Fluoxetin schadet männlichen Guppys langfristig

Antidepressiva unterstützen seit den 1950er-Jahren weltweit Millionen Menschen. Doch was geschieht eigentlich mit diesen Arzneimitteln, nachdem sie unseren Körper verlassen haben?

Wir wollten untersuchen, wie sich pharmazeutische Verunreinigungen auf Süßwasserfische auswirken.

Unsere neue Studie zeigt: Selbst geringe Konzentrationen des Antidepressivums Fluoxetin – das unter anderem unter dem Markennamen Prozac verkauft wird – schaden männlichen Guppys langfristig. In Laborexperimenten hatten Männchen, die Fluoxetin in Konzentrationen ausgesetzt waren, denen sie in freier Wildbahn voraussichtlich begegnen würden, mit weitreichenden Folgen zu kämpfen.

Mit der zunehmenden Abhängigkeit von Medikamenten wächst auch die Belastung, die wir natürlichen Systemen auferlegen. Verstehen wir nicht, wie Schadstoffe Wildtiere beeinflussen, gefährden wir möglicherweise die Gesundheit unserer Ökosysteme und die Leistungen, die sie für uns erbringen.

Arzneimittel in unseren Gewässern

Nehmen wir Medikamente ein, wird nur ein Teil davon vom Körper aufgenommen. Der überwiegende Anteil wird mit dem Urin weitgehend unverändert ausgeschieden.

Kläranlagen wurden nicht dafür entwickelt, solche Rückstände herauszufiltern. Deshalb gelangen weltweit enorme Mengen an Arzneimitteln zusammen mit gereinigtem Abwasser in die Umwelt.

Lebewesen in Gewässern unterhalb von Kläranlagen dürften daher einem Gemisch aus Humanarzneimitteln ausgesetzt sein.

Eine langfristige Belastung durch diese Verunreinigungen kann Verhalten, Physiologie und Fortpflanzung von Tieren beeinträchtigen. Besonders bedenklich sind Medikamente wie Antidepressiva, die gezielt entwickelt wurden, um die Gehirnchemie des Menschen zu verändern.

In den vergangenen Jahrzehnten wurden Antidepressiva wie Prozac (Fluoxetin) in Flüssen, Seen und Bächen rund um den Globus nachgewiesen.

Fluoxetin zählt weltweit – auch in Australien – zu den am häufigsten in Gewässern gefundenen Arzneimitteln.

Fische auf Beruhigungsmitteln

Trotz der offensichtlichen Unterschiede zwischen Menschen und Fischen gibt es bemerkenswerte Gemeinsamkeiten.

Für Menschen entwickelte Arzneimittel können Fische und andere Arten beeinflussen, weil sie auf Rezeptoren wirken, die wir gemeinsam haben.

Prozac und andere Fluoxetin-Marken erhöhen den Serotoninspiegel im Gehirn und verstärken dadurch Wohlbefinden und Glücksgefühle. Bei Fischen ist Serotonin ebenfalls an Fortpflanzung, Nahrungsaufnahme, Wachstum, Stress sowie zahlreichen Verhaltensweisen beteiligt.

Dass Fluoxetin Fische beeinflussen kann, ist daher wenig überraschend. Hinweise deuten darauf hin, dass die Auswirkungen je nach Lebensphase oder sogar Geschlecht der Fische unterschiedlich ausfallen können.

Erstaunlich ist vielmehr, dass sich die meisten Studien auf eine kurzfristige Exposition konzentrieren, obwohl Medikamente wie Fluoxetin in der Umwelt sehr beständig sein und Fische über lange Zeiträume beeinflussen können.

Wir fingen 3.600 wilde Guppys (Poecilia reticulata) im Alligator Creek in Nord-Queensland. Wasserproben vom Fundort der Fische wiesen keine Fluoxetin-Verunreinigung auf.

Im Labor setzten wir anschließend 15 aufeinanderfolgende Generationen dieser Fische über einen Zeitraum von fünf Jahren Fluoxetin aus.

Die Fische wurden nach dem Zufallsprinzip einer von drei Belastungsstufen zugeteilt: ohne Fluoxetin (Kontrolle), „niedrig“ oder „hoch“. Die Behandlung mit „niedriger“ Konzentration entspricht üblichen Konzentrationen in Oberflächengewässern. „Hoch“ steht für Werte, die typischerweise in Gewässern vorkommen, welche stark von menschlichen Abwässern geprägt sind.

Fortpflanzung von Guppys in belastetem Wasser

Männliche Guppys, die niedrigen Fluoxetin-Konzentrationen ausgesetzt waren, befanden sich nach einem Maß, das dem Body-Mass-Index (BMI) beim Menschen ähnelt, in schlechter körperlicher Verfassung. Außerdem war bei diesen Männchen die umgebildete Flosse, mit der sie Weibchen besamen – das Gonopodium –, größer.

Längere Gonopodien erleichtern die Paarung. Die Fluoxetin-Exposition schien somit einen Zielkonflikt zwischen körperlicher und reproduktiver Gesundheit auszulösen. Wurde es zu aufwendig, die körperliche Verfassung aufrechtzuerhalten, investierten die Fische mehr Energie in das Wachstum eines größeren Gonopodiums.

Geringe Fluoxetin-Konzentrationen verringerten zudem die Beweglichkeit der Spermien. Die Spermien belasteter Männchen waren demnach deutlich schlechtere Schwimmer als jene unbelasteter Männchen.

Weibliche Guppys können sich mit mehreren Männchen paaren. Spermien verschiedener Männchen können daher im Körper des Weibchens um die Befruchtung der Eier konkurrieren. Eine geringere Spermienbeweglichkeit kann folglich den Fortpflanzungserfolg von Fluoxetin-exponierten Männchen vermindern.

Bemerkenswerterweise waren die Auswirkungen der niedrigen Fluoxetin-Behandlung stärker als jene der hohen Behandlung. Solche dosisabhängigen Beziehungen werden bei diesen Arzneimitteln jedoch häufig beobachtet; verschiedene Mechanismen könnten dabei eine Rolle spielen, etwa eine Desensibilisierung gegenüber höheren Dosen.

Unter dem Einfluss von Fluoxetin

Neben den Folgen für die Fortpflanzung untersuchten wir auch, wie eine Fluoxetin-Exposition Aktivität und Versteckverhalten von Guppys verändert. Beide Verhaltensweisen sind für das Überleben in freier Wildbahn entscheidend.

Männliche Guppys unter Fluoxetin konnten ihr Verhalten in unterschiedlichen Situationen schlechter anpassen. Stattdessen verhielten sie sich wiederholt gleichförmiger.

In der Natur kann dies die Fähigkeit eines Individuums einschränken, auf Veränderungen in der Umwelt zu reagieren. Ein gleichbleibendes Verhalten kann einen Fisch beispielsweise zu einer leichten Beute für Fressfeinde machen, während unvorhersehbare Verhaltensweisen seine Gefährdung verringern können.

Unsere Ergebnisse ergänzen die wachsende Zahl von Belegen für vergleichbare Verhaltensstörungen bei belasteten Wildtieren. Andere Studien ergaben beispielsweise, dass Antidepressiva wie Fluoxetin Fische weniger aktiv machen können. Dadurch könnte ihre Fähigkeit beeinträchtigt werden, um Nahrung und Paarungspartner zu konkurrieren.

Warum diese Ergebnisse wichtig sind

Antidepressiva können für Menschen lebensrettend sein, verursachen jedoch Probleme, wenn sie in die Umwelt gelangen.

Unsere Forschung hat Auswirkungen auf Fische aufgedeckt, die bislang weitgehend unterschätzt und übersehen wurden. Die Folgen einer langfristigen Belastung durch solche Schadstoffe müssen weiter untersucht werden.

Dies wird entscheidend sein, um wirksame Strategien zum Schutz und zur Bewirtschaftung empfindlicher aquatischer Ökosysteme zu entwickeln, etwa durch bessere Verfahren zur Abwasserbehandlung.

Upama Aich, Postdoktorale Forschungsstipendiatin an der School of Biological Sciences der Monash University; Bob Wong, Professor für Verhaltens- und Evolutionsökologie an der Monash University; und Giovanni Polverino, Assistenzprofessor für Verhaltensökologie

Dieser Artikel wird unter einer Creative-Commons-Lizenz erneut von The Conversation veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.