Fehlfunktionen beim intrazellulären Kalziumhaushalt tragen zu Verhaltensstörungen bei, die nach akutem Kontakt mit dem Insektizid Cyantraniliprole zum Tod von Honigbienen führen

Warum das für Bienen und Menschen wichtig ist

Honigbienen sind unverzichtbare Partner in unserer Nahrungsmittelproduktion und bestäuben viele Kulturpflanzen, auf die wir täglich angewiesen sind. Gleichzeitig greifen Landwirtinnen und Landwirte zunehmend zu neuen Generationen von Insektiziden, um Erträge zu sichern. Diese Studie betrachtet ein solches Produkt, Cyantraniliprole, und stellt eine einfache, aber dringliche Frage: Was bewirkt ein kurzer Hautkontakt mit diesem Wirkstoff bei Bienen, und könnte eine ähnliche Art von Schaden auch bei Säugetieren auftreten? Indem die Forschenden sowohl das Verhalten der Bienen als auch die inneren Abläufe in ihren Muskelzellen verfolgen und diese mit Mausmuskeln vergleichen, decken sie eine verborgene Form der Toxizität auf, die in aktuellen Sicherheitstests möglicherweise übersehen wird.

Ein neuer Insektenbekämpfer auf dem Vormarsch

Cyantraniliprole gehört zu einer Familie moderner Insektizide, den anthranilsäurebasierten Diamiden. Diese Verbindungen zielen auf spezielle Kanäle in Zellen, die Kalzium freisetzen — ein zentrales Signal, das Muskelbewegung, Nervenaktivität und Herzschlag steuert. Da sich diese Kanäle bei Insekten von denen bei Säugetieren unterscheiden, wurden die Produkte als hochselektiv und für Wirbeltiere sicherer beworben. Dennoch hat sich ihr Einsatz rasch ausgeweitet, und bereits frühere Arbeiten deuteten darauf hin, dass sie bei niedrigen Dosen Herz, Muskeln und Nerven von Honigbienen stören können. Die vorliegende Studie konzentriert sich auf Cyantraniliprole, das inzwischen in Europa weit verbreitet ist, und untersucht sowohl die tödliche Wirkung bei adulten Bienen nach Kontakt als auch die Veränderungen ihrer Beweglichkeit lange bevor sie sterben.

Wichtig ist, wo die Chemikalie die Biene berührt

Die Autorinnen und Autoren setzten junge Arbeiterbienen kleinen Tropfen Cyantraniliprole auf verschiedene Körperregionen aus: auf den Hinterleib in Herznähe, auf die Antennen, die Geruch und Geschmack wahrnehmen, auf den oberen Thorax über den Flugmuskeln und auf die Unterseite des Thorax über den zentralen Nervenbereichen. Die Sterblichkeit nach einem einzelnen Kontakt hing stark davon ab, wo der Tropfen landete. Dosen im Bereich von einigen zehn Nanogramm pro Biene waren bereits hochgiftig, wenn sie am Hinterleib, an den Antennen oder an der Unterseite des Thorax appliziert wurden, während die in behördlichen Tests übliche Stelle — der obere Thorax — deutlich weniger empfindlich war. Selbst wenn Bienen den ersten Tag nach Thorax-Exposition überlebten, töteten höhere Dosen später viele von ihnen, was auf verzögerte Effekte hinweist, die von kurzfristigen Tests nicht erfasst werden.

Langsamer, schwächer und weniger mobil

Um zu untersuchen, wie subletale Exposition die Alltagsfunktionen verändert, dokumentierte das Team die Bewegungen einzelner Bienen über 21 Stunden in kleinen Arenen. Unter Kontrollbedingungen wurden die jungen Bienen allmählich aktiver und schneller, was ihre normale Entwicklung der Gehfähigkeiten widerspiegelt. Bienen, die mäßige thorakale Dosen von Cyantraniliprole erhielten, zeigten einen klaren, dosisabhängigen Rückgang der Höchstgeschwindigkeit und der insgesamt zurückgelegten Distanz, obwohl sie normal fraßen und etwa denselben Anteil der Zeit in Bewegung waren. Wurde dieselbe niedrige Dosis auf andere Körperzonen appliziert, traten Verhaltensstörungen besonders nach Antennenexposition hervor, welche die zurückgelegte Gesamtstrecke etwa halbierte. Das deutet darauf hin, dass nicht nur die Muskeln, sondern auch die sensorische Verarbeitung und die Fähigkeit der Bienen, auf Umweltreize zu reagieren, beeinträchtigt sind — mit möglichen Folgen für Nahrungsaufnahme, Navigation und Aufgaben im Bienenstock.

Im Inneren der Zellen: gestörte Kalziumfunken bei Bienen und Mäusen

Auf zellulärer Ebene isolierten die Forschenden Skelettmuskelfasern aus Bienelbeinen und versahen sie mit einem fluoreszenten Farbstoff, der aufleuchtet, wenn intrazellulär Kalzium ansteigt. Kurze Expositionen gegenüber steigenden Konzentrationen von Cyantraniliprole lösten zunehmend größere Kalziumausbrüche aus, und bei der höchsten Konzentration zogen sich einige Zellen abnormal zusammen. Das Team prüfte dann, ob eine ähnliche Störung bei Säugetieren auftritt. Sie führten parallele Experimente an erwachsenen Mausmuskelfasern durch, einschließlich Fasern aus einer Mauslinie mit einer Mutation, die eine menschliche Erkrankung namens maligne Hyperthermie nachahmt und die Muskeln ungewöhnlich empfindlich gegenüber Auslösern macht. In diesen Mauszellen verursachten sowohl Cyantraniliprole als auch das ältere Chlorantraniliprole Kalziumanstiege und in den mutierten Fasern starke Kontrakturen. Obwohl höhere Konzentrationen nötig waren als bei Bienen, war der zentrale Effekt — anarchische Kalziumfreisetzung aus internen Speichern — in beiden Arten derselbe.

Was das für das Risiko bedeutet

Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass Cyantraniliprole gefährlicher für Bienen ist, als es gängige Standardtests nahelegen, die sich auf eine einzige, relativ unempfindliche Expositionsstelle und vorwiegend auf Todesfälle konzentrieren. Selbst kurzzeitiger Kontakt kann das intrazelluläre Kalziumkontrollsystem der Bienen heimlich schädigen, was zu schwächerer Bewegung führt und wahrscheinlich lebenswichtige Aufgaben beeinträchtigt, lange bevor Individuen sterben. Die Beobachtung, dass ähnliche Kalziumstörungen in Mausmuskeln auftreten — insbesondere in einem Modell einer vererbten menschlichen Muskelerkrankung — wirft Fragen zur Sicherheit dieser Verbindungen für Säugetiere auf, die Mutationen in demselben Kanaltyp tragen. Die Autorinnen und Autoren plädieren dafür, anthranilsäurebasierte Diamide neu zu bewerten, mit realistischeren Expositionswegen und verstärktem Augenmerk auf subtile Verhaltensänderungen sowie auf gefährdete Menschengruppen und Tierpopulationen.

Zitation: Charreton, M., Mutterer, J., Pélissier, M. et al. Intracellular calcium handling dysfunction contributes to behavioural deficits leading to mortality of honey bees after acute contact exposure to the insecticide cyantraniliprole. Sci Rep 16, 13281 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43110-w

Schlüsselwörter: Honigbiene, Insektizid, Cyantraniliprole, Kalziumsignalisierung, Bestäubergesundheit