Überblick und Lesart
Die Beobachtungsstudien am Menschen lassen sich nach der Art der Exposition ordnen: (1) Studien in Regionen mit fluoridreichem Trinkwasser, die fast ausschließlich Reproduktionshormone, selten Samenparameter untersuchen; (2) Einzel- und Mehrelementstudien, die Metalle im Seminalplasma, Samen, Blut oder Urin messen und mit Samenparametern in Beziehung setzen; (3) Berufsgruppenstudien (Schweißer, Hüttenarbeiter, Kokereiarbeiter) mit hoher Metallexposition; (4) Studien zu Desinfektionsnebenprodukten im Leitungswasser; (5) Messungen von Nanoplastik im Samen. Gemeinsame Merkmale und Schwächen: Querschnittsdesign; eine einzelne Messung als Stellvertreter für langfristige Exposition; oft kleine, selektierte Kollektive aus Kinderwunschkliniken; offene Kausalität; viele parallele Tests bei vielen Elementen. Die Darstellung ist zunächst nach Stoffen gegliedert, anschließend nach Studientypen. Mehrelementstudien erscheinen dort, wo sie für Aluminium, Mangan oder Kupfer einen Befund berichten, die übrigen im Abschnitt zu Metallgemischen. Alle Angaben sind Abstract-basiert.
Fluorid: Hormon- und Samenstudien in belasteten Regionen
Ortiz-Pérez et al. 2003 [s260]: „Fluoride-induced disruption of reproductive hormones in men" (Fluoridbedingte Störung der Reproduktionshormone bei Männern), Environmental Research. Design: Querschnittsvergleich zweier Gruppen mit unterschiedlich hoher Fluoridaufnahme; das Land wird im Abstract nicht genannt, die Rechercheprotokolle ordnen die Arbeit Mexiko zu. Exposition: hohe Aufnahme von 3 bis 27 mg/Tag (High-fluoride-exposed group, HFEG) gegenüber 2 bis 13 mg/Tag (LFEG). Methodik: Fluorid im Urin, Samenparameter sowie im Serum LH, FSH, Östradiol, Prolaktin, Inhibin B, freies und gesamtes Testosteron. Ergebnisse: In der HFEG war FSH signifikant erhöht (P < 0,05), Inhibin B, freies Testosteron und Prolaktin waren erniedrigt (P < 0,05). Im Vergleich von HFEG und LFEG war die Empfindlichkeit der FSH-Antwort auf Inhibin B vermindert (P < 0,05). In der LFEG bestand eine partielle Korrelation zwischen Urinfluorid und Inhibin B von r = −0,333 (P = 0,028), in der HFEG zwischen einem Index chronischer Exposition und Inhibin B von r = −0,163 (P = 0,037). Die Samenparameter waren in keiner der beiden Gruppen auffällig. Die Autoren schließen auf einen subklinischen Effekt, der durch eine toxische Wirkung auf Sertoli-Zellen und Gonadotrophe erklärbar sei. Stärken: gleichzeitige Erfassung von Expositionsbiomarker, Hormonen und Samenanalyse. Schwächen: Auch die Vergleichsgruppe war mit bis zu 13 mg/Tag relevant exponiert, es gibt keine unbelastete Gruppe; die Stichprobengröße steht nicht im Abstract; die beiden Korrelationen sind schwach (|r| 0,16 bis 0,33); Konfidenzintervalle fehlen. Einordnung: Die Studie ist die einzige in den Quellen, die bei Männern Fluoridaufnahme, Hormone und Samenparameter nebeneinander prüft; sie findet einen Hormonbefund ohne Samenbefund.
Hao et al. 2010 [s234]: „[Effect of fluoride on human hypothalamus-hypophysis-testis axis hormones]" (Wirkung von Fluorid auf die Hormone der Hypothalamus-Hypophysen-Hoden-Achse beim Menschen), Wei Sheng Yan Jiu (chinesisch, englischer Abstract). Design und Population: Querschnittsvergleich in Henan, China. Der Kreis Sunying in Kaifeng mit 3,89 mg/L Fluorid im Trinkwasser wurde mit einem Kontrollkreis (unter 1,0 mg/L) verglichen; 150 Personen mit mehr als fünf Jahren Wohndauer wurden zufällig ausgewählt. Methodik: GnRH, LH, Testosteron und Östradiol im Serum per Radioimmunoassay, Fluorid im Urin sowie in Wasser, Nahrung, Boden und Luft. Ergebnisse: Die Fluoridgehalte in Wasser, Nahrung und Boden des belasteten Bezirks waren signifikant höher. Bei Männern im belasteten Gebiet war LH signifikant höher als in der Kontrollgruppe; bei Frauen war Testosteron höher. Die Autoren schließen auf endokrin störende Wirkungen auf jeder Ebene der Achse, bei Männern möglicherweise stärker als bei Frauen. Die Zahlenwerte und die Schwellen der P-Werte sind in der vorliegenden Fassung des Abstracts durch Zeichenverlust unlesbar. Stärken: Fluorid in mehreren Umweltmedien gemessen, Kontrollbezirk. Schwächen: Ein einziges belastetes und ein einziges Kontrollgebiet (Gebietseffekte nicht trennbar), keine Samenanalyse, keine Hormonzahlen im Abstract, die Aufteilung nach Geschlecht verkleinert die Gruppen weiter.
Zhou et al. 2013 [s221]: „[Influence of water fluoride exposure on sex hormone binding globulin and testosterone in adult male]" (Einfluss einer Fluoridexposition über das Wasser auf Sexualhormon-bindendes Globulin und Testosteron bei erwachsenen Männern), Wei Sheng Yan Jiu (chinesisch, englischer Abstract). Design: Querschnitt in drei Dörfern des Kreises Tongxu mit Hochfluorid-Gruppe (HFG), Gruppe mit Entfluoridierungsprojekt (DFPG) und Kontrollgruppe (CG); Männer von 18 bis 50 Jahren, die im Dorf geboren und aufgewachsen waren, Clusterstichprobe; Fluorid in Wasser und Urin mit ionenselektiver Elektrode. Ergebnisse: Serum-SHBG 47,85 nmol/L (CG), 31,37 (DFPG) und 24,52 (HFG), Unterschiede zwischen den Gruppen P < 0,05. Testosteron 3,69 ng/mL (CG), 4,61 (DFPG) und 4,83 (HFG); HFG gegenüber CG signifikant höher (P < 0,05). In der HFG korrelierte SHBG positiv mit Testosteron (r = 0,230; P = 0,049), in den anderen Gruppen nicht. Einordnung: Hier ist das Gesamttestosteron in der Fluoridgruppe höher, bei zugleich niedrigerem SHBG; das widerspricht der Richtung der übrigen Studien mit Testosteron [s187, s63, s56, s260]. Eine Erklärung nennt der Abstract nicht. Stärken: dreistufiger Vergleich mit einer Gruppe nach Entfluoridierung. Schwächen: Stichprobengröße im Abstract nicht genannt, keine Konfidenzintervalle, Gesamttestosteron statt freies Testosteron, keine Samenparameter.
Duan et al. 2016 [s187]: „Does Fluoride Affect Serum Testosterone and Androgen Binding Protein with Age-Specificity? A Population-Based Cross-Sectional Study in Chinese Male Farmers" (Beeinflusst Fluorid Serumtestosteron und androgenbindendes Protein altersabhängig? Eine bevölkerungsbasierte Querschnittsstudie bei chinesischen Landwirten), Biological Trace Element Research. Design und Population: Querschnittsstudie in einem Kreis der Provinz Henan; Landwirte von 18 bis 55 Jahren aus Dörfern mit hohem Fluorid im Trinkwasser und aus Kontrolldörfern, Clusterstichprobe, nach Urinfluorid eingeteilt in eine höher (HFG) und eine niedriger (LFG) exponierte Gruppe. Ergebnisse: Testosteron (Chemilumineszenz-Immunoassay) war in der HFG signifikant niedriger als in der LFG (t = 2,496; P < 0,05), am deutlichsten bei den 18- bis 29- und 30- bis 39-Jährigen (P < 0,05). Das androgenbindende Protein (ELISA) unterschied sich nicht. Stärken: Biomarker (Urinfluorid), Altersstratifikation. Schwächen: Querschnitt, Stichprobengröße und Störgrößenkontrolle im Abstract nicht angegeben, keine Samenparameter; die Altersuntergruppen haben kleinere Fallzahlen.
Ma et al. 2017 [s177]: „Gene-environment interaction: Does fluoride influence the reproductive hormones in male farmers modified by ERα gene polymorphisms?" (Gen-Umwelt-Interaktion: Beeinflusst Fluorid die Reproduktionshormone bei Landwirten, modifiziert durch ERα-Genpolymorphismen?), Chemosphere. Querschnittsstudie bei männlichen Landwirten in Dörfern mit endemischer Fluorose in Henan. Fluoridexposition erhöhte den Serumöstradiolspiegel signifikant; es bestand eine Interaktion zwischen Fluoridexposition und ERα-Genmarkern für FSH und Östradiol, und Interaktionen zwischen verschiedenen ERα-Genorten beeinflussten Testosteron. Zahlenwerte und Stichprobengröße fehlen im Abstract. Einordnung: Hormonstudie ohne Samenparameter; der Gen-Umwelt-Ansatz ist eine Stärke, die bei unbekannter Fallzahl vermutlich große Zahl von Einzeltests eine Schwäche.
Wang et al. 2024 [s63]: „Serum calcium improves the relationship between fluoride exposure and hypothalamic-pituitary-testicular axis hormones levels in males—a cross-sectional study on farmers in the lower reaches of the Yellow River" (Serumcalcium verbessert die Beziehung zwischen Fluoridexposition und Hormonspiegeln der Hypothalamus-Hypophysen-Hoden-Achse bei Männern: eine Querschnittsstudie bei Landwirten am Unterlauf des Gelben Flusses), Environmental Pollution. Design: Querschnittsstudie in Kaifeng (Henan), Erhebung 2011. Methodik: Morgenurin-Fluorid (UF), Serumhormone und Serumcalcium (SC); adjustierte lineare Regressionsmodelle für prozentuale Änderungen mit 95-%-Konfidenzintervallen (die Intervalle selbst stehen nicht im Abstract), Restricted-Cubic-Spline für Nichtlinearität, Subgruppen nach Calcium. Ergebnisse: Je 10 % höherem UF sanken GnRH um 2,13 %, Testosteron um 2,39 %, SHBG um 2,19 % und der Testosteron-Sekretionsindex (TSI) um 1,96 %, während Östradiol um 1,11 % und der freie Östrogenindex (FEI) um 3,33 % stiegen. In der Gruppe mit niedrigem Serumcalcium sanken je 10 % UF GnRH um etwa 3,15 %, Testosteron um 5,49 %, TSI um 4,47 % und der freie Testosteronindex (FTI) um 5,14 %, während Östradiol um 2,92 % stieg. In der Gruppe mit mittlerem Calcium sanken GnRH und Testosteron um etwa 2,97 % bzw. 1,82 %. In der Gruppe mit hohem Calcium sank SHBG um 4,70 %, FTI und FEI stiegen um 4,93 % bzw. 4,20 % (jeweils P < 0,05). Die Beziehung zwischen GnRH und UF zeigte eine umgekehrt U-förmige Kurve mit Wendepunkt bei einem Urinfluorid von 1,164 mg/L (P < 0,001). Die Autoren schließen, ein mäßig erhöhtes Serumcalcium schwäche die Wirkung ab, und fordern prospektive Kohorten zur Klärung der Kausalität. Einordnung: Der Calciumbefund beruht auf Subgruppenanalysen und kann Zufall oder Störgröße sein; Samenparameter fehlen.
Niu et al. 2024 [s56]: „Effect of zinc intake on association between fluoride exposure and abnormal sex steroid hormones among US pubertal males: NHANES, 2013–2016" (Wirkung der Zinkaufnahme auf den Zusammenhang zwischen Fluoridexposition und abnormalen Sexualsteroidhormonen bei pubertären Jungen in den USA), Environmental Science and Pollution Research. Design und Population: 1.008 pubertäre männliche Teilnehmer aus zwei Zyklen der repräsentativen US-Erhebung NHANES (2013 bis 2016); die Autorengruppe ist chinesisch. Methodik: Wasserfluorid und Plasmafluorid, Serumtestosteron, Östradiol und SHBG; Zinkaufnahme aus zwei 24-Stunden-Ernährungsprotokollen; lineare und logistische Regression, additives Modell für Nichtlinearität. Ergebnisse: Pro Verdopplung des Plasmafluorids sank Testosteron um 7,27 % (95-%-KI −11,49 bis −2,86 %) und Östradiol um 8,73 % (−13,61 bis −3,57 %). Das niedrigste Fluorid-Tertil hatte gegenüber dem mittleren ein um 60 % geringeres Risiko für hohes SHBG (OR 0,40; 0,18 bis 0,89); das mittlere Zink-Tertil gegenüber dem ersten ein um 63 % geringeres Risiko für hohes SHBG (OR 0,37; 0,14 bis 0,98). Zwischen Fluorid und Zinkaufnahme bestand eine Wechselwirkung für Östradiol und SHBG (P-Interaktion < 0,10). Stärken: große, repräsentative Stichprobe, Konfidenzintervalle, Messung im Plasma. Schwächen: Jugendliche, keine Spermien, Hormone zu einem Zeitpunkt, Zinkaufnahme aus Ernährungserinnerung, lockeres Signifikanzniveau (P < 0,10) für die Wechselwirkung. Einordnung: Die Studie nutzt Fluoridkonzentrationen aus der Allgemeinbevölkerung, liefert aber keinen Bezug zur Spermienqualität.
He et al. 2023 [s77]: „Glutathione S-transferase genetic polymorphisms and fluoride-induced reproductive toxicity in men with idiopathic infertility" (Genetische Polymorphismen der Glutathion-S-Transferase und fluoridinduzierte Reproduktionstoxizität bei Männern mit idiopathischer Infertilität), Asian Journal of Andrology. Design und Population: Fall-Kontroll-Studie mit 560 Männern (Sperma, Blut, Urin), Gruppe mit idiopathischer Oligoasthenozoospermie gegenüber gesunden Fertilen; die Rechercheprotokolle ordnen die Studie der chinesischen Provinz Guizhou zu. Methodik: Fluorid per ionenselektiver Elektrode, GST-Genotypen per PCR-RFLP; Spermaparameter, DNA-Fragmentationsindex (DFI), mitochondriales Membranpotenzial (MMP) und Oxidationsstressmarker, Signifikanzniveau P < 0,05. Ergebnisse: Bei GSTM1(−)/GSTT1(−)- oder mutierten GSTP1-Genotypen waren Samenfluorid, Oxidationsstress, MMP und DFI höher, Spermaparameter und Testosteron niedriger als bei den Wildtyp-Genotypen. Sowohl Samen- als auch Blutfluorid waren bei den Patienten mit Oxidationsstress assoziiert. Der Abstract berichtet außerdem, dass in der Infertilitätsgruppe „Samenparameter, Fluoridwerte, Oxidationsstressmarker, Sexualhormone, MMP- und DFI-Werte niedriger“ gewesen seien. Diese Formulierung widerspricht dem Rest der Aussage (für Fluorid und DFI wäre ein höherer Wert in der Infertilitätsgruppe plausibel) und ist ohne Volltext nicht auflösbar; sie wird deshalb nicht als Befund gewertet. Stärken: nach den Rechercheprotokollen die größte Humanstudie mit direkt gemessenem Samenfluorid; Gen-Umwelt-Ansatz. Schwächen: keine Effektmaße oder Konfidenzintervalle im Abstract, Gruppengrößen unklar, Trinkwasserexposition nicht berichtet, klinische Rekrutierung (Selektionsverzerrung möglich).
Goodman et al. 2022 [s95]: „Maternal fluoride exposure, fertility and birth outcomes: The MIREC cohort" (Mütterliche Fluoridexposition, Fertilität und Geburtsergebnisse: die MIREC-Kohorte), Environmental Advances. Die Studie betrifft mütterliche Exposition und weibliche Fertilitätsmaße, nicht Spermienparameter, ist aber die einzige Kohorte in den Quellen mit Fluoridwerten im Bereich üblicher Trinkwasserfluoridierung. Design: kanadische Schwangerschaftskohorte (Maternal-Infant Research on Environmental Chemicals), kommunale Trinkwasserfluoridkonzentrationen von 0,04 bis 0,87 mg/L. Expositionsmaße: auf das spezifische Gewicht standardisiertes Urinfluorid der Mutter, gemittelt über drei Trimester (N = 1.566), Wasserfluorid (N = 1.370) und Fluoridaufnahme aus selbst berichtetem Wasser-, Kaffee- und Teekonsum, gewichtsadjustiert (N = 1.192). Ergebnisse: Medianes Urinfluorid 0,50 mg/L (IQR 0,33 bis 0,76), mediane Wasserfluoridkonzentration 0,52 mg/L (IQR 0,17 bis 0,64), mediane Aufnahme 0,008 mg/kg/Tag (IQR 0,003 bis 0,013). Keines der drei Maße war signifikant mit Fertilität, Geburtsgewicht, Gestationsalter, Frühgeburt oder zu geringem Geburtsgewicht für das Gestationsalter assoziiert; das fetale Geschlecht veränderte die Zusammenhänge nicht. Einordnung: Ein Nullbefund bei niedrigen Expositionen. Die Studie sagt nichts über männliche Samenqualität und nichts über die höheren Konzentrationen der Hochfluoridgebiete aus. Stärken: große Stichprobe, drei Expositionsmaße. Schwäche: Die Fertilität wird im Abstract nicht näher definiert.
Zwischenbilanz Fluorid. Beim Testosteron weisen vier Studien auf niedrigere Werte bei höherer Fluoridexposition (freies Testosteron [s260], Gesamttestosteron [s187, s63, s56]), eine auf höhere Werte [s221]; in [s234] ist bei Männern nur LH als erhöht berichtet. FSH war in [s260] erhöht, LH in [s234]; die Übersicht [s207] berichtet FSH und LH als erhöht und Inhibin B, Testosteron und Östradiol als erniedrigt. Östradiol stieg in [s177] und [s63] und sank in [s56]. Das Bild ist also nicht einheitlich, und die Effekte sind in den bezifferten Studien klein (in [s63] etwa 2 % Testosteronabnahme je 10 % mehr Urinfluorid). Eine einzige Studie hat Samenparameter bei fluoridexponierten Männern gemessen und fand sie normal [s260]; die Fall-Kontroll-Studie [s77] verknüpft Samenfluorid mit Oxidationsstress, ohne belastbare Effektmaße im Abstract. Eine Studie, die Trinkwasserfluorid direkt mit Spermienkonzentration, -beweglichkeit und -morphologie in einer Allgemeinbevölkerung verknüpft, liegt in den Quellen nicht vor.
Aluminium beim Menschen
Für Aluminium gibt es in den Quellen keine Studie zu Trinkwasseraluminium und Spermienqualität. Es liegen eine Studie mit direkter Messung im Samen, eine ältere japanische Serie und mehrere Mehrelementstudien vor, in denen Aluminium eines von vielen gemessenen Elementen ist.
Klein et al. 2014 [s206]: „Aluminum content of human semen: implications for semen quality" (Aluminiumgehalt des menschlichen Samens: Folgen für die Samenqualität), Reproductive Toxicology. Design und Population: Querschnittsstudie an 62 Patienten. Methodik: Samenanalyse nach den WHO-Richtlinien; Aluminium per Graphitrohr-Atomabsorptionsspektrometrie; zusätzlich zytologischer Nachweis in den Spermien mit dem aluminiumspezifischen Fluorophor Lumogallion. Ergebnisse: Die mittlere Aluminiumkonzentration im Samen betrug 339 µg/L. Patienten mit Oligozoospermie hatten eine statistisch höhere Aluminiumkonzentration als die übrigen; für die anderen Samenparameter bestand kein signifikanter Unterschied. Aluminium wurde in den Spermien selbst nachgewiesen. Die Autoren sehen einen eindeutigen Nachweis hoher Aluminiumkonzentrationen im Samen und mögliche Folgen für Spermatogenese und Spermienzahl, bezeichnen die Auswertung aber selbst als „vorläufig“. Stärken: direkte Messung im Samen, Nachweis in den Zellen. Schwächen: nur 62 Patienten; der Zusammenhang mit der Oligozoospermie beruht auf einem Gruppenvergleich ohne im Abstract genannte Effektschätzer oder Konfidenzintervalle; Querschnitt; mögliche äußere Kontamination der Proben und Umkehrung der Wirkrichtung sind aus dem Abstract nicht beurteilbar. Einordnung: Die Studie ist die einzige in den Quellen, die Aluminium gezielt im menschlichen Samen im Zusammenhang mit der Samenqualität untersucht; sie findet den Befund nur bei Oligozoospermie.
Rodríguez-Díaz et al. 2021 [s131]: „Associations of Semen Quality with Seminal Non-essential Heavy Metals in Males from the Canary Islands" (Zusammenhänge der Samenqualität mit nicht essenziellen Schwermetallen im Samen bei Männern von den Kanarischen Inseln), Biological Trace Element Research. Design und Population: Querschnittsstudie an 102 Männern einer Reproduktionseinheit auf den Kanarischen Inseln. Methodik: Strontium, Aluminium, Blei, Nickel und Vanadium per ICP-OES im Samen. Nachweisquoten: Strontium 56,9 %, Aluminium 73,5 %, Blei 45,1 %, Nickel 15,7 %, Vanadium 79,4 %. Ergebnisse: Zwischen Spermiogramm, Motilität und Konzentration und den Metallgehalten fanden sich keine signifikanten Unterschiede; Nickel war bei Oligozoospermie tendenziell niedriger (t(46,4) = 1,84; P = 0,070). Berufliche Metallexposition und Wohnort beeinflussten die Aluminium- und Vanadiumgehalte im Samen. Männer mit Adipositas hatten niedrigere Bleiwerte (P = 0,031) und eine geringere progressive Motilität (P = 0,035). Einordnung: Ein Nullbefund für Aluminium bei kleiner Stichprobe; die Studie spricht für den Einfluss von Beruf und Wohnort auf die Aluminiumgehalte im Samen. Mehrfachvergleiche ohne erkennbare Korrektur.
Ishikawa et al. 1986 [s280]: „男子不妊症患者における精液中の微量金属に関する研究" (Studie zu Spurenmetallen im Samen von Patienten mit männlicher Infertilität), Nippon Hinyokika Gakkai Zasshi / Japanese Journal of Urology (japanisch). Design und Population: 112 Samenproben von Infertilitätspatienten; 14 Spurenmetalle per ICP-OES. Ergebnisse (nach dem Abstract in J-STAGE und dem Rechercheprotokoll): Hohe Gehalte an Calcium, Zink und Magnesium, danach Eisen, Aluminium und Molybdän. Eisen korrelierte positiv mit der Spermiendichte (P < 0,01); die Beweglichkeit korrelierte negativ mit Zink und Molybdän (P < 0,01) sowie mit Aluminium, Calcium und Magnesium (P < 0,05). Einordnung: Es handelt sich um die älteste Humanserie in den Quellen, die Aluminium im Samen erwähnt; Methodik und Stichprobe sind eingeschränkt, Zahlen zu den Koeffizienten stehen nicht im Abstract.
Aluminium in Mehrelementstudien. Die folgenden Studien (ausführlich im Abschnitt „Metallgemische“) berichten für Aluminium: eine inverse Beziehung zu Spermienkonzentration und -zahl im Seminalplasma [s65]; eine positive Beziehung zur Rate abnormer Spermien, mit Aluminium als Hauptbeitrag im Gemischmodell [s15]; negative Beziehungen zu Konzentration, Gesamtzahl und Normalmorphologie in der dreijährigen Kohorte [s55]. Ohne Befund zu Aluminium blieben die Studien [s100] (Seminalplasma), [s91] (Urin), [s192] (Urin) und [s101] (Seminalplasma, 23 Elemente); in [s101] unterschied sich Aluminium nicht zwischen normalem und pathologischem Ejakulat. Aluminium wird in den Abstracts der Studien [s52], [s37], [s36] nicht genannt.
Zwischenbilanz Aluminium. Drei Mehrelementstudien aus China zeigen ungünstige Zusammenhänge im Seminalplasma beziehungsweise Urin [s65, s15, s55], eine Studie mit kleiner Stichprobe zeigt höheres Samenaluminium bei Oligozoospermie [s206], die japanische Serie eine negative Korrelation mit der Beweglichkeit [s280]; keinen Zusammenhang fanden [s131, s101]. Für alle gilt: Aluminium wird als Konzentration in Samen oder Seminalplasma, einmal im Urin, gemessen, nicht als Aufnahme über Wasser, Nahrung oder Arbeitsplatz; ob Trinkwasser überhaupt zu den gemessenen Gehalten beiträgt, ist nicht bekannt. Für die Aufnahme über Trinkwasser stehen nur Tierversuche in anderen Kapiteln zur Verfügung.
Mangan beim Menschen
Mangan ist der Stoff mit der dichtesten Humanevidenz unter den hier betrachteten Metallen. Die Studien betreffen entweder die Allgemeinbevölkerung (Blutmangan, Serummangan) oder berufliche Exposition (Schweißen, Manganerzverarbeitung, Hüttenwesen); Trinkwassermangan wurde in keiner der Studien untersucht.
Wirth et al. 2007 [s251]: „Ambient manganese exposure is negatively associated with human sperm motility and concentration" (Umgebungsexposition gegenüber Mangan ist negativ mit Spermienbeweglichkeit und -konzentration assoziiert), Epidemiology. Design und Population: Querschnittsstudie an 200 Klientinnen und Klienten (männliche Partner) von Kinderwunschkliniken. Methodik: Manganspiegel und Selenspiegel im Blut; Korrelationen zwischen Metallen und Samenvariablen mit Adjustierung für weitere Risikofaktoren. Die Endpunkte waren niedrige Motilität (unter 50 % beweglich), niedrige Konzentration (unter 20 Mio./mL) und niedrige Morphologie (unter 4 % normal); zusätzlich wurden Dosis-Wirkungs-Beziehungen für Quartile des Mangans geprüft. Ergebnisse: Hohes Mangan war mit einem erhöhten Risiko für niedrige Spermienmotilität (OR 5,4; 95-%-KI 1,6 bis 17,6) und niedrige Spermienkonzentration (OR 2,4; 1,2 bis 4,9) assoziiert; für Quartile der Manganexposition zeigte sich ein U-förmiges Dosis-Wirkungs-Muster bei allen drei Spermienparametern. Für hohes Selen gab es keine nachteiligen Effekte. Stärken: Odds Ratios mit Konfidenzintervallen, Adjustierung für andere Risikofaktoren, Dosis-Wirkungs-Analyse. Schwächen: Klinikpopulation (Selektion); Querschnitt; das Konfidenzintervall für die Motilität ist sehr breit (1,6 bis 17,6), die Schätzung also unpräzise; die U-förmige Beziehung erschwert die Deutung („hoch“ ist nicht gleichbedeutend mit „besonders schädlich“, und auch niedrige Werte gehen mit schlechteren Parametern einher); der Schwellenwert für „hoch“ steht im vorliegenden Abstract nicht.
