toxin, radiation, or pathogen. The value of LD₅₀ for a substance is the dose required to kill half the members of a tested population after a specified test duration. LD₅₀ figures are frequently used as a general indicator of a substance’s acute toxicity. A lower LD₅₀ is indicative of increased toxicity.

Der Wert LD50 stellt also die Menge eines Wirkstoffs dar, der die Hälfte einer getesteten Versuchsgruppe (idR. Tiere) in einer festgelegten Zeit tötet. In der Regel wirken die meisten Stoffe bei erhöhten Konzentrationen stärker/schlimmer/tödlich und die Effekte der Konzentration sind meist linear oder in manchen Fällen exponentiell. Dementsprechend sind einige Daten über Glyphosat eigentlich recht zufriedenstellend. Seitdem Glyphosat verwendet wurde, nahm die Toxizität der besprühten Pflanzen ab [1].

Here, I show that herbicide use intensity increased over the last 25 years in maize, cotton, rice and wheat. Although GE crops have been previously implicated in increasing herbicide use, herbicide increases were more rapid in non-GE crops. Even as herbicide use increased, chronic toxicity associated with herbicide use decreased in two out of six crops, while acute toxicity decreased in four out of six crops. In the final year for which data were available (2014 or 2015), glyphosate accounted for 26% of maize, 43% of soybean and 45% of cotton herbicide applications. However, due to relatively low chronic toxicity, glyphosate contributed only 0.1, 0.3 and 3.5% of the chronic toxicity hazard in those crops, respectively.

Die akute LD50 von Glyphosat beträgt bei Ratten beispielsweise 4320 mg/kg oder mehr [1]. Chronisch wurden laut der angegebenen Seite Versuche von 20 bis über 1000 mg/kg bei Tieren mit unterschiedlichen Effekten angewendet (bei sehr hohen Dosen wurde es signifikanter). Solche Mengen wären selbst bei Menschen supra-physiologisch und die täglich erlaubte Exposition ist in Europa relativ strikt [1]:

The current U.S. Environmental Protection Agency (EPA) cRfD is 1.75 mg of glyphosate per kilogram body weight per day (mg/kg/day). In contrast, the current E.U. ADI is more than 5-fold lower at 0.3 mg/kg/day, a level adopted in 2002. The data upon which these exposure thresholds are based were supplied by manufacturers during the registration process, are considered proprietary, and are typically not available for independent review.

Zusammengefasst sind die erlaubten täglichen Dosen also sehr niedrig im Vergleich zu den letalen Mengen. Außerdem zeigten einige Urin-Proben der letzten Jahre nur minimalste Ansammlungen [1]:

Samples collected in 2001, 2003, 2005, 2007, 2009, 2011, 2012, 2013, 2014, and 2015 were chosen for this retrospective analysis. All urine samples had been provided by 20 to 29 years old individuals living in Greifswald, a city in north-eastern Germany. Out of the 399 analyzed urine samples, 127 (= 31.8%) contained glyphosate concentrations at or above the limit of quantification (LOQ) of 0.1 μg/L.

Bedenken sollte man jedoch, dass Glyphosat auch in Leber, Nieren, Darm, Muskeln, Milz, als auch in Knochen und Knochenmark bei Tieren gefunden wurde [1,2]. Die Menge war hier zwar unterschiedlich und abhängig von Land und Aufzucht der Tiere, doch die Ergebnisse lagen zusammengefasst und im Durchschnitt bei einigen ppb (parts per billion). Nur um das in Relation zu setzen: 1 ppb sind  3.561 × 10 hoch 12 Moleküle Glyphosat, die mit dem Körper interagieren können [1]. Dennoch ist es eine sehr (sehr) geringe Menge, von der wir hier sprechen – warum also die ganze Aufregung?

Basierend auf den angegebenen Studien kann man davon ausgehen, dass in Europa Menschen durchschnittlich einige wenige ppb an Glyphosat in ihrem Körper besitzen. In einigen der o.g. Studien wurde bereits darauf verwiesen, dass höhere Mengen vorstellbar wären, doch sollte man nicht davon ausgehen, dass jeder Mensch beispielsweise auf einem Bauernhof lebt. Da Glyphosat in Trinkwasser, Nahrungsmitteln, Textilien und anderen Waren in unterschiedlichen Mengen nachgewiesen wurden, ist eine Exposition von wenigen ppb pro Person keine Übertreibung. Ebenfalls sind Studien zur amerikanischen Bevölkerung nicht auf Europa übertragbar. Amerika hat in Sachen Glyphosat mit Abstand die Nase vorne und einige Nahrungsmittel wurden bereits mit über 1000 ppb an Glyphosat getestet. Warum sind diese ppb aber so relevant?

An dieser Stelle macht es wohl Sinn über sogenannte endokrine Disruptoren zu sprechen. Hierbei handelt es sich um Stoffe, die in geringsten Mengen andere Effekte aufweisen können, als in höheren Dosen. Ein Diagramm der Toxizität würde also nicht wie eine gerade Linie, oder eine Kurve aussehen, sondern vielmehr einem „U“ oder „V“ ähneln.

Wichtig: Die hier dargestellte Toxizitätskurve soll bei der Visualisierung helfen und ist in keinstem Fall akkurat und nicht basierend auf tatsächlichen Daten. Die Grafik dient einzig und allein als fiktives Beispiel und als Hilfe zur besseren Vorstellung.

Hormonelle Signale werden in unserem Körper durch minimalste Mengen des jeweiligen Hormons bewirkt [1].

The typical physiological levels of the endogenous hormones are extremely low, in the range of 10–900 pg/ml for estradiol, 300–10,000 pg/ml for testosterone, and 8–27 pg/ml for T₄ (see Table 2). Importantly, steroid hormones in the blood are distributed into three phases: free, representing the unconjugated, unbound form; bioavailable, representing hormones bound to low-affinity carrier proteins such as albumin; and inactive, representing the form that is bound to high-affinity binding proteins such as SHBG or α-fetoprotein (38) (Fig. 1A). When the circulating levels in blood are corrected for the low fraction of the hormones that are not bound to serum binding proteins, the free concentrations that actually bring about effects in cells are even lower, for example 0.1–9 pg/ml for estradiol. Concentrations of active hormones will vary based on the age and physiological status of the individual (i.e. plasma testosterone levels are less than 1 ng/ml in male children but increase to approximately 5–7 ng/ml in adulthood; during menses, estradiol levels are typically less than 100 pg/ml, but just before ovulation, they spike to 800 pg/ml; etc.) (107, 108). Of course, it should be noted that active concentrations of natural hormones vary somewhat from species to species and can even vary between strains of the same species (109).

Aus diesem Grund wurden einige Studien zu Glyphosat im Bereich von ppb bis hin zu ppt (trillion) durchgeführt, um eine mögliche Verbindung zu untersuchen. Eine Studie verwendete menschliche Brustkrebs-Zellen und wies signifikante Zellproliferation bei Verwendung von Glyphosat im Bereich von ppt (parts per trillion) nach [1].

Glyphosate exerted proliferative effects only in human hormone-dependent breast cancer, T47D cells, but not in hormone-independent breast cancer, MDA-MB231 cells, at 10⁻¹² to 10⁻⁶M in estrogen withdrawal condition. The proliferative concentrations of glyphosate that induced the activation of estrogen response element (ERE) transcription activity were 5-13 fold of control in T47D-KBluc cells and this activation was inhibited by an estrogen antagonist, ICI 182780, indicating that the estrogenic activity of glyphosate was mediated via ERs.

Als Kritik ist hier sicherlich (wie bei allen Studien) anzumerken, dass in-vitro-Studien an keine Studien in lebenden Organismen herankommen. Eine Zelle im Organismus ist isoliert ein völlig anderes paar Schuhe. Einen Effekt jedoch in einem solchen minimalsten Bereich der Dosierung zu finden, unterstreicht die Hypothese, dass Glyphosat als potentieller endokriner Disruptor wirken kann. Abgesehen davon wurden inzwischen zu diesem Thema einige Studien durchgeführt, die von vielen weiteren Wissenschaftlern in der Literatur auch als Referenz verwendet wurden [1,2,3,4,5,6].

I disagree with you strongly in your claim that “the dose makes the poison.” Glyphosate is an endocrine disruptor, and endocrine disruptors as a class have the interesting property that very low doses are far more toxic to our health than higher doses. Most of the toxicology studies expose the animals to doses that are much too high to evoke an endocrine response.

[…] Today we know that low dose chemical exposures are often more remarkable than high doses with certain chemicals, especially amphiphilic zwitterions like glyphosate, whose bond-dissociation energy characteristics are highly pH dependent. Glyphosate is an endocrine disruptor.

Anmerkung: Amphiphilie beschreibt die Fähigkeit eines Stoffes, sowohl wasser- als auch fettlöslich zu sein. Zwitterionen sind abhängig vom pH-Wert positiv, negativ oder neutral geladen und haben so abhängig vom pH-Wert variierende Eigenschaften.

Non-genotoxic modes of action for carcinogenicity are assumed for about 9% of IARC classifications (Hernandez et al. 2009) and include endocrine disruption, tumour promotion, tissue-specific toxicity and inflammation, cytotoxicity and immune suppression, inhibition of gap-junction intercellular communications (GJICs), and other mechanisms (Benigni et al. 2013; Hernandez et al. 2009).

Other agencies including the European Food Safety Authority (EFSA) have used the EDSP data to suggest that there is not sufficient evidence to conclude that glyphosate is an endocrine disruptor, but the 2015 EFSA report does note that ‘signs of endocrine activity… could not be completely ruled out’ in some of these assays.³⁷

[…] A small number of controlled laboratory studies using contemporary scientific approaches have identified adverse effects of glyphosate and GBHs at much lower doses than those used to make risk assessment decisions. Although there is controversy and debate regarding the carcinogenic and endocrine disrupting potential of these compounds, conclusions such as those drawn by IARC call into question the safety of GBHs beyond ‘reasonable certainty of no harm’. Considering what is now known about glyphosate from studies published over the last three decades, as well as the knowledge gaps that continue to raise concerns, we conclude that current safety standards for GBHs are outdated and may fail to protect public health and the environment.

Es ist wichtig darauf hinzuweisen, dass das Thema Glyphosat eine reinste Schlammschlacht in der Literatur darstellt. Wissenschaft bleibt ein Aufstellen von Theorien und dessen sollte man sich stets bewusst sein. Auch wenn viele Puzzlestücke ineinander passen, kann als Ergebnis ein falsches Bild entstehen. Das gilt natürlich auch für diesen Artikel! Wie alle anderen Punkte, die bereits in Teil 1 angesprochen wurden, geht es um potentielle Effekte von Glyphosat (im Alleingang, oder in Verbindung mit anderen Stoffen). Sollte sich auch nur eine negative Wirkweise bestätigen, wäre die weitere Verwendung durchaus fragwürdig. Die Argumentation und Kritik an Glyphosat und Roundup sollte daher offen dargestellt werden.

Bis heute ist noch nicht genau erklärt, wie ein endokriner Disruptor in der Lage ist, vor allem bei minimalsten Dosen signifikante Effekte entstehen zu lassen, während bei höheren Konzentrationen vergleichbare Effekte nicht erkannt wurden. Dafür müsste man vermutlich deutlich mehr über Signalfunktionen im Körper verstehen. Dennoch ist dieses Thema absolut relevant und empirische Studien haben wiederholt vergleichbare Effekte darstellen können. Das Argument jedoch zu bringen, dass der Mensch viel zu geringe Ansammlungen von einigen wenigen ppb im Körper besitzen würde, entspricht nicht dem aktuellen Wissensstand.

Noch sind wir aber nicht am Ende der Geschichte.

Glycin

Viele Menschen haben in ihrer Kindheit mit Lego gespielt. Um über Glycin und Glyphosat zu reden ist es daher ein wundervolles Mittel, um vereinfacht eine Funktionsweise von Glyphosat zu verbildlichen:

In diesem Beispiel geht es um eine schmale, lange und gewundene Struktur aus Lego. Jedes Stück färben wir in diesem Beispiel rot. Alle Bausteine greifen ineinander und geben dem Bildnis seine Form. Jeder roter Baustein ist außerdem mit leitfähigem Material versetzt und lässt am Ende der Bauteile eine Lampe leuchten. Nun nimmt man an einer Position ein Stück Lego heraus und ersetzt es durch eine gleiche Form – nur dass es in diesem Fall grün ist und nicht leitfähig. Leuchtet dann noch am Ende der Struktur die Lampe auf?

Was in diesem Fall eine Struktur aus Lego war, ist im Körper eine Aminosäuren-Struktur und das herausgenommene rote Bauteil Glycin. Der hinzugefügte grüne Isolator stellt Glyphosat dar.

So einfach ist es selbstverständlich nicht und auch wenn wir stolz verkünden können, dass wir mit unserem begrenzten Wissen bis heute bestenfalls einen Bruchteil verschiedener natürlicher Vorgänge verstanden haben (abgesehen davon, dass wir oft falsch liegen), sind unsere moderneren Geräte doch heutzutage in der Lage, einige faszinierende Vorgänge zu beobachten [1,2].

The Lowery/Dupont experiment with 5 laying hens studied the metabolism of 14C-radiolabeled N-acetylglyphosate [35]. Birds were dosed by capsule twice per day for seven days with pure N-acetylglyphosate. Two radiolabeled substances were found in the chicken excreta and identified by HPLC, N-acetylglyphosate 82%) and glyphosate (0.8%). Residues of N-acetylglyphosate, AMPA, glyphosate and N-acetyl AMPA were identified in the liver, as well as six distinct radiolabeled residues in the abdominal fat. Sequential treatment with pepsin and protease enzymes of the total radioactive residues (TRR) remaining in the liver and egg yolk samples liberated additional radioactivity (4.1–14.7% TRR in toto), suggesting that glyphosate had been incorporated into the proteins.

Glyphosate can be acetylated, methylated, formylated and nitrosylated. Enzymatic deacetylation also recycles the acetylated molecule back to glyphosate. All of these modifications will impact the potential for glyphosate to be taken up by the cell and will change its reaction chemistry. For example, amino acid methylation generally makes the molecule both more water-soluble and more fat-soluble, as well as lowering the activation energy [36].

Sicher, 5 Hennen sind keine große Versuchsgruppe. Bei dem Experiment von Lowery/Dupont ging es jedoch lediglich um einen Nachweis: Kann sich Glyphosat in den Proteinstrukturen von Tieren ansammeln? Seneff zog unter anderem die genannte Studie heran, um auf die Fähigkeit von Glyphosat hinzuweisen, Glycin in Proteinstrukturen zu ersetzen. Als ein Beispiel in der zweiten Referenz-Studie bezieht sie sich auf SOD1 (Bezug auf Superoxid-Dismutase, Bestandteil der Regulierung oxidativer Vorgänge insbesondere in Mitochondrien). Dabei wies sie darauf hin, dass ein bestimmter Abschnitt von SOD1 (G93 – ein Glycin) häufig Mutationen durchläuft und setzt die Behauptung auf, dass solche starken Variationen von Aminosäure-Sequenzen möglich wären aufgrund unterschiedlicher Umwelteinflüsse, darunter auch Glyphosat.

It appears that there is evolutionary pressure to replace G93 in SOD1 with an alternative amino acid. Provocatively, this could mean that environmental factors, such as the vulnerability of glycine to glyphosate disruption, can influence mutation rates. Thus far, six distinct amino acid substitutions have been seen: serine, valine, asparagine, alanine, cysteine and arginine^[64].

Etwas einfacher:

Proteinstrukturen bestehen aus vielen einzelnen Eiweißbausteinen. Die Reihenfolge und Struktur hat dabei einen großen Einfluss auf die Funktion. Proteinstrukturen können dabei Enzyme, aber auch weitaus größere Gebilde sein. Bei etwas, was sich SOD1 nennt, wird Position G93 häufig mutiert (eine andere Aminosäure statt Glycin wird eingesetzt), was vermutlich seinen Grund haben mag.

Zu behaupten, dass SOD1 in der heutigen Zeit mitunter aufgrund von Glyphosat vermehrt mutiert ist, wie sie selbst sagte, provokativ – dennoch spricht sie sich nicht ohne Grund darüber aus und beide von ihr dargelegten Reviews hierzu beschäftigen sich intensiv mit dem Thema. Auch das Patent zu Glyphosat ist in dieser Hinsicht interessant zu lesen. Seneff bezieht sich nicht nur auf SOD1, sondern auch auf eingeschränkte Leberfunktion, Einschränkung der Funktion der Bauchspeicheldrüse (Insulin), Mitochondrien (dazu später mehr) etc.

There is considerable evidence that glyphosate’s biological effects are due in part to its action as a glycine analogue. Glyphosate disrupts chlorophyll synthesis in plants, likely due in (large) part to its inhibition of δ-aminolevulinic acid (ALA) synthesis, the rate-limiting step in the synthesis of the core pyrrole ring. It has been proposed that this may be a major factor, besides disruption of the shikimate pathway, in its toxicity to plants [11]. Its action as a glycine analogue likely causes competitive inhibition of ALA synthase from glycine and succinyl coenzyme A. Glyphosate has been shown to activate NMDA receptors in rat  hippocampus [12], and this has been proposed to be in part due to glyphosate’s ability to act as a ligand in place of glycine, in addition to glutamate (as the other ligand), whose overexpression is induced by glyphosate [13]. Both glyphosate and its metabolite aminomethylphosphonic acid (AMPA) can inhibit the growth of some tumour cells, likely by suppressing glycine synthesis [17].

The insulin receptor has conserved glycines that are necessary for its transport from the endoplasmic reticulum (ER) to the plasma membrane. Insufficient insulin receptor availability leads to hyperglycaemia and diabetes. Cytochrome c oxidase (COX) is the enzyme responsible for the final step of ATP synthesis in the mitochondrion. Substitutions for conserved glycines in COX severely impair oxidative phosphorylation. This can explain glyphosate’s known toxicity to mitochondria.

Eine Resistenz unterschiedlicher Bakterienstämme wie E. Coli und Unkraut gegenüber Glyphosat ließe sich durch eine Mutation von Aminosäureketten erklären, die Alanin statt Glycin an bestimmten stellen besitzen. Zwar wäre dadurch vermutlich die Funktion der Struktur verändert, jedoch nicht komplett inhibiert, wie möglicherweise durch Glyphosat und seinem Einfluss auf den Shikimisäureweg [1].

PEP is substrate to both PEPC and 5-enolpyruvylshikimic- 3-phosphate synthase (EPSPS), the enzyme that is disrupted in the shikimate pathway by glyphosate, leading to impaired synthesis of aromatic amino acids in plants and microbes. This is believed to be the main toxic effect of glyphosate to weeds. Both PEPC^[111] and EPSPS^[112,113] have essential glycines at the active site which, if replaced by glyphosate, would severely disrupt enzyme activity. This is probably the main explanation for its suppression of these enzymes. Changing the DNA code from glycine to alanine in E coli’s EPSPS completely abolishes glyphosate’s inhibiting effects^[113]. Other microbes have acquired resistance through this same mechanism, and this is the basis for the bacterial gene modification in GMO Roundup-Readycrops^[114].

Seneff et al. vermuten, dass die Substitution von Glycin an einigen verschiedenen Eiweißstrukturen durch Glyphosat verantwortlich ist für viele potentiell toxische Effekte. Die Veränderung von Aminosäure-ketten in unserem Körper mag nach nichts „Großem“ aussehen – doch eben diese Eigenschaft wäre vermutlich die potentiell gefährlichste von Glyphosat. Abhängig von Dauer, gesundheitlichem Zustand und Exposition einer Person wären unterschiedlichen Symptome und Einschränkungen zu erwarten. Wie bereits erwähnt und mehrfach in Studien dargestellt, scheinen Glyphosat und seine Derivate sich an mehreren Stellen im Körper ansiedeln zu können. Wie sehr das einen Einfluss auf ein komplexes System wie den menschlichen Körper auf Dauer haben kann, ist schwer zu sagen. Akute Effekte sind leichter mit Stoffen in Verbindung zu bringen, als chronische Effekte, die sich im Laufe der Zeit ansammeln. Kombiniert mit anderen täglichen Einflüssen und Giftstoffen, wäre Glyphosat in dieser Hinsicht aber ein denkbarer Synergist.

Wo wir gerade bei Synergisten sind. Wie wirkt eigentlich Glyphosat in Verbindung mit anderen Toxinen?

Ein Glyphosat kommt selten allein

Glyphosat wird nicht im Alleingang verwendet. Studien zur Giftigkeit von Glyphosat sollten dementsprechend mit Vorbehalt betrachtet werden, da einige Studien in den letzten Jahrzehnten wiederholt auf mögliche synergistische Effekte von Glyphosat mit anderen Bestandteilen von Roundup etc. hingewiesen hatten. Wie eben beschrieben, weisen mehrere Arbeiten in vitro und in vivo darauf hin, dass Glyphosat mit Glycin zu interagieren scheint – vermutlich während der Proteinsynthese. Die Fähigkeit von Glyphosat selbst in Zellen einzudringen ist jedoch begrenzt [1,2]. Abhängig von den verwendeten Tensiden (englisch: Surfactants) und der Glyphosat-Verbindung scheint diese zelluläre Blockade jedoch leichter zu überwinden zu sein [1,2,3,4]. Während in Studien häufig N-phosphonomethylglycin verwendet wird, sind Glyphosat-Ester und -Säuren die Verbindungen, die für erhöhte Zell-Permeabilität zu sorgen scheinen (und in Roundup enthalten sind) und daher in Studien zu unterschiedlichen Ergebnissen führen.

Cellular toxicity associated with the glyphosate–surfactant mixture may impact membrane integrity, metabolic activity, mitochondrial activity and the rate of total protein synthesis. The current results indicate that the combination of glyphosate and TN-20 result in a mixture with potentiated toxicity. […] The precise mechanism of this process cannot be determined from the present results; however, one working hypothesis is that TN-20 initially causes cell membrane injury,resulting in the disruption of the barrier to glyphosate entry into the cell. Thereafter, both glyphosate- and TN-20-mediated toxicities occur.

These data, coupled with the data presented in this paper, suggest that the surfactant mode of action with glyphosate may involve an ability to enhance glyphosate permeability to both the cuticle and plasma membrane of common lambsquarters leaves in vivo. The ability of a surfactant to increase glyphosate permeability at the level of the plasma membrane is contingent on that surfactant possessing an ability to permeate the cuticle and diffuse into the subtending apoplast to reach the symplastic site of action. However, the quantities of surfactant reaching this level and mechanisms and routes of surfactant entry into plant foliage have not been well defiried (Norris, 1982; McWhorter, 1985)

Glyphosate has been shown to disrupt oxidative phosphorylation in mitochondria, although this effect required dosages that were much higher than would be expected in realistic physiological situations [82]. Glyphosate in combination with surfactants has been shown to cause mitochondrial damage and induce apoptosis and necrosis [83]. It is possible that glyphosate induces toxicity to mitochondria through an effect on cytochrome c oxidase (COX), and that the surfactants enable glyphosate’s entry into the cell and the mitochondria, greatly increasing its toxic effects on the latter [84]. […] This would be especially so for the salts and esters of glyphosate, which are more soluble than glyphosate technical acid (N-phosphonomethylglycine), which was used in Monsanto’s chronic animal studies. It is interesting to note that the active principles actually used in Roundup glyphosate-based herbicide formulations in real-world applications are not solely the technical acid but rather the far more soluble salts and esters of glyphosate; i.e., potassium glyphosate, sodium glyphosate, ammonium glyphosate and the popular isopropylamine glyphosate. These formulations have been shown to be orders of magnitude more toxic than glyphosate in isolation [85].

Nicht nur haben „Zusatzstoffe“ bei Herbiziden synergistische Effekte – auch ihre eigene Wirkung sollte in Betracht gezogen werden und damit verbundene potentiell negativen Effekte auf Flora und Fauna. Mehrere Studien haben aufgrund der Kombination der verschiedenen Wirkstoffe in Roundup und anderen Glyphosat-Präparaten die Toxizität drastisch hochgeschraubt und raten zur Revalierung der bestehenden gesundheitlichen Empfehlungen [1,2,3]. Es ist durchaus verständlich, dass bei Studien Glyphosat isoliert untersucht wird. Schließlich möchte man die Giftigkeit des Stoffs im Alleingang untersuchen. Solche Studien jedoch als alleinige Angabe bei einem Kombipräparat anzugeben, könnte zu falschen Eindrücken führen.

More than 900 million kilograms of herbicides, most of which is glyphosate enter the environment each year [16]. Glyphosate has been determined in the urine of humans at levels corresponding to a dietary daily intake of around 0.1–3.3 μg/kg bw/day [17]. High volumes of adjuvants (also called surfactants) are also used in herbicide preparations, and thus they (or their transformation products) are found in the environment [18] and food [19, 20].

We used the embryonic (HEK293), placental (JEG3), and hepatic (HepG2) human cell lines because they are well characterized and validated as useful models to test toxicities of pesticides [18–20], corresponding to what is observed on fresh tissue or primary cells [21–23]. These cell lines are even in some instances less sensitive than primary cells [24, 25] and therefore do not overestimate cellular toxicity. We assayed their mitochondrial succinate dehydrogenase (SD) activity (MTT assay) after 24 h pesticide exposure, which is one of the most accurate cytotoxicity assays for measuring the toxicity of pesticide adjuvants such as surfactants [26]. Cytotoxicity was confirmed by the measurement of apoptosis and necrosis, respectively, by caspases 3/7 activation [27] and adenylate kinase leakage after membrane alterations [28]. […] Adjuvants in pesticides are generally declared as inerts, and for this reason they are not tested in long-term regulatory experiments. It is thus very surprising that they amplify up to 1000 times the toxicity of their APs in 100% of the cases where they are indicated to be present by the manufacturer (Table 1). In fact, the differential toxicity between formulations of pesticides and their APs now appears to be a general feature of pesticides toxicology. As we have seen, the role of adjuvants is to increase AP solubility and to protect it from degradation, increasing its half-life, helping cell penetration, and thus enhancing its pesticidal activity [32] and consequently side effects. They can even add their own toxicity [1]

Die Verwendung von unterschiedlichen Verbindungen, Dauer, Testmethoden, bestimmten Mäusen und vielen weiteren Einflüssen hat stets einen Effekt auf das Resultat einer Studie. Das ist nicht nur bei Studien zu Glyphosat ein häufig verwendete Methode und von beiden Seiten ein – zu Recht – dargestellter Kritikpunkt. Das macht die Arbeit von Metaanalysen, Reviews und anderen Zusammenfassungen jedoch nicht wirklich leichter. Synergien von Wirkstoffen sind jedoch keine Seltenheit und Effekte wurden von unterschiedlichen Wissenschaftlern dargestellt.

Der Kontext:

Wie auf so ziemlich allen wissenschaftlichen Schlachtfeldern, prallen auch bei Glyphosat Meinungen aneinander. Studien werden auf bestimmte Art und Weise durchgeführt, was zu unterschiedlichen Ergebnissen und zu Kritik führen kann. Ungewöhnlich ist das selbstverständlich nicht. Ziel dieser beiden Artikel war es, Glyphosat bzw. Roundup genauer zu betrachten und seine Einstufung von „harmlos“ bis „potentiell krebserregend“ zu betrachten. Insbesondere bei Glyphosat sind die Theorien zur Wirkweise faszinierend, wenn auch schwer verdaulich. Obwohl beide Artikel bereits Überlänge besitzen, sind noch nicht alle Faktoren angesprochen worden (Beispiel: Chelation von Mineralien und eine damit verbundene Unterversorgung von Pflanzen und Tieren). Es würde aber schon jetzt reichen, wenn ein bis zwei Wirkmechanismen zutreffen würden, um Glyphosat/Roundup und seine Anwendung berechtigt in Frage zu stellen.

Ziel dieser Artikel war es jedoch NICHT, Glyphosat als Grund für alle möglichen Krankheiten oder modernen Beschwerden anzuprangern. Es ist EIN Stoff und wir haben mehr als genug synthetische, als auch natürliche Wirkstoffe auf der Welt, die Flora und Fauna schaden können. Glyphosat ist ein wundervolles Mittel, um die stetig wachsende weltweite Bevölkerung ein wenig auf den Preis des Wachstums aufmerksam zu machen. Würde man wirklich etwas verändern wollen, müsste man vermutlich ALLE Herbizide, Fungizide, Xenoöstrogene, elektrischen Geräte, Abgase und so weiter wenigstens bis zu einem gewissen Grad strikter regulieren. Welche Einflüsse das auf die Ökonomie, Lebensqualität, das Gesundheitssystem und vieles mehr haben würde, wäre wohl nur schwer vorstellbar. Daher sollten man sich vielleicht selbst für einen Moment klar machen, was eigentlich kritisiert werden sollte. Das mag unangenehm klingen, doch sind die Ergebnisse eines weltweiten Missbrauchs überall zu finden. Technologie und Industrie zu stoppen, wäre Irrsinn – jedoch Wissen zu verbinden, Kommunikation zu verstärken und vielleicht an einem besseren Morgen gemeinsam zu arbeiten (dank unserer gewaltigen Technologie und Industrie), wäre wünschenswert.