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Luftverschmutzung

Schadstoffe verursachen Schäden im Gehirn
Luftverschmutzung kann bei länger andauernder Belastung zu physischen Veränderungen im Gehirn, sowie Lern-und Gedächtnisproblemen und sogar zu Depressionen führen, das erbrachten Forschungsergebnisse bei Mäusen.

Während andere Studien die schädlichen Auswirkungen von Luftverschmutzung auf das Herz und die Lungen gezeigt haben, ist diese eine der ersten Langzeitstudien, um die negativen Auswirkungen auf das Gehirn aufzuzeigen, sagte Laura Fonken, Hauptautor der Studie und Doktorand für Neurowissenschaften an der Ohio State University.

“Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass längerer Kontakt mit schadstoffbelasteter Luft zu sichtbaren, negativen Auswirkungen auf das Gehirn führt, was zu einer Vielzahl von gesundheitlichen Problemen führen kann”, sagte Fonken.

“Dies könnte wichtige und beunruhigende Konsequenzen für Menschen auf der ganzen Welt haben, die in belasteten städtischen Gebieten wohnen und arbeiten.”

Die Studie erschien Mitte 2011 in der medizinischen Fachzeitschrift „Molecular Psychiatry“. Für die Studie arbeiteten Fonken und Kollegen vom Ohio State Department für Neurowissenschaften mit Forschern der Universität Davis, vom Herz- und Lungen-Institut zusammen.

Bei früheren Studien an Mäusen stellte die Davis Research Group, der Qinghua Sun, assistierender Professor für Umweltmedizin und Krankenhaushygiene, sowie Sanjay Rajagopalan, Professor für Herz-Kreislauf-Medizin angehörten, fest, dass Feinstaub Entzündungen im ganzen Körper verursacht und zu Bluthochdruck, Diabetes und Fettleibigkeit führen kann. Diese neue Studie zielte darauf ab, ihre Forschung hinsichtlich der Auswirkungen von Luftverschmutzung auf das Gehirn auszudehnen.

“Je mehr wir über die gesundheitlichen Auswirkungen von lang anhaltenden Luftverschmutzung herausfinden, desto mehr Gründe zur Sorge gibt es”, sagte Randy Nelson, Co-Autor der Studie und Professor für Neurowissenschaften und Psychologie an der Ohio State.

In der neuen Studie wurden Mäuse entweder gefilterter Luft oder schadstoffbelasteter Luft für sechs Stunden am Tag ausgesetzt, und das an fünf Tagen in der Woche für 10 Monate – somit fast die Hälfte der Lebensspanne der Mäuse.

Die verschmutzte Luft enthielt Feinstaub, die Art von Verschmutzung, die durch Autos, Fabriken und natürlichen Staub verursacht wird. Die feinen Partikel sind winzig – etwa 2,5 Mikrometer im Durchmesser, oder etwa ein Dreißigstel des durchschnittlichen Durchmessers eines menschlichen Haares. Diese Partikel können bis in tiefe Bereiche der Lunge und anderer Organe des Körpers vordringen.

“Je mehr wir über die gesundheitlichen Auswirkungen von anhaltender Luftverschmutzung herausfinden, desto mehr Gründe zur Sorge gibt es. Diese Studie ist ein weiterer Beweis für die negativen Auswirkungen von Luftverschmutzung auf die Gesundheit.”

Die Feinstaubkonzentration, der die Mäuse ausgesetzt waren, war gleichbedeutend mit dem, was die Menschen in einigen belasteten städtischen Gebieten ausgesetzt werden, so die Forscher.

Nach 10 Monaten Exposition gegenüber der schadstoffbelasteten oder gefilterten Luft führten die Wissenschaftler eine Reihe von Verhaltenstests bei den Versuchstieren durch.

Bei einem Lern- und Gedächtnis-Test wurden die Mäuse in der Mitte einer hell erleuchteten Bühne platziert und bekamen eine Frist von zwei Minuten, um ein Fluchtloch zu finden, das in einen dunklen Kasten führte, wo sie sich wohler fühlen. Dann erhielten sie fünf Tage Training, um das Fluchtloch zu finden. Die Mäuse, die verschmutzte Luft geatmet hatten, brauchten jedoch länger, um zu erlernen, wo sich das Fluchtloch befand. Die Mäuse, die schadstoffbelasteter Luft ausgesetzt waren, erinnerten sich auch bei späteren Prüfungen schlechter daran, wo sich das Fluchtloch befand.

In einem weiteren Experiment wiesen die Mäuse, die schadstoffbelasteter Luft ausgesetzt waren, depressivere Verhaltensweisen auf als die Mäuse, die gefilterte Luft geatmet hatten. Die Mäuse, die schadstoffhaltige Luft eingeatmet hatten, wiesen zusätzlich Anzeichen von verstärkten angstähnlichen Verhaltensweisen in einem der Tests auf, in einem anderen Test jedoch nicht.

Aber wie führt die Luftverschmutzung zu Veränderungen in Lernen, Gedächtnisleistung und Stimmung?

Die Forscher führten Tests durch, die auf den Hippocampus im Gehirn der Mäuse abzielten, um die Antworten zu finden.

“Wir wollten deshalb so genau auf den Hippocampus achten, weil dieses Gehirnareal mit Lernen, Gedächtnis und Depression assoziiert ist”, sagte Fonken, der gemeinsam mit Nelson, Mitglied des Ohio State Institute für Verhaltensmedizin ist.

Die Ergebnisse zeigten deutliche, körperliche Unterschiede im Hippocampus jener Mäuse, die schadstoffbelasteter Luft ausgesetzt waren, im Vergleich zu denen, die ihr nicht ausgesetzt waren.

Die Wissenschaftler untersuchten speziell die Verästelungen, die aus Nervenzellen (oder Neuronen) wachsen und als Dendriten bezeichnet werden. Die Dendriten haben kleine Ansätze, sogenannte Stacheln, die aus ihnen herauswachsen und die Signale von einem Neuron zum anderen übermitteln.

Die Mäuse, die verschmutzter Luft ausgesetzt waren, hatten weniger Stacheln in Teilen des Hippocampus, kürzere Dendriten und eine insgesamt reduziertere Zellekomplexität.

“Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Arten von Veränderungen mit einer verminderten Lern-und Gedächtnisleistung verbunden sind”, sagte Nelson.

In anderen Studien fanden einige der Co-Autoren dieser Studie aus dem Davis-Forschungszentrum, dass chronische Exposition gegenüber Luftverschmutzung ausgedehnte Entzündungen im Körper hervorruft, was mit einer Vielzahl von gesundheitlichen Problemen beim Menschen verbunden ist, einschließlich Depression. Diese neue Studie gab Hinweise darauf, dass diese Low-grade-Entzündung offensichtlich im Hippocampus vorhanden ist.

Bei Mäusen, die schadstoffbelastete Luft geatmet hatten, waren chemische Botenstoffe, die Entzündungen verursachen – sogenannte pro-inflammatorische Zytokine – im Hippocampus aktiver, als bei Mäusen, die gefilterte Luft atmeten.

“Der Hippokampus ist besonders empfindlich gegenüber Schäden, die durch Entzündungen verursacht werden“, sagte Fonken.

“Wir vermuten, dass die systemische Entzündung, die durch das Einatmen von verschmutzter Luft verursacht wird, an das zentrale Nervensystem übