Aluminium: Tierversuche
Alle Tierarbeiten verwenden Aluminiumchlorid, -sulfat, -nitrat oder Aluminiumoxid-Nanopartikel. Die Befunde sind in der Richtung einheitlich (weniger Hodengewicht, Spermienzahl, Beweglichkeit und Testosteron, mehr Anomalien, oxidativer Stress, Apoptose); unterschiedlich sind Dosis, Applikationsweg und Dauer, und die Dosen reichen von 5 mg/kg bis 300 mg/kg.
Trinkwasser und niedrige Dosen. Yuan et al. 2019 [s164] (chinesisch; Originaltitel „[Impacts of aluminum on sperm quality and sperm mitochondria in male rats]", deutsch: Auswirkungen von Aluminium auf Spermienqualität und Spermienmitochondrien bei männlichen Ratten): 96 Wistar-Ratten in vier gleich großen Gruppen, Aluminiumchlorid im Trinkwasser mit 0, 64,18 (ein Zwanzigstel der LD50), 128,36 (ein Zehntel) und 256,72 mg/kg/Tag (ein Fünftel) über 16 Wochen. Die Zahlen stehen in der Dosis-Wirkungs-Tabelle des dritten Abschnitts; in allen Dosisgruppen waren Beweglichkeit, Totenanteil, Morphologie und Mitochondrienparameter gegenüber der Kontrolle verändert (P < 0,01). Stärken: klare Dosis-Wirkung, Funktionsendpunkte, Trinkwasserapplikation. Schwächen: Dosen als Bruchteile der LD50, also hoch. Brezovan et al. 2016 [s185]: Drei-Generationen-Studie an Ratten (40 Männchen in F0), Kontrolle (Leitungswasser) und drei Gruppen mit Aluminiumsulfat im Trinkwasser (200, 400 und 1.000 ppb) über sechs Monate, F1 und F2 aus Verpaarungen mit gleicher Exposition in Trächtigkeit, Laktation und Aufzucht. Berichtet werden signifikant niedrigeres Testosteron in exponierten Tieren sowie in F1 und F2 gegenüber der Elterngeneration, LH-Schwankungen, niedrigeres Hodengewicht, mehr unbewegliche und abnorme Spermien, veränderte Hodenarchitektur und längeres Wurfintervall. Stärke: Trinkwasserroute im Mikrogramm-pro-Liter-Bereich über Generationen, der Fragestellung am nächsten. Schwächen: keine Zahlenwerte und Gruppengrößen der Folgegenerationen im Abstract; „F3" wird im Ergebnis erwähnt, das Design nennt nur F0 bis F2. Martinez et al. 2017 [s178]: Experiment 1 über 60 Tage mit Aluminium 1,5 und 8,3 mg/kg Körpergewicht/Tag (Kontrolle: ultrareines Wasser), Experiment 2 über 42 Tage mit 100 mg/kg/Tag; Aluminium verminderte Spermienzahl, tägliche Spermienproduktion, Motilität und Anteil normaler Spermien, störte die Hodenhistologie, erhöhte oxidativen Stress in den Fortpflanzungsorganen und Entzündung im Hoden. Aluminium wurde in Keimzellen nachgewiesen; schon eine Hodenkonzentration von 3,35 µg/g genüge laut Autoren, Spermatogenese und Spermienqualität zu beeinträchtigen. Stärke: Dosis im Bereich der menschlichen Nahrungsaufnahme (Angabe der Autoren); Gruppengrößen im Abstract nicht genannt. Zhu et al. 2014 [s215]: 40 Wistar-Ratten, Aluminiumchlorid 0, 64,18, 128,36 und 256,72 mg/kg für 120 Tage; Spermienzahl und Aktivität testikulärer Enzyme (ACP, SDH, LDH, LDH-X) sanken, die Fehlbildungsrate stieg; Zink und Eisen im Hoden stiegen, Kupfer sank. Der Abstract gibt zudem an, der Aluminiumgehalt sei gesunken, was bei Aluminiumgabe unerwartet und ohne Volltext nicht zu deuten ist.
Kaninchen und Meerschweinchen. Yousef et al. 2005 [s256]: je sechs New-Zealand-White-Kaninchen pro Gruppe (Kontrolle; 40 mg Ascorbinsäure/kg; 34 mg Aluminiumchlorid/kg; beides), orale Gabe jeden zweiten Tag über 16 Wochen; Aluminiumchlorid verminderte signifikant (P < 0,05) Libido, Ejakulatvolumen, Spermienkonzentration, Gesamtspermienleistung, Motilität, Anteil normaler und lebender Spermien sowie Fruktose, erhöhte pH, tote und abnorme Spermien und TBARS im Seminalplasma; relative Hoden- und Nebenhodengewichte sanken; Ascorbinsäure milderte dies. Stärke: echtes Ejakulat. Dong et al. 2016 [s186] (siehe Fluorid): 300 mg Aluminiumchlorid/L über 13 Wochen senkte Spermienzahl und Testosteron und erhöhte abnorme Spermien.
Hoch dosierte Studien mit Schutzstoff-Design. In diesem Studiendesign erhält eine Gruppe Aluminium, eine zweite Aluminium plus Pflanzenextrakt, Vitamin oder Antioxidans; die Befunde zeigen vor allem, dass das Aluminium schadet und der Zusatz den Schaden mildert, nicht die Wirkung niedriger Dosen. Sie werden hier wegen der Dosisangaben und der Aluminiumbefunde einzeln genannt, ohne Empfehlung. Elhessy et al. 2025 [s23]: 24 Sprague-Dawley-Ratten, vier Gruppen, 100 mg/kg/Tag Aluminiumchlorid, Thymochinon 10 mg/kg/Tag; Aluminium senkte (p < 0,0005) Körper- und Hodengewicht, Spermienzahl, Beweglichkeit, Testosteron, LH, FSH, SDH, SOD und Katalase und erhöhte abnorme Formen, ACP, LDH, NO, MDA, NLRP3, Caspase-1, IL-1β und CD68; die Autoren schreiben selbst, die Dosis liege deutlich höher als die übliche Aufnahme des Menschen. Al-Nefeiy 2025 [s18]: 56 Sprague-Dawley-Ratten (sieben Gruppen zu je acht), sechs Wochen, Aluminiumchlorid mit Vitamin D und/oder Kokosöl; Aluminium senkte Gewichtszunahme (p < 0,0001) und Hodengewicht (p < 0,010), FSH, LH und Testosteron (p < 0,0001), SOD, GPx und Katalase, Kanälchendurchmesser und Keimepithelhöhe und erhöhte MDA, NF-κB, TNF-α, IL-1β, IL-6, die Aluminiumkonzentration im Hoden (p < 0,0001) und Caspase-3; in der Aluminiumgruppe traten Zittern und Lethargie auf; im Text ist die Ki-67-Fläche unter Aluminium erhöht, die Zusammenfassung spricht von verminderter Proliferation (Widerspruch). Lokman et al. 2022 [s107]: 32 Ratten, 100 mg/kg Aluminiumchlorid oral und 4 mg/kg ZnO-Nanopartikel intraperitoneal über 42 Tage; Aluminium erhöhte MDA, NO, TNF-α und Caspase-3, senkte GSH, Katalase, Testosteron, LH, FSH und Ki-67; ZnO-Nanopartikel linderten dies. Behairy et al. 2022 [s90]: 70 Sprague-Dawley-Ratten, sieben Gruppen zu je zehn, 60 Tage oral; 100 mg/kg Al₂O₃-Nanopartikel, 50 mg/kg Bleiacetat, beide, beide plus Quercetin 20 mg/kg; die Tabellenwerte stehen im Abschnitt zu Dosis-Wirkung. Alharbi 2024 [s45]: 36 Ratten, sechs Gruppen zu je sechs, 60 Tage, Aluminiumchlorid 20 mg/kg und L-Carnitin 75 oder 150 mg/kg; Aluminium senkte Endgewicht, relative Gewichte der Geschlechtsorgane, Spermienkonzentration, Beweglichkeit, Vitalität und Testosteron, erhöhte Anomalien und veränderte die Histologie. Türk et al. 2021 [s133]: Wistar-Ratten, Aluminiumchlorid 34 mg/kg und Esculetin 50 mg/kg über 70 Tage; Aluminium senkte Beweglichkeit, Konzentration und Testosteron, erhöhte tote und abnorme Spermien, MDA und NF-κB und senkte GSH, GPx, Katalase und Bcl-2. Rawi und Seif Al Nassr 2015 [s202]: Ratten, Aluminiumsulfat 50 mg/kg, Zinksulfat 50 mg/kg, Vitamin E 15 mg/kg über 45 Tage; Aluminium senkte Gewichtszunahme, Hodengewicht, Testosteron, LH und FSH, erhöhte Aluminium in Serum und Hoden und Prolaktin. Ozcan Yildirim et al. 2022 [s112]: 28 Wistar-Ratten, Aluminium 20 mg/kg und L-Arginin 50 mg/kg intraperitoneal über vier Wochen; Aluminium erhöhte 4-HNE, 8-OHdG, Apoptoseindex und abnorme Spermien und senkte Testosteron, Beweglichkeit und Zahl (p < 0,05). Ulfanov et al. 2020 [s153]: 34 Wistar-Ratten, Aluminium 10 mg/kg, Vitamin E 500 mg/kg, dreimal wöchentlich über vier Wochen intraperitoneal; Aluminium löste Zellverbindungen im Keimepithel und erhöhte TUNEL-positive Zellen. Kutlubay et al. 2007 [s248]: je sieben Ratten pro Gruppe, Aluminium 5 mg/kg intraperitoneal (niedrigste gefundene Dosis); dünneres Keimepithel, fast keine Spermatiden, keine Spermien im Lumen, irreguläre Kernmembranen und geschädigte Mitochondrien der Sertoli-Zellen; nur Histologie. Yalçın et al. 2023 [s84]: 28 Sprague-Dawley-Ratten, Aluminium 30 mg/kg und N-Acetylcystein 150 mg/kg intraperitoneal über 14 Tage; histologische Veränderungen, oxidativer Stress, Keimzellapoptose, Entzündung und erhöhtes Meteorin-like. Çetin et al. 2023 [s73]: 33 Wistar-Ratten, drei Gruppen zu je elf, D-Galaktose 60 mg/kg plus Aluminiumchlorid 40 mg/kg intraperitoneal über 28 Tage („Alzheimer-Modell"); sinkende SOD, Katalase, GPx, GSH, Beweglichkeit und Dichte, steigende MDA, tote und abnorme Spermien; die Einzelwirkung von Aluminium ist nicht abtrennbar. Al-Saeed et al. 2026 [s01]: 45 Ratten, drei Gruppen zu je 15, Aluminiumchlorid-Hexahydrat 300 mg/kg täglich über 28 Tage mit oder ohne Panax ginseng 250 mg/kg; Mehrorganstudie, hepatische SIRT1-mRNA 0,50-fach der Kontrolle unter Aluminium; im Hoden nur histologisch bessere Epithelanordnung. Toualbia et al. 2026 [s11]: Wistar-Ratten, Aluminiumchlorid senkte Spermienqualität, Testosteron und gonadosomatischen Index und veränderte die Histologie; ein Extrakt von Cynomorium coccineum kehrte dies um; Dosen nicht im Abstract. Khalaf et al. 2022 [s102]: 48 Ratten, vier Gruppen zu je zwölf, Aluminiumchlorid mit oder ohne Taurin; Mitochondrienschäden und ER-Stress in Hoden und Nebenhoden. Maghraoui et al. 2022 und 2023 [s109, s79]: Wistar-Ratten, Aluminium und Indium intraperitoneal; elektronenmikroskopisch elektronendichte Granula in Lysosomen von Sertoli-, Leydig-, Nebenhoden- und Samenblasenzellen und Schäden an Mitochondrien (24 Ratten, sieben Injektionen in zwei Wochen) [s109]; Gewichte von Hoden, Nebenhoden und Samenblasen bei Indium vermindert, Beweglichkeit, Vitalität und Dichte vermindert und mehr Missbildungen, besonders bei Indium, die Aussage zu Testosteron ist im Abstract widersprüchlich formuliert [s79]. Ali et al. 2024 [s46] ist eine Übersicht (siehe oben).
Mechanistische Arbeiten ohne eigenen Dosisbezug. Liu et al. 2022 [s106]: C57BL/6N-Mäuse, 0, 44,825, 89,65 und 179,3 mg/kg Aluminiumchlorid über 90 Tage, danach 40 Wildtyp- und 40 Parkin-Knockout-Mäuse mit 0 oder 179,3 mg/kg; Apoptose und PINK1/Parkin-vermittelte Mitophagie stiegen dosisabhängig, der Parkin-Knockout verschlimmerte Wachstumshemmung, Hodenschaden, Mitochondrienschaden, oxidativen Stress und Apoptose. Guangji et al. 2025 [s25]: Maus und GC-2spd-Zellen; Aluminium erhöhte Eisen und Lipidperoxidation, senkte ATP, führte zu Ferroptose, verschlechterte die Spermienqualität und senkte Geschlechtshormone; Ferrostatin-1 stellte die Homöostase weitgehend wieder her. Chen et al. 2024 [s48]: pränatale Aluminiumchlorid-Gabe (ab Tag 12,5 der Trächtigkeit) störte bei Mäusen Hodenarchitektur und Spermatogenese, senkte die Spermienzahl und erhöhte Tight-Junction-Proteine zwischen Sertoli-Zellen. Chen et al. 2026 [s02]: Netzwerktoxikologie, Metabolomik, Maus und Leydig-Zellen; Aluminiumchlorid löse oxidativen und ER-Stress über IRE1α/XBP1s aus, XBP1s binde an den Promotor von Nape-pld, was zu CB1-Überaktivierung und verminderter Expression von LHR und StAR führe; Bezug: embryonale Exposition. Guo et al. 2009 [s240]: Mäuse, 0, 7 oder 35 mg Al/kg/Tag intraperitoneal über 14 Tage; Aluminium, reaktive Sauerstoffspezies und MDA stiegen in Serum und Hoden, Glutathionperoxidase und -reduktase sanken, Serum-Selen war in beiden Gruppen deutlich erniedrigt, Hoden-Selen nur bei der hohen Dosis. Guo et al. 2002 [s263]: Mäuse, intraperitoneal 0, 13 oder 35 mg Al/kg/Tag, 14 Tage; Aluminium in Serum und Hoden stieg, Eisen und Kupfer im Hoden nahmen zu, Zink sank nur bei der höchsten Dosis, TBARS stiegen.
Wechselwirkungen mit Zink und Kupfer. Liu und Stemmer 1990 [s278, s277]: Ratten mit suboptimalem oder optimalem Zink oder Kupfer im Futter, jeweils mit oder ohne 1.000 ppm Aluminium, 120 Tage. Zink- oder Kupfermangel verursachte schwere Hodenschäden; zugesetztes Aluminium verringerte die Zerstörung bei Zinkmangel signifikant [s278] (die Autoren nennen dies die erste Demonstration eines vorbeugenden Aluminiumeffekts gegen Zinkmangel-Hodenschäden). Im zweiten Teil [s277] reicherte sich Aluminium bei suboptimalem Kupfer in Hypophyse und Hoden an, die alkalische Phosphatase des Hodens sank bei suboptimaler Zink- oder Kupferzufuhr plus Aluminium, FSH stieg bei Zink- und Kupfermangel, LH nur bei Kupfermangel (durch Aluminium normalisiert), niedrigeres Testosteron zeigte sich bei suboptimalem Kupfer plus Aluminium. Das ist ein Gegenbefund zur üblichen Toxizitätserwartung und zeigt Wechselwirkungen in beide Richtungen.
Stress, Cadmium, Fisch und Insekt. Макутина et al. 2012 [s226] (Originaltitel „СОЧЕТАННОЕ ДЕЙСТВИЕ АЛЮМИНИЯ И ИММОБИЛИЗАЦИОННОГО СТРЕССА НА РЕПРОДУКТИВНУЮ СИСТЕМУ САМЦОВ ЛАБОРАТОРНЫХ КРЫС", deutsch: Kombinierte Wirkung von Aluminium und Immobilisationsstress auf das Fortpflanzungssystem männlicher Laborratten; Volltext gelesen): 48 männliche Wistar-Ratten in vier Gruppen (Kontrolle; Aluminiumnitrat 3,8 mg Al³⁺/kg zweimal wöchentlich intraperitoneal; Immobilisationsstress; beides) und 48 Weibchen zur Verpaarung; 54 ± 3 Tage, entsprechend einem Spermatogenesezyklus. Teilweise Atrophie der Hodenkanälchen bei 25 % der Tiere (Stress), 38 % (Aluminium) und 35 % (beides); vollständige Atrophie im linken Hoden bei 25 % der Tiere in beiden Aluminiumgruppen; Befruchtungsfähigkeit unter Aluminium und unter Aluminium plus Stress um mehr als das Zweifache vermindert; Verluste vor der Einnistung in allen Gruppen signifikant erhöht; keine Synergie, kein Antagonismus mit Stress. Stärken: ganzer Spermatogenesezyklus, Verpaarung. Schwächen: intraperitoneal, keine Gewebe-Aluminiumwerte, starke individuelle Streuung (von den Autoren genannt). Makutina et al. 2014 [s209] (Originaltitel „[Experimental evaluation of combined effects caused by stress and metals (cadmium and aluminium) in reproductivity of male rats]"): Aluminium (3,8 mg Al³⁺/kg) oder Cadmium (0,3 mg Cd²⁺/kg) zweimal wöchentlich intraperitoneal plus Immobilisation, 54 ± 3 Tage; beide Metalle reicherten sich in Geschlechtsorganen und Gehirn an, unter Stress stärker; jede der drei Einwirkungen erhöhte Kortikosteron, aberrante Mitosen im Samenepithel und den Anteil von Spermien mit fragmentierter DNA und senkte den Anteil befruchteter Weibchen; keine Zahlen im Abstract. Silva Pinheiro et al. 2020 [s152]: Süßwasserfisch Astyanax altiparanae, Aluminium in Umweltkonzentration, saurer pH und hohe Wassertemperatur, neun Versuchsgruppen; Beeinträchtigung der Spermienqualität; ein Fischmodell mit begrenzter Übertragbarkeit. Arafat et al. 2023 [s71]: Wanderheuschrecke als Insektenmodell, Al₂O₃-Nanopartikel niedrig dosiert; Röntgenmikroanalyse bestätigte Aluminiumanreicherung im Hodengewebe, DNA-Schäden, Apoptose, gestörte Antioxidanzien.
Mangan: Studien am Menschen
Mangan hat die dichteste Humanevidenz unter den fünf Stoffgruppen, aber fast ausschließlich bei Berufsexposition oder über Serum-, Urin- und Seminalplasmawerte; Mangan im Trinkwasser wurde in den gefundenen Arbeiten nicht untersucht.
Wirth et al. 2007, Umgebungsmangan und Spermienmotilität und -konzentration [s251]. Querschnittsstudie mit 200 Kinderwunschklinik-Patienten (Blutmangan und Selen). 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) verbunden; für Quartile der Manganexposition zeigte sich ein U-förmiges Dosis-Wirkungs-Muster für alle drei Spermienparameter; für hohes Selen gab es keine nachteiligen Effekte. Stärken: Odds Ratios mit Konfidenzintervallen, Adjustierung. Schwächen: Klinikpopulation, Querschnitt, breite Konfidenzintervalle, Schwellenwerte im Abstract nicht lesbar.
Li et al. 2012, Mangan und Routinesamenparameter [s224]. Bevölkerungsbasierte Querschnittsstudie mit 1.179 gesunden Männern (20 bis 59 Jahre) aus sechs Provinzen ohne berufliche Schwermetallexposition; medianes Serummangan 8,2 µg/L (P25 3,7; P75 16,2). Nach Adjustierung (Provinz, Abstinenzzeit, Jahreszeit, Wohnsitz, Alter, Bildung, Einkommen, Rauchen, Alkohol) war das Teratozoospermie-Risiko bei Serummangan über 19,40 µg/L (P80) erhöht: adjustierte OR 2,27 (95-%-KI 1,18 bis 4,37). Die Autoren sehen auch schädliche Wirkungen auf die Motilität; zahlenmäßig belegt ist im Abstract nur der Morphologieeffekt. Schwächen: Querschnitt, Einzelmessung, hoher Schwellenwert (P80).
Yang et al. 2019, berufliche Manganexposition [s162]. Querschnittsstudie mit 84 manganexponierten Arbeitern und 92 Referenzpersonen. Urinmangan bei Exponierten 0,56 bis 34,25 µg/L, Mittelwert 15,92 ± 8,49 µg/L. GnRH und LH waren in der Exponiertengruppe signifikant erhöht, Testosteron signifikant erniedrigt; Urinmangan war positiv linear mit GnRH und LH, negativ mit Testosteron assoziiert; progressive und Gesamtmotilität waren signifikant erniedrigt, mit negativer linearer Assoziation zum Urinmangan. Stärke: Biomarker, Hormone und Samen im selben Kollektiv. Schwächen: Querschnitt, Begleitexpositionen und Effektgrößen im Abstract nicht genannt.
Zhu et al. 1999, Manganexposition und männliche Sexualhormone [s268]. Chinesisch (Originaltitel „Effects of manganese exposure on male sexual hormone"), nur als Abstract in einer Zitationsdatenbank greifbar. 112 Arbeiter: 58 exponiert (Blutmangan 2,13 ± 0,95 µmol/l), 54 nicht exponiert (1,49 ± 0,59 µmol/l). Testosteron 21,94 gegenüber 27,97 nmol/l (P < 0,01), LH 4,02 gegenüber 3,29 IU/l (P < 0,01), FSH 5,53 gegenüber 5,76 IU/l (nicht signifikant). Konsistent mit [s162]: niedrigeres Testosteron bei höherem LH; keine Spermiendaten.
Wu et al. 1996, Samenqualität bei Beschäftigten mit Mangan- und Elektroschweißexposition [s274]. Chinesisch; Originaltitel „[Studies on semen quality in workers exposed to manganese and electric welding]". 310 Arbeiter: 211 exponiert, 99 Kontrollen; Luftkonzentrationen Mangan 0,14 bis 5,5 mg/m³, Schweißrauch 6,5 bis 82,3 mg/m³. Mangan, Kupfer, Chrom, Nickel und Eisen im Samen der Schweißer waren signifikant höher, die Liquefaktionszeit länger, Samenvolumen, Spermienzahl, lebende Spermienzahl und -anteil signifikant niedriger; die schrittweise Regression sprach für einen direkten toxischen Manganeffekt auf die Spermienproduktion. Schwäche: Schweißrauch ist ein Gemisch, Einzeleffekte sind schwer zu trennen.
Jiang et al. 1996, Mangan, Sexualfunktion und Reproduktionsergebnis [s272]. Reproduktionsepidemiologischer Vergleich (314 exponierte Arbeiter, 314 Kontrollen); Luft-MnO₂ geometrischer Mittelwert 0,145 mg/m³ (Bereich 0,002 bis 9,340). Kein signifikanter Unterschied im Fortpflanzungsergebnis; sexuelle Funktionsstörung 8,9 % gegenüber 4,8 %, Impotenz 5,4 % gegenüber 1,9 %, Hyposexualität 18,8 % gegenüber 11,8 %; relative Risiken 1,9 (95-%-KI 1,0 bis 3,6), 2,8 (1,1 bis 7,3) und 1,6 (1,0 bis 2,5), Zunahme mit der Beschäftigungsdauer. Keine Spermienstudie; Selbstauskunft ist anfällig für Verzerrung.
Qi et al. 2022, YTHDC2 und Mangan [s114]. Kunming-Mäuse erhielten 0, 12,5, 25 und 50 mg/kg MnCl₂ intraperitoneal über zwei Wochen, Spermatogonien wurden mit 0 bis 400 µM behandelt. Bei beruflich Manganexponierten waren Mangan im Seminalplasma signifikant erhöht und Spermiendichte, Samenqualität sowie YTHDC2, CCNB1 und CCNB2 erniedrigt; Mangan hemme den YTHDC2/CCNB2-Weg und blockiere die G2/M-Phase, Überexpression von YTHDC2 mildere die Toxizität. Zahlen zu den Arbeitern stehen nicht im Abstract.
Weitere Mehrelementstudien mit Manganbezug stehen im Abschnitt zu Mehrelement-Studien [s148, s83, s223, s29, s08, s161, s09, s192, s195, s42]. Die Metaanalyse [s20] fand keinen Unterschied im Samenmangan.
Mangan: Tierversuche
Gomes Silva et al. 2018 [s168]: subchronische intraperitoneale Gabe von 5 oder 15 mg/kg Mangan an erwachsene Ratten; typische Zeichen von Reproduktionstoxizität (Histopathologie, verminderte Spermienkonzentration und -qualität) ohne deutliche Neuro-, Leber- oder Nierentoxizität; die Autoren folgern, das männliche Fortpflanzungssystem sei bei erwachsenen Tieren empfindlicher als das Nervensystem. Mohammed et al. 2018 [s169]: 32 Ratten, vier Gruppen (Kontrolle; Ebselen 15 mg/kg einmalig intraperitoneal; MnCl₂ 50 mg/kg oral über 30 Tage; beides); Mangan erhöhte Spermienanomalien, MDA, NO und 8-OHdG, senkte gonadosomatischen Index, Beweglichkeit, Zahl, Testosteron, LH, SOD, GSH und Katalase; histologisch kleinerer Kanälchendurchmesser, weniger Spermatogonien, Spermatozyten, Spermatiden und Leydig-Zellen; Ebselen milderte die meisten Veränderungen. Cheng et al. 2003 [s258]: primäre Rattenleydig-Zellen mit 0,01, 0,1 und 1,0 mM MnCl₂ (2 bis 48 Stunden); hCG-stimuliertes Testosteron dosis- und zeitabhängig reduziert, StAR-Protein bei allen Konzentrationen und Zeitpunkten unterdrückt, bei längerer Exposition zusätzlich P450scc und 3β-HSD; Zellviabilität bei 1,0 und 1,5 mM nach 24 Stunden vermindert. Wu et al. 2020 [s154]: Mäuse; Mangan verminderte die Spermienzahl und verursachte Formabweichungen; die Antagonisierung der PGE2-Rezeptoren EP1 und EP2 normalisierte das hypothalamische GnRH. Peng et al. 2025 [s32]: Mäuse mit manganarmer Diät; Hodenindex, Johnsen-Score, Spermiendichte und -beweglichkeit sanken, die Fehlbildungsrate stieg, die Blut-Hoden-Schranke war geschädigt (Occludin, ZO-1, JAM-A und Claudin-11 herunterreguliert), der Nrf2-Weg unterdrückt; Gabe von MnCl₂ besserte die Marker. Mangel ist also ebenfalls schädlich. Cho und Lim 1987 [s279]: koreanisch; ICR-Mäuse mit einzelnen Cadmiumdosen (0,5 bis 3,0 mg/kg intraperitoneal), teils mit Vorbehandlung mit kleinen Dosen von Cadmium, Kupfer, Selen, Mangan oder Phenobarbital; die Schutzwirkung war deutlich bei Cadmium, mäßig bei Mangan, gering bei den übrigen einschließlich Kupfer; kein Spermienendpunkt. Yousefalizadegan et al. 2019 [s163]: Mikro- und Nano-MnO₂ subkutan (100 mg/kg einmal wöchentlich für vier Wochen) bei je acht Wistar-Ratten; Spermienzahl, Spermatogonien, Spermatozyten und Durchmesser der Samenkanälchen nahmen signifikant ab. Ramadan et al. 2025 [s33]: 72 Sprague-Dawley-Ratten, sechs Gruppen zu je zwölf, 56 Tage, MnO₂-Nanopartikel 100 mg/kg täglich, Rosmarin-Ätherischöl 250 mg/kg; MnO₂-Nanopartikel erhöhten MDA und NO, senkten antioxidative Kapazität, Katalase, Glutathion, verschlechterten Beweglichkeit, Zahl und Morphologie, veränderten FSH, LH und Testosteron (Richtung nicht genannt) und senkten StAR, HSD-3β und CYP11A1. Zhang et al. 2020 [s155]: Ratten, Mn₃O₄-Nanopartikel 10 mg/kg/Woche intravenös bis 120 Tage; Anreicherung im Hoden, oxidativer Stress, gestörte Geschlechtshormone, mitochondrial vermittelte Apoptose, Spermienzahl und -qualität sanken, die Fertilität nahm deutlich ab.
Kupfer: Studien am Menschen
Kupfer ist essenziell und in hohen Konzentrationen toxisch; die Befunde sind entsprechend uneinheitlich. Studien zu Kupfer im Trinkwasser und Spermienqualität wurden nicht gefunden; die Studien messen Kupfer in Serum, Blut oder Seminalplasma oder untersuchen Berufsgruppen.
Wong et al. 2001 [s266]. 107 fertile und 103 subfertile Männer; Calcium, Magnesium, Zink und Kupfer in Blut und Seminalplasma unterschieden sich zwischen den Gruppen nicht. Schwache Korrelationen: Zink im Blutplasma mit Spermienzahl (rs = 0,18), Motilität (0,15) und abnormer Morphologie (0,13); Zink und Magnesium im Seminalplasma mit der Spermienzahl (0,17 beziehungsweise 0,16); Kupfer im Blutplasma mit der Motilität (rs = 0,25). Die Autoren schließen, die Bestimmung unterscheide nicht zwischen fertilen und subfertilen Männern.
Yuyan et al. 2008 [s245]. Multizentrische Studie in China, Männer 20 bis 59 Jahre ohne Urogenitalerkrankungen und berufliche Schwermetallexposition, Serumzink und -kupfer. Die progressive Motilität unterschied sich zwischen fünf Kupfergruppen, doch multiple logistische Analysen zeigten keinen signifikanten Effekt von höherem oder niedrigerem Serumkupfer; bei niedrigem Serumzink war das Asthenozoospermie-Risiko höher, das Cu/Zn-Verhältnis war bei abnormer progressiver Motilität höher. Zahlen fehlen im Abstract.
Abdul-Rasheed 2010 [s233]. Fall-Kontroll-Studie in Bagdad: 78 infertile Männer (Oligozoospermie 43; Azoospermie 35; 33,01 ± 4,20 Jahre) und 41 fertile Kontrollen (30,29 ± 2,30 Jahre). Seminalplasma-Kupfer war bei Azoospermie signifikant erniedrigt (p < 0,001; im Original „p = 0,000"), bei Oligozoospermie nicht; Magnesium war in allen Infertilitätsgruppen erniedrigt und MDA erhöht. Schwächen: Gruppen nach Samenbefund (bei Azoospermie bestimmt auch die Sekretzusammensetzung den Befund), Altersunterschied von etwa drei Jahren, keine Adjustierung.
Aydemir et al. 2006 [s253]. Fall-Kontroll-Studie, 60 subfertile und 40 fruchtbare Männer, Kupfer und Eisen in Serum und Seminalplasma. Spermienzahl und -beweglichkeit waren bei den Subfertilen niedriger (p < 0,001); Kupfer war bei den Subfertilen im Serum (p < 0,001) und im Seminalplasma (p < 0,05) höher, Eisen im Seminalplasma höher (p < 0,001). Konzentrationswerte nennt der Abstract nicht; Assoziation, keine Kausalität.
Aljaser et al. 2021 [s121]. Fall-Kontroll-Vergleich in Riad (Volltext gelesen): 40 normozoosperme fruchtbare und 30 asthenozoosperme infertile Männer. Beweglichkeit 59,12 ± 6,82 gegenüber 29,73 ± 4,88 % (p < 0,001), Konzentration 78,41 ± 6,83 gegenüber 48,83 ± 5,80 Mio./ml. Kupfer im Seminalplasma 165,56 ± 40,13 gegenüber 159,88 ± 36,01 (Einheit laut Tabelle mg/l, nicht auf Plausibilität geprüft), kein signifikanter Unterschied; Zink 141,7 ± 30,23 gegenüber 119,8 ± 30,75 mg/l (p < 0,01); Magnesium 13,14 ± 3,65 gegenüber 7,11 ± 3,88 mg/l (p < 0,01); Selen 60,73 ± 18,12 gegenüber 43,12 ± 19,65 µg/l. Korrelation mit der Gesamtbeweglichkeit: ROS r = −0,48 (p = 0,001), MDA r = −0,39 (p < 0,01), Zink r = 0,381, Selen r = 0,33, Magnesium r = 0,18, Kupfer r = −0,028 (nicht signifikant). Kleine Gruppen; Aluminium, Mangan und Fluorid nicht gemessen.
Akinloye et al. 2011 [s227]. 60 infertile nigerianische Männer (40 Oligozoospermie, 20 Azoospermie) und 40 fertile Kontrollen, Zink und Kupfer in Serum und Seminalplasma. Serumzink war bei Oligozoospermie höher (p < 0,01); Kupfer war in allen Gruppen im Serum höher als im Seminalplasma; das Cu/Zn-Verhältnis im Seminalplasma war bei Kontrollen signifikant höher als bei den übrigen (p < 0,01), niedrigere Verhältnisse fanden sich also bei Infertilen. Das steht im Gegensatz zu [s245] (höheres Cu/Zn-Verhältnis bei abnormer Motilität im Serum).
Camejo et al. 2011 [s228]. Röntgenfluoreszenzanalyse von Selen, Kupfer und Zink bei Männern mit Varikozele; Selen war bei Varikozele niedriger, Zink und Kupfer unterschieden sich nicht; Selen korrelierte mit Konzentration, Motilität und Morphologie, Zink mit der Spermienzahl.
Marzec-Wróblewska et al. 2016 [s189]. 168 Männer in der Infertilitätsabklärung, Gruppe I normozoosperm (n = 39), Gruppe II pathologisch (n = 129). Selen und Glutathionperoxidase waren bei Normozoospermen höher; Natrium und Kupfer unterschieden sich nicht; signifikante Korrelationen bestanden zwischen schneller progressiver Motilität und Kupfer, zwischen normaler Morphologie und Selen sowie Kupfer und zwischen Spermienkonzentration und Kupfer sowie GPx (Koeffizienten im Abstract nicht angegeben). Der Gruppenvergleich zeigt für Kupfer keinen Unterschied, die Korrelationen sind positiv.
Shinohara et al. 2005 [s255]. Japanisch mit englischem Abstract; Originaltitel „[Trace elements and sperm parameters in semen of male partners of infertile couples]". 113 Samenproben, 14 Elemente; Konzentrationsreihenfolge Na > P, K > Ca > Zn > Mg > Fe > Cu, Se > Mn > Sn, Ni, Co, Cd. Selen im Samen war bei normalen Parameterwerten höher (99,4 ± 37,4 ng/ml gegenüber 72,1 ± 33,9 ng/ml bei abnormen; P < 0,001); Selen sei ein guter Indikator der Spermienkonzentration (r = 0,853 im Spermienanteil, 0,512 im Gesamtsperma und 0,292 im Seminalplasma). Selen, Phosphor, Zink, Kupfer, Eisen und Mangan zeigten kleine signifikante Korrelationen mit Konzentration, Volumen oder Abnormalität; nur Selen wurde von den Autoren als guter Indikator gewertet.
Katayose et al. 2004 [s257]. 128 infertile Männer, 50 Elemente im Seminalplasma; von 19 durchgehend nachweisbaren Elementen korrelierte nur Kupfer signifikant mit der Beweglichkeit. In vitro: Beweglichkeitsverlust nach 50 µg/ml Kupfersulfat auch nach EDTA nicht rückgängig, Zink bei 300 µg/ml durch EDTA reversibel.
Telisman et al. 2000 [s267]. 149 gesunde Industriearbeiter (20 bis 43 Jahre) in Zagreb: 98 mit leichter bis mäßiger Bleiexposition, 51 Referenzpersonen. Blei war mit sinkender Spermiendichte, verminderter Gesamt-, motiler und vitaler Spermienzahl, progressiver Motilität, vermehrten Kopfanomalien, Testosteron und Östradiol verbunden (jeweils p < 0,05). Die multiple Regression zeigte zusätzlich Einfluss von Cadmium, Serumzink, Serumkupfer, Rauchen, Alkohol oder Alter auf bestimmte Parameter, meist geringer als die Bleieffekte; welche Kupfereffekte im Einzelnen auftraten, nennt der gekürzte Abstract nicht.
Calderón et al. 2018 und 2020, Adipositas [s167, s136]. [s167]: 30 Männer mit mäßiger bis schwerer Adipositas und 10 schlanke Kontrollen; 14 von 30 (47 %) hatten abnorme Spermabefunde (33 % verminderte Motilität, 27 % niedrige Konzentration); Patienten mit abnormem Sperma hatten niedrigere Folsäure (p = 0,005), höheres Östradiol (p = 0,015) und höheres Serumkupfer (p = 0,033). [s136]: 20 Männer zwei Jahre nach metabolischer Chirurgie; Testosteron, FSH und Inhibin B stiegen, Serumkupfer, Zink und Ferritin sanken; 33 % hatten Zinkmangel, 27 % Kupfermangel, 20 % Eisenmangel; alle neu untersuchten Patienten hatten mindestens einen abnormen Spermaparameter; Serumzink korrelierte mit progressiver Motilität (r = 0,577; p = 0,031), Serumkupfer nur schwach und knapp nicht signifikant (r = 0,115; p = 0,051). Kleine Pilotstudien an einer Sonderpopulation.
Kiziler et al. 2015 [s199]. Vorher-nachher-Vergleich bei 29 Patienten mit Varikozele: nach der Operation MDA niedriger (p = 0,022, 0,001, 0,034), NO niedriger, ADMA höher; keine signifikanten Unterschiede bei Spurenelementen und Spermienzahl (p > 0,05), Kupfer änderte sich nicht. Kleine Gruppe ohne Kontrolle.
Nenkova et al. 2017 [s180]. Deskriptive Studie; Eisen, Kupfer, Zink, Selen im Seminalplasma nach WHO-2010-Gruppen; Eisen in den Gruppen schlechter Qualität höher, Zink und Selen niedriger, MDA höher, Glutathion niedriger; Eisen korrelierte mit MDA (r = 0,666; p = 0,018) und negativ mit Glutathion (r = −0,689; p = 0,013); zu Kupfer nennt die Zusammenfassung kein Ergebnis.
Chabchoub et al. 2021 [s124]. Tunesien; 102 infertile Männer mit beruflicher Exposition und 30 fruchtbare Männer; Blei, Cadmium, Zink und Kupfer in Blut und Urin. Metallwerte, oxidativer Stress und DNA-Schäden waren bei den Infertilen signifikant höher, FSH und Testosteron niedriger; Urincadmium korrelierte mit abnormer Morphologie (r = 0,225; p < 0,05). Für Kupfer nennt die Zusammenfassung kein eigenes Ergebnis.
Samir et al. 2024, Kupferschmelzer [s59]. Ägypten; 40 Beschäftigte einer Kupferschmelze und 40 nicht Exponierte; Kupfer, Arsen, Blei, FSH und LH waren signifikant höher, Testosteron signifikant niedriger; Serumkupfer korrelierte positiv mit FSH und MDA, im Regressionsmodell blieb Serumkupfer signifikant negativ mit Testosteron verbunden. Schwächen: kein Spermiogramm, gemeinsame Exposition (Kupfer, Blei, Arsen), keine Zahlenwerte im Abstract, kleine Gruppen.
Kupfer: Tierversuche und Zellversuche
Alle Tierarbeiten verwenden hohe Dosen Kupfersulfat, -chlorid, -oxychlorid oder Kupferoxid-Nanopartikel, oral, per Schlundsonde oder intraperitoneal. Zwei zurückgezogene Artikel zu Kupfer und Blut-Hoden-Schranke werden nicht als Beleg verwendet.
Liu et al. 2016 [s188]: 40 Ratten, Kupfersulfat per Schlundsonde 0, 100, 200 und 400 mg/kg über 30 Tage; Hodenkoeffizient, Spermienzahl, Testosteron, LH, FSH, GSH-Px und SOD sanken, Fehlbildungsrate und MDA stiegen. Zhang et al. 2016 [s194]: 24 CD-1-Mäuse, Kupferchlorid intraperitoneal 0, 1,25, 2,5 und 5,0 mg/kg zweimal wöchentlich über vier Wochen; Spermienkopf-Fehlbildungen stiegen dosisabhängig, Vitalität, Akrosomintegrität und Hodenhistologie blieben unverändert, GPx5 im Hoden stieg, Androgenrezeptor, Testosteron und 3β-HSD sanken. Chen et al. 2020 [s139]: 60 CD-1-Mäuse, Kupfersulfat 0, 25, 100 und 150 mg/kg/Tag über acht Wochen; Beweglichkeit und Zahl der Spermien sanken bei 100 und 150 mg/kg/Tag, Apoptosemarker (Caspase-3, Bax) stiegen, Bcl-2 sank; Testosteron, Steroidogenese-Enzyme und Leydig-Zellzahl blieben unverändert – nach Deutung der Autoren Hypospermatogenese durch Apoptose ohne Einfluss auf die Testosteronsekretion. Zhang et al. 2024 [s66]: 60 ICR-Mäuse, Kupfersulfat 0, 50, 100 und 200 mg/kg/Tag über 42 Tage; gestörte Kupferhomöostase, Cuproptose-Faktoren hochreguliert (Fdx1 in Sertoli-, Leydig- und Keimzellen), Mitochondrienschaden mit niedrigerem ATP, Zerstörung der Blut-Hoden-Schranke, Spermienkonzentration und -beweglichkeit sanken. Guo et al. 2021 [s126]: Kupfersulfat senkte Spermienkonzentration und -beweglichkeit, erhöhte Fehlbildungen, ROS, Apoptose (Caspase-3, -8, -9, PARP) und DNA-Schäden (γ-H2AX) und hemmte DNA-Reparaturwege; N-Acetylcystein hob die Störung der Spermatogenese auf. Li et al. 2021 [s129]: Schweine, Futterkupfer 10 (Kontrolle), 125 und 250 mg/kg über 80 Tage; FSH und LH sanken, T4 stieg, Kupfertransporter im Hoden stiegen, Apoptose und Autophagie über oxidativen Stress; Großtier. Zhao et al. 2024 [s67]: Wilson-Modellmäuse mit pathologischer Kupferspeicherung; Hoden und Nebenhoden geschädigt, Spermienzahl niedriger; TLR4/NF-κB aktiviert, Pyroptose, Apoptose und Nekroptose; Kupferchelator und TLR4-Hemmung kehrten dies um. Wang et al. 2022 [s119]: Wilson-Modellmäuse; Kupfer im Hypothalamus erhöht, GnRH, FSH, LH und Testosteron sanken, die Fertilität war deutlich vermindert; DMSA besserte Morphologie, Hormone und Fertilität. Parlak Ak et al. 2022 [s113]: 36 Sprague-Dawley-Ratten, sechs Gruppen, Kupfer 500 mg/kg jeden zweiten Tag über 21 Tage mit Chrysin oder Flunixin-Meglumin; Kupfer erhöhte Lipidperoxidation, senkte antioxidative Enzyme und Spermienqualität, erhöhte Anomalien und induzierte Apoptose. Seven et al. 2020 [s151]: 24 Sprague-Dawley-Ratten, vier Gruppen; Kupfer senkte Beweglichkeit, Konzentration, SOD, Katalase, GSH und Johnsen-Score, erhöhte abnorme Spermien, MDA und aktive Caspase-3; Propolis besserte alle Parameter. Öztürk et al. 2026 [s10]: juvenile Ratten (30 bis 40 Tage alt), Kupfersulfat-Pentahydrat; Mehrorganstudie mit histopathologischen Veränderungen, erhöhten MDA und TOS sowie höherer TNF-α- und NF-κB-Expression; Hodenbefund und Dosis nicht gesondert im Abstract. Sarawi et al. 2022 [s118]: 40 Wistar-Ratten, fünf Gruppen, Kupfersulfat sieben Tage; LH, FSH, Testosteron, StAR, 3β-HSD, CYP17A1, 17β-HSD, Androgenrezeptor, GSH, SOD, Katalase, Nrf2, HO-1, Bcl-2 und PCNA sanken, MDA, NO, NF-κB, iNOS, TNF-α, Bax und Caspase-3 stiegen (alle p < 0,001), Kanälchendegeneration mit vollständigem Fehlen reifer Spermatozoen; Nano-Curcumin wirkte stärker als Curcumin. Gad El-Hak und Mobarak 2020 [s142]: 90 Tage, Kupferoxychlorid 50, 100, 200 mg/kg täglich; Testosteron im Serum sank, Kupfer und MDA im Hoden stiegen, antioxidative Kapazität sowie Mangan, Eisen und Zink im Hoden sanken; Kupferoxychlorid ist ein Pflanzenschutzmittel, kein Trinkwasserkupfer. Arafa et al. 2019 [s156]: 50 Ratten, Kupfersulfat-Pentahydrat 200 mg/kg oral über 90 Tage; Kupferüberladung mit erhöhtem Blutdruck, Zinkverarmung und oxidativem Stress im Hoden, relatives Hodengewicht, Testosteron, LH und steroidogene Gene sanken; ein Überladungsmodell, kein Umweltmodell. Hamzaoui et al. 2024 [s53]: Mäuse, acht Gruppen; Zink 60 mg/kg, Kupfer 33 mg/kg, beides, jeweils mit und ohne Polysaccharid der Grünalge Chaetomorpha linum, intraperitoneal; Zink und Kupfer senkten funktionelle Spermienparameter, erhöhten MDA und Proteinoxidationsprodukte, senkten GSH und GPx. Radovanović et al. 2022 [s115] (siehe Fluorid): Kupfer im Hoden stieg unter Fluorid.