Feinstaub kann zu Depressionen, Angst und kognitivem Leistungsabfall führen

06.07.2011

Nach einer Langzeitaussetzung von Mäusen an hohen Feinstaubkonzentrationen, wie sie in manchen Städten zu finden sind, zeigten sich auch morphologische Veränderungen am Hippocampus

Das Leben in den Städten kann gefährlich sein, wo die Konzentration von Feinstaub hoch ist, der durch den Straßenverkehr, in Hafenstädten aber auch durch den Schiffsverkehr entsteht (Trotz neuer Richtlinien: Schiffsabgase belasten die Umwelt stark). Wie Studien gezeigt haben, führt das Einatmen von größeren Mengen an Feinstaub zu Atemwegserkrankungen, Lungenkrebs oder Herzkreislauferkrankungen und trägt damit zu einer Verkürzung der Lebenszeit bei. Besonders gefährdet sind kleine Kinder, weil die Luft unten stärker belastet ist, aber auch Menschen, die aufgrund körperlicher Anstrengung bei der Arbeit, beim Sport oder beim Radfahren tief inhalieren.

Schon letztes Jahr wurde in einer Studie von US-Wissenschaftlern an Versuchen mit Ratten nachgewiesen, dass Feinstaub bis zu einer Größe von 200 Nanometern, wenn regelmäßig er eingeatmet wird oder direkt in das Gehirn gelangt, Neuronen und Gliazellen schädigt. Wissenschaftler der Ohio State University bestätigen diesen Verdacht in einer Studie, die in der Zeitschrift Molecular Psychiatry erschienen ist. Für ihre Untersuchungen setzten sie Mäuse 10 Monate lang Feinstaub mit einer Größe bis 2,5 Mikrometer (Feinfraktion oder PM2,5) aus, eine Vergleichsgruppe atmete gefilterte Luft.

Da viele Menschen ihr ganzes Leben lang hohen Feinstaubkonzentrationen ausgesetzt sind, aber die Langzeitwirkungen schwer zu eruieren sind und deswegen die gesundheitlichen Risiken neben den bekannten Folgen noch unbekannt sein können, legte man bei den Mäusen eine relativ zur Lebensdauer lange Aussetzung zugrunde, um die Auswirkungen auf das zentrale Nervensystem herauszufinden. Und weil der für die Gedächtnisbildung wichtige Hippocampus besonders empfindlich für Entzündungen ist, da es dort viele Rezeptoren für Zytokine wie für Interleukine und den Tumornekrosefaktor-α (TNF-α) gibt, gingen die Wissenschaftler von der Vermutung aus, dass die Folgen der Aussetzung an Feinstaub sich hier wahrscheinlich stärker als in anderen Arealen zeigen. Möglich wäre eine Verstärkung von Krankheiten wie Alzheimer, aber auch ein Zusammenhang mit Depression, affektiven Störungen sowie Gedächtnis- und Lernstörungen.

Um diese Hypothese zu überprüfen, wurden die männlichen Mäuse, die während der zehn Monate an fünf Tagen der Woche jeweils sechs Stunden einer Feinstaubkonzentration von 94,38 und normalisiert über den Tag von 16,85 µg m-3 ausgesetzt waren, anschließend einer Reihe von Verhaltenstests unterzogen, mit denen sensorische Reaktionsfähigkeit, motorische Fähigkeiten, Symptome von Angst und Depression sowie Anzeichen Gedächtnis- und Lernstörungen festgestellt werden konnten. Dann wurden sie noch einen Monat länger der Feinstaubkonzentration ausgesetzt und schließlich getötet, um ihre Gehirne zu sezieren.

Keine Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen gab es etwa im Hinblick auf Körpergröße, Muskeltonus, sensomotorische Reaktionen, motorische Leistungen oder Herz- und Lungenfunktionen. Beim räumlichen Lernen, getestet in einem Labyrinth, waren die PM2,5-Mäuse jedoch ebenso beeinträchtigt wie beim räumlichen Gedächtnis. Sie lernten zudem insgesamt schlechter. Anhand eines Schwimmtests zeigte sich, dass sie schneller im Verhalten Verzweiflung erkennen ließen, woraus man auf Depressionen schließt. In einem von zwei Tests waren sie auch ängstlicher. Die Cytokin- und TNF-α- sowie die HO1-Expression war höher, was auf erhöhte Entzündungen hinweist. Im Hippocampus waren einige Unterschiede im CA1 und CA3-Bereich zu erkennen.

Unterschiede bei den pyramidalen Dendriten in den CA1- und CA3-Regionen des Hippocamus (links: normale Mäuse, rechts: Mäuse, die dem Feinstaub ausgesetzt waren). Bild: Fonken et al.

Kognitive Behinderungen und Depression würden, so die Wissenschaftler, miteinander einhergehen und seien verbunden mit Änderungen im Hippocampus. Das habe man bei Menschen und Nagetieren in anderen Studien erkennen können. Es gebe auch Hinwiese darauf, dass die Belastung durch Luftverschmutzung mit einem erhöhten Asthma-Risiko und Verhaltensänderungen einhergehe. Aus ihrer Studie ergebe sich, dass eine anhaltende Aussetzung an Feinstaubkonzentrationen, wie sie für manche Städte besonders in den Dritten Welt oder in China und Indien typisch seien, zu "Neuroinflammation, Veränderungen im Hippocampus, Verhaltensveränderungen und abnehmenden kognitiven Fähigkeiten" bei Mäusen führen können. Zu vermuten ist, dass dies bei Menschen auch der Fall ist. Die Neurowissenschaftlerin und Lead-Autorin Laura Fonken fasst die Implikationen der Studie so zusammen:

"Die Ergebnisse legen nahe, dass längere Aussetzung an verschmutzte Luft sichtbare negative Auswirkungen auf das Gehirn haben kann, die zu einer Reihe von gesundheitlichen Problemen führen können. Das kann wichtige und beunruhigende Implikationen für Menschen haben, die in städtischen, durch Luftverschmutzung belasteten Gebieten überall auf der Welt leben."

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