Laut einer neuen Studie unter der Leitung der Harvard T.H. Chan School of Public Health wurde bei Schwangeren eine Verbindung zwischen der Belastung durch Feinstaub (PM2,5) und veränderten Immunreaktionen festgestellt, die zu negativen Geburtsergebnissen führen können. Die Studie ist die erste, die den Zusammenhang zwischen PM2,5 und der Gesundheit von Mutter und Fötus auf der Ebene einzelner Zellen untersucht und das Gesundheitsrisiko der PM2,5-Belastung für Schwangere aufzeigt. Die Studie wurde in Science Advances veröffentlicht.
„Diese Studie stellt einen wesentlichen Fortschritt im Verständnis der biologischen Wege dar, über die sich die PM2,5-Exposition auf die Schwangerschaft, die Gesundheit der Mutter und die Entwicklung des Fötus auswirkt. Ihre fortschrittliche Methodik stellt eine bedeutende Innovation für die Untersuchung von Immunreaktionen auf Umweltexpositionen dar“, so der korrespondierende Autor Kari Nadeau, John Rock Professor für Klima- und Bevölkerungsstudien und Vorsitzender der Abteilung für Umweltgesundheit. Frühere Untersuchungen haben Zusammenhänge zwischen der Exposition gegenüber PM2,5 und gesundheitlichen Komplikationen bei Müttern und Kindern festgestellt, darunter Präeklampsie, niedriges Geburtsgewicht und Entwicklungsverzögerungen in der frühen Kindheit.
Luftverschmutzung für schwangere Frauen minimieren
Um diese Zusammenhänge auf zellulärer Ebene zu verstehen, verwendeten die Forscher von der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde gesammelte Luftqualitätsdaten, um die durchschnittliche PM2,5-Exposition der Studienteilnehmer zu berechnen. Die Teilnehmerinnen waren sowohl nicht-schwangere Frauen als auch Frauen in der 20. Schwangerschaftswoche. Die Forscher verwendeten dann eine innovative Technologie, um zu verstehen, wie die Verschmutzung die DNA der einzelnen Zellen der Teilnehmer veränderte. In jeder Zelle konnten sie Veränderungen an Histonen abbilden, jenen Proteinen, die die Freisetzung von Zytokinen steuern – Proteine, die Entzündungen im Körper kontrollieren und sich auf die Schwangerschaft auswirken können.
Die Studie ergab, dass die PM2,5-Exposition die Histonprofile schwangerer Frauen beeinflussen kann, indem sie das normale Gleichgewicht der Zytokingene stört und zu einer erhöhten Entzündung sowohl bei Frauen als auch bei Föten führt. Bei schwangeren Frauen kann diese erhöhte Entzündung mit negativen Schwangerschaftsergebnissen einhergehen. „Unsere Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, die Luftverschmutzung für schwangere Frauen zu minimieren, um die Gesundheit von Mutter und Fötus zu schützen“, sagte Mitautorin Youn Soo Jung, wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung für Umweltgesundheit. Politische Maßnahmen zur Verbesserung der Luftqualität sowie klinische Leitlinien, die schwangeren Frauen helfen, ihre Schadstoffbelastung zu reduzieren, könnten sich laut den Forschern direkt auf die Verringerung von Schwangerschaftskomplikationen auswirken.
Wie Luftverschmutzung die neurologische Entwicklung von Kindern beeinflusst
Die Belastung durch bestimmte Schadstoffe wie Feinstaub (PM2,5) und Stickoxide (NOx) während der Schwangerschaft und Kindheit wird mit Unterschieden in der Mikrostruktur der weißen Hirnsubstanz in Verbindung gebracht, und einige dieser Auswirkungen halten während der gesamten Adoleszenz an. Dies sind die wichtigsten Schlussfolgerungen einer Studie unter der Leitung des Barcelona Institute for Global Health (ISGlobal), einem von der „la Caixa“-Stiftung unterstützten Zentrum. Die in Environmental Research veröffentlichten Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, die Luftverschmutzung als Problem für die öffentliche Gesundheit anzugehen, insbesondere für Schwangere und Kinder.
Es gibt immer mehr Belege dafür, dass Luftverschmutzung die neurologische Entwicklung von Kindern beeinträchtigt. In aktuellen Studien wurden bildgebende Verfahren eingesetzt, um die Auswirkungen von Luftschadstoffen auf die weiße Substanz des Gehirns zu untersuchen, die eine entscheidende Rolle bei der Verbindung verschiedener Gehirnregionen spielt. Diese Studien waren jedoch insofern begrenzt, als sie nur einen Zeitpunkt betrachteten und die Teilnehmer nicht während ihrer gesamten Kindheit begleiteten.
An der Studie nahmen über 4.000 Teilnehmer teil, die im Rahmen der Generation R-Studie in Rotterdam, Niederlande, seit ihrer Geburt beobachtet wurden. Das Forschungsteam schätzte die Belastung durch 14 verschiedene Luftschadstoffe während der Schwangerschaft und Kindheit auf der Grundlage des Wohnortes der Familien. Bei 1.314 Kindern konnten die Forscher anhand von Daten aus zwei Gehirnscans – einer im Alter von etwa 10 Jahren und einer im Alter von etwa 14 Jahren – Veränderungen in der Mikrostruktur der weißen Substanz untersuchen.
Einige Auswirkungen bleiben bestehen, andere lassen mit der Zeit nach
Die Analyse ergab, dass die Exposition gegenüber bestimmten Schadstoffen wie Feinstaub (PM2,5) und Stickoxiden (NOx) mit Unterschieden in der Entwicklung der weißen Substanz im Gehirn zusammenhängt. Insbesondere wurde eine höhere Belastung durch PM2,5 während der Schwangerschaft und eine höhere Belastung durch PM2,5, PM10, PM2,5-10 und NOx während der Kindheit mit niedrigeren Werten einer Messgröße namens fraktionierte Anisotropie in Verbindung gebracht, die misst, wie Wassermoleküle im Gehirn diffundieren. In reiferen Gehirnen fließt das Wasser eher in eine Richtung als in alle Richtungen, was zu höheren Werten für diesen Marker führt. Dieser Zusammenhang hielt während der gesamten Adoleszenz an (d. h. er wurde auch beim zweiten Scan beobachtet), was auf eine langfristige Auswirkung der Luftverschmutzung auf die Gehirnentwicklung hindeutet. Jede Zunahme der Luftverschmutzung entsprach einer Verzögerung von mehr als fünf Monaten bei der Entwicklung der fraktionierten Anisotropie.
Die Studie ergab außerdem, dass einige Schadstoffe mit Veränderungen bei einem anderen Maß für die weiße Substanz, der sogenannten mittleren Diffusivität, in Verbindung gebracht wurden. Diese spiegelt die Integrität der weißen Substanz wider und nimmt tendenziell mit zunehmender Reife des Gehirns ab. Eine höhere Belastung durch Schadstoffe wie Silizium in Feinstaub (PM2,5) während der Schwangerschaft war mit einer anfänglich höheren mittleren Diffusivität verbunden, die dann mit zunehmendem Alter der Kinder schneller abnahm. Dies deutet darauf hin, dass einige Auswirkungen der Luftverschmutzung mit der Zeit nachlassen können.
Insgesamt deutet die Studie darauf hin, dass die Belastung durch Luftverschmutzung sowohl während der Schwangerschaft als auch in der frühen Kindheit dauerhafte Auswirkungen auf die weiße Substanz des Gehirns haben kann. Wichtig ist, dass diese Ergebnisse bei Kindern vorlagen, die PM2,5– und PM10-Konzentrationen ausgesetzt waren, die über den derzeit von der WHO empfohlenen Höchstwerten, aber unter den derzeit von der Europäischen Union empfohlenen Höchstwerten lagen. Diese unterstützt die Notwendigkeit strengerer europäischer Richtlinien zur Luftverschmutzung, die laut den Forschern voraussichtlich bald vom Europäischen Parlament verabschiedet werden.