Li et al. 2012 [s224]: „Effects of manganese on routine semen quality parameters: results from a population-based study in China" (Wirkungen von Mangan auf die Routinesamenparameter: Ergebnisse einer bevölkerungsbasierten Studie in China), BMC Public Health. Design und Population: Bevölkerungsbasierte Querschnittsstudie an 1.179 gesunden chinesischen Männern von 20 bis 59 Jahren aus sechs Provinzen; ausgeschlossen wurden Erkrankungen der Harn- und Geschlechtsorgane, Tuberkulose und berufliche Schwermetallexposition. Methodik: Fragebogen, körperliche Untersuchung, Samenqualität und Serummangan. Ergebnisse: Das mediane Serummangan betrug 8,2 µg/L (25. Perzentil 3,7; 75. Perzentil 16,2). Nach Adjustierung für Provinz, Abstinenzzeit, Jahreszeit, Wohnsitz, Alter, Bildung, Einkommen, Rauchen und Alkohol war das Risiko einer Teratozoospermie in der Gruppe mit Serummangan über 19,40 µg/L (80. Perzentil) erhöht: adjustierte OR 2,27 (95-%-KI 1,18 bis 4,37). Die Autoren sehen schädliche Wirkungen auf Morphologie und Motilität; zur Motilität nennt der Abstract keine Zahl. Stärken: große Stichprobe, nicht beruflich exponiert, breite Adjustierung. Schwächen: Querschnitt, Einzelmessung des Serummangans, nur der Morphologieeffekt wird im Abstract beziffert; der gewählte Schwellenwert (80. Perzentil) ist eine statistische, keine toxikologische Grenze; Subgruppenvergleich mit nur einer Quartile.
Yang et al. 2019 [s162]: „Occupational manganese exposure, reproductive hormones, and semen quality in male workers: A cross-sectional study" (Berufliche Manganexposition, Reproduktionshormone und Samenqualität bei männlichen Beschäftigten: eine Querschnittsstudie), Toxicology and Industrial Health. Design und Population: Querschnittsstudie an 84 beruflich manganexponierten Arbeitern und 92 Referenzpersonen. Methodik: Urinmangan, Samenqualität und Reproduktionshormone; multiple lineare Regression. Ergebnisse: Das Urinmangan der Exponierten lag zwischen 0,56 und 34,25 µg/L, der Mittelwert bei 15,92 ± 8,49 µg/L. Im Vergleich zur Kontrollgruppe waren GnRH und LH in der Exponiertengruppe signifikant erhöht und Testosteron signifikant erniedrigt; das Urinmangan war positiv linear mit GnRH und LH und negativ mit Testosteron assoziiert. Progressive und Gesamtmotilität der Spermien waren in der Exponiertengruppe signifikant erniedrigt, mit negativer linearer Assoziation zum Urinmangan. Stärken: Expositionsbiomarker, Hormone und Samen im selben Kollektiv. Schwächen: Querschnitt, moderate Fallzahl, Effektgrößen und Störgrößenkontrolle im Abstract nicht genannt; Begleitexpositionen am Arbeitsplatz sind nicht ausgeschlossen.
Wu et al. 1996 [s274]: „[Studies on semen quality in workers exposed to manganese and electric welding]" (Studien zur Samenqualität bei Beschäftigten mit Mangan- und Elektroschweiß-Exposition), Zhonghua Yu Fang Yi Xue Za Zhi (chinesisch, englischer Abstract). Design und Population: Berufsgruppenstudie an 310 Arbeitern (Fuzhou): 211 gegenüber Mangan und Elektroschweißrauch exponiert, 99 Kontrollen. Exposition: Mangankonzentration in der Luft 0,14 bis 5,5 mg/m³, Schweißrauch 6,5 bis 82,3 mg/m³. Ergebnisse: Mangan, Kupfer, Chrom, Nickel und Eisen im Samen der Schweißer waren signifikant höher; die Verflüssigungszeit war länger; Samenvolumen, Spermienzahl, Zahl und Anteil lebender Spermien waren signifikant niedriger. Eine schrittweise Regression deutete auf einen direkten toxischen Manganeffekt auf die Spermienproduktion. Stärken: Elementanalyse im Samen, Luftmessung. Schwächen: Schweißrauch ist ein Gemisch (Mangan, Kupfer, Chrom, Nickel, Eisen), die Trennung der Einzeleffekte ist schwierig; die genauen P-Werte stehen nicht im Abstract.
Jiang et al. 1996 [s272]: „Effects of manganese on the sexual function and reproductive outcome of male exposed workers" (Wirkungen von Mangan auf Sexualfunktion und Fortpflanzungsergebnis männlicher exponierter Arbeiter), Zhonghua Lao Dong Wei Sheng Zhi Ye Bing Za Zhi (chinesisch; über Europe PMC als Eintrag der Chinese Biological Abstracts). Design: reproduktionsepidemiologischer Vergleich. Population: 314 exponierte Arbeiter und 314 Kontrollen (Guangxi). Exposition: Mangandioxid in der Luft, geometrischer Mittelwert 0,145 mg/m³ (Bereich 0,002 bis 9,340); Überschreitung des Grenzwerts an 47,3 % der Arbeitsplätze (74 Arbeitsplätze) beziehungsweise bei 40,2 % der Proben (209 Proben). Ergebnisse: Kein signifikanter Unterschied im Fortpflanzungsergebnis. Sexuelle Funktionsstörung 8,9 % gegenüber 4,8 % (relatives Risiko 1,9; 95-%-KI 1,0 bis 3,6), Impotenz 5,4 % gegenüber 1,9 % (RR 2,8; 1,1 bis 7,3) und Hyposexualität 18,8 % gegenüber 11,8 % (RR 1,6; 1,0 bis 2,5); die Häufigkeit nahm mit der Beschäftigungsdauer zu. Einordnung: Dies ist keine Spermienstudie, sondern eine Studie zur Sexualfunktion; die Erhebung beruht auf Selbstauskunft und ist anfällig für Verzerrung; das untere Konfidenzintervall liegt bei zwei Befunden bei 1,0, die Signifikanz ist also knapp.
Zhu et al. 1999 [s268]: „Effects of manganese exposure on male sexual hormone" (Wirkungen einer Manganexposition auf männliche Sexualhormone), Zhongguo Gong Gong Wei Sheng (chinesisch, Chinese Biological Abstracts). Design und Population: 112 Arbeiter (Wuhan): 58 exponiert, 54 nicht exponiert. Ergebnisse: Blutmangan 2,13 ± 0,95 µmol/L gegenüber 1,49 ± 0,59 µmol/L. Testosteron 21,94 gegenüber 27,97 nmol/L (P < 0,01), LH 4,02 gegenüber 3,29 IE/L (P < 0,01), FSH 5,53 gegenüber 5,76 IE/L (nicht signifikant). Einordnung: Konsistent mit [s162] (niedrigeres Testosteron bei höherem LH); keine Spermiendaten; Angaben zu Störgrößen fehlen im Abstract.
Qi et al. 2022 [s114]: „Protective role of m6A binding protein YTHDC2 on CCNB2 in manganese-induced spermatogenesis dysfunction" (Schützende Rolle des m6A-bindenden Proteins YTHDC2 für CCNB2 bei manganinduzierter Störung der Spermatogenese), Chemico-Biological Interactions. Die Studie kombiniert Tierversuch (Mäuse, MnCl₂ intraperitoneal 0, 12,5, 25 und 50 mg/kg über zwei Wochen), Zellversuch (Spermatogonien) und die Analyse von Seminalplasma beruflich Manganexponierter. Bei den Arbeitern war das Mangan im Seminalplasma signifikant erhöht, während Spermiendichte, Samenqualität und die Spiegel von YTHDC2, CCNB1 und CCNB2 erniedrigt waren. Mangan hemme den YTHDC2/CCNB2-Weg und blockiere die G2/M-Phase; eine Überexpression von YTHDC2 mildere die Toxizität. Einordnung: Der Humananteil ist klein, Zahlen und Gruppengrößen der Arbeiter nennt der Abstract nicht; der Schwerpunkt liegt auf dem Mechanismus.
Manganbefunde in Mehrelementstudien. In Mehrelementstudien (siehe unten) fand sich Mangan negativ mit der Spermienkonzentration assoziiert [s148], mit dem Samenvolumen [s83], mit der Linearität der Spermienbewegung [s161], mit Spermienapoptose [s192] und Spermien-DNA-Schäden [s195] sowie bei Männern mit Oligoasthenoteratozoospermie erhöht [s08]; bei Asthenozoospermie war Mangan im Seminalplasma erhöht, niedrige Manganwerte gingen mit höherer Spermienkonzentration einher [s29]. In [s223] war Mangan in der Gruppe mit abnormer Samenqualität höher (P = 0,002), in [s09] in Proben mit verminderter Beweglichkeit. Keine klaren Zusammenhänge zeigte [s255]; im Abstract von [s204] wird für Mangan kein Zusammenhang berichtet; in der japanischen Clusterstudie ging ein Cluster mit höheren Gehalten essenzieller Elemente einschließlich Mangan mit besserer Beweglichkeit einher [s42]. In der Metaanalyse [s20] unterschied sich das Samenmangan nicht zwischen Infertilen und Kontrollen.
Zwischenbilanz Mangan. Drei Studien in nichtberuflichen Kollektiven und Arbeitergruppen (n = 200, 1.179, 176) zeigen in dieselbe Richtung: bei hohem Mangan schlechtere Motilität, Konzentration oder Morphologie [s251, s224, s162]. Arbeitsplatzstudien zeigen zusätzlich niedrigeres Testosteron bei höherem LH [s162, s268] und eine geringere Spermienzahl [s274]. Gegen eine einfache Lesart sprechen das U-förmige Muster [s251], die fehlenden Unterschiede in der Metaanalyse [s20] und der gegenläufige Cluster [s42]; die Effektschätzer sind teils sehr breit (OR 5,4 mit Intervall bis 17,6). Wichtig: Alle Expositionen sind Blut-, Serum-, Urin- oder Arbeitsplatzmessungen; zum Mangan im Trinkwasser enthalten die Quellen keine Humandaten.