Die Luftqualität beeinflusst die frühe Gehirnentwicklung

Eine schlechte Luftqualität beeinflusst offenbar die Entwicklung des menschlichen Gehirns auf negative Weise, wie eine neue Studie verdeutlicht.

Forscher der University of California in Davis haben einen Zusammenhang zwischen verkehrsbedingter Luftverschmutzung und einem erhöhten Risiko für Veränderungen der Gehirnentwicklung gefunden, die für neurologische Entwicklungsstörungen relevant sind. Ihre auf Nagetiermodellen basierende Studie bestätigt frühere epidemiologische Beweise, die diesen Zusammenhang belegen.

Während die Luftverschmutzung seit langem ein Problem für die Gesundheit der Lunge und des Herz-Kreislauf-Systems darstellt, haben Wissenschaftler erst in den letzten zehn Jahren ihre Aufmerksamkeit auf ihre Auswirkungen auf das Gehirn gerichtet, sagte die kürzlich veröffentlichte Toxikologin Pamela Lein von UC Davis, leitende Autorin der Studie in translationaler Psychiatrie.

Die Forscher hatten zuvor Zusammenhänge zwischen der Nähe zu stark befahrenen Straßen und neurologischen Entwicklungsstörungen wie Autismus dokumentiert, aber präklinische Daten, die auf Echtzeit-Expositionen gegenüber verkehrsbedingter Luftverschmutzung basierten, waren kaum bis gar nicht vorhanden.

Lein arbeitete mit dem Atmosphärenforscher Anthony Wexler von UC Davis und der Erstautorin Kelley Patten, einer Doktorandin der UC Davis-Graduiertengruppe für Pharmakologie und Toxikologie, zusammen, um einen neuartigen Ansatz zur Untersuchung der Auswirkungen verkehrsbedingter Luftverschmutzung in Echtzeit zu entwickeln. Sie errichteten ein Vivarium in der Nähe eines Verkehrstunnels in Nordkalifornien, um die Erfahrung des Menschen in einem Nagetiermodell so genau wie möglich nachzuahmen.

„Dieser Ansatz war ein kreativer Weg, um die Frage zu beantworten, welche Auswirkungen die Luftverschmutzung auf das Gehirn hat, wenn keine störenden Faktoren wie sozioökonomische Einflüsse, Ernährung usw. vorliegen“, sagte Lein. „Es ist wichtig zu wissen, ob das Leben in der Nähe dieser Straßen ein erhebliches Risiko für das sich entwickelnde menschliche Gehirn darstellt.“

„Wenn dies der Fall ist“, fährt Lein fort, „können Wissenschaftler anfällige Personen wie schwangere Frauen – insbesondere diejenigen, bei denen bereits bei einem Kind eine neurologische Entwicklungsstörung diagnostiziert wurde – warnen, geeignete Vorsichtsmaßnahmen zu treffen, um die Risiken für die Gesundheit des Gehirns ihres Kindes zu minimieren.“

Frühe Expositionsergebnisse

Die Forscher verglichen das Gehirn von Rattenbabies, die verkehrsbedingter Luftverschmutzung ausgesetzt waren, mit denen von gefilterter Luft. Beide Luftquellen wurden in Echtzeit aus dem Tunnel gezogen.

Sie fanden abnormales Wachstum und erhöhte Neuroinflammation im Gehirn von Tieren, die Luftverschmutzung ausgesetzt waren. Dies deutet darauf hin, dass die Exposition gegenüber Luftverschmutzung während kritischer Entwicklungsperioden das Risiko für Veränderungen im sich entwickelnden Gehirn erhöhen kann, die mit neurologischen Entwicklungsstörungen verbunden sind.

„Was wir gesehen haben, sind subtile Veränderungen“, sagte Patten. „Wir sehen diese Auswirkungen jedoch bei Luftverschmutzung, die innerhalb der gesetzlichen Grenzen liegt. Vor dem Hintergrund anderer umweltbedingter und genetischer Risikofaktoren beim Menschen kann dies einen stärkeren Effekt haben. Diese Exposition enthält auch sehr feine Partikel, die derzeit nicht reguliert sind.“

In einer separaten Studie verlängerte Patten diese Exposition um 14 Monate, um die längerfristigen Auswirkungen der verkehrsbedingten Luftverschmutzung zu untersuchen, und schreibt diese Ergebnisse derzeit auf.

Das Team ist auch daran interessiert, welche Komponente der verkehrsbedingten Luftverschmutzung die neurologischen Entwicklungsergebnisse beeinflusst.

Wenn sie die Schuldigen identifizieren können, können Wissenschaftler sich an den Gesetzgeber wenden, um wissenschaftlich fundierte Vorschriften zum Schutz des sich entwickelnden menschlichen Gehirns zu entwickeln.

Teamarbeit

Der Atmosphärenforscher und Co-Autor von UC Davis, Keith Bein, sagte, dass der schwierigste Aspekt bei der Untersuchung der gesundheitlichen Auswirkungen der Luftverschmutzung darin bestehen könnte, zu wiederholen, wie, wann und was Menschen während ihres gesamten Lebens ausgesetzt sind.

Um dies zu bewältigen, sind kreatives Denken und ein multidisziplinäres Forscherteam erforderlich, darunter Expositionsingenieure, Atmosphärenforscher, Toxikologen, Biologen, Verhaltensforscher und Tierpflegespezialisten.

„Wir haben es geschafft, ein einzigartiges und talentiertes Team aufzubauen und unsere gebaute Umgebung zu nutzen, um uns näher als bisher an die Erreichung dieser Ziele heranzuführen“, sagte Bein. „Diese Art von Anstrengungen sind zunehmend erforderlich, um das Feld weiter voranzutreiben und damit politische Entscheidungsträger und Interessengruppen darüber zu informieren, wie die menschliche Gesundheit am besten geschützt werden kann.“

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