Reifenchemikalie 6PPD-Chinon greift nach Inhalation das Angstzentrum des Gehirns an

6PPD-Chinon (6PPD-Q) ist ein neu auftretender Umweltschadstoff, der entsteht, wenn 6PPD – ein weit verbreitetes Antioxidationsmittel in Reifengummi – mit atmosphärischem Ozon reagiert. Es reichert sich in Reifen- und Straßenabriebpartikeln an und wurde in Luft, Wasser, Boden sowie in menschlichen Körperflüssigkeiten nachgewiesen, darunter Liquor cerebrospinalis, Serum und Urin. Erhöhte Liquorkonzentrationen wurden mit Parkinson-Patienten in Verbindung gebracht, doch die toxikologischen Folgen der Inhalation von luftgetragenem 6PPD-Q sind bislang kaum erforscht – dabei ist dies der für die tägliche menschliche Exposition in der Nähe von Straßen und in städtischen Umgebungen relevanteste Aufnahmeweg.

Diese Studie etablierte ein Nasen-only-Inhalationsmodell an 13 Wochen alten männlichen ICR-Mäusen unter Verwendung umweltbezogen skalierter Dosen von 0, 0,14 und 14 mg/m³ über 2 Stunden täglich während 28 Tagen. Die Dosen wurden durch Skalierung realer atmosphärischer Konzentrationen (bis zu ~10.000 pg/m³) auf die Mausphysiologie mithilfe eines 100-fachen Speziesanpassungsfaktors abgeleitet. Es folgte eine 28-tägige Erholungsphase nach der Exposition, nach der Gewebe für Histopathologie, Transkriptomik und Verhaltensanalysen entnommen wurden. Lungenfunktion, kardiale Bildgebung (Echokardiographie), Gewichte der Stoffwechselorgane, Spermaparameter und Mehrorganhistopathologie wurden zusammen mit einer Reihe von neuroverhaltensbezogenen Tests bewertet, darunter das Elevated Plus Maze (EPM), der Novel Object Recognition Test (NORT) und die Dreikammer-Sozialinteraktion.

Der zentrale Befund war eine ausgeprägte Hierarchie der Organvulnerabilität: Pulmonale, kardiovaskuläre, hepatische, renale und splenische Veränderungen bildeten sich in der Erholungsphase weitgehend zurück, neurologische Schäden hingegen nicht. Mit 6PPD-Q exponierte Mäuse zeigten auch nach 28 Tagen Erholung anhaltend angstähnliches Verhalten im EPM, ohne vergleichbare Umkehrung kognitiver oder sozialer Messgrößen – was darauf hindeutet, dass die Amygdala-vermittelte Furcht-/Angstschaltung selektiv und dauerhaft geschädigt wurde. Nissl-Färbung und neuronale Alterungsmarker bestätigten eine erhebliche neuronale Degeneration in der basolateralen Amygdala (BLA) bei gleichzeitig erhöhten oxidativen Stressmarkern, während der Großhirnkortex vergleichsweise minimale Veränderungen aufwies – was die regionsspezifische Vulnerabilität unterstreicht.

Das transkriptomische Profiling der BLA ergab, dass Early Growth Response 1 (Egr1) – ein Transkriptionsfaktor, der für die synaptische Plastizität und stressresponsive Genregulation entscheidend ist – auf mRNA-Ebene deutlich herunterreguliert war, während die Proteinmenge einen ansteigenden Trend zeigte. Die Autoren interpretieren diese Diskordanz als Hinweis darauf, dass post-transkriptionelle Mechanismen – einschließlich veränderter Translationseffizienz, epigenetischer Modifikationen und post-translationaler Regulation – die Egr1-Expression unter 6PPD-Q-Toxizität steuern. Nachgeschaltet von Egr1 waren Solute-Carrier-Proteine und Calcium-bindende Proteine dysreguliert, was einen plausiblen molekularen Pfad liefert, der oxidativen neuronalen Stress mit aberrantem angstbezogenem Verhalten verbindet. Entscheidend ist, dass der Anstieg des Egr1-Proteins in der BLA, nicht jedoch im Großhirnkortex nachgewiesen wurde, was den regionsspezifischen Charakter des neurotoxischen Mechanismus bekräftigt.

Diese Studie ist die erste, die die Neurotoxizität von inhaliertem 6PPD-Q in einem Säugetiermodell bei umweltrelevanten Konzentrationen charakterisiert, die BLA als empfindliches Zielorgan und Egr1 als zentralen molekularen Mediator identifiziert. Die Irreversibilität der Verhaltensveränderungen nach einer vollständigen Erholungsphase ist angesichts der ubiquitären und anhaltenden Inhalationsexposition des Menschen in der Nähe von Straßen besonders besorgniserregend. Zu den Einschränkungen zählen die ausschließliche Verwendung männlicher Mäuse, die eine Analyse von Geschlechtsunterschieden ausschließt, das relativ kurze Expositionsfenster sowie die translationelle Unsicherheit, die der Übertragung von Maus auf Mensch inhärent ist. Dennoch stimmen die Befunde mit epidemiologischen Signalen überein, die die 6PPD-Q-Körperlast mit neurologischen Erkrankungen in Verbindung bringen, und unterstreichen den Bedarf an regulatorischer Aufmerksamkeit für diese wenig erforschte Schadstoffklasse.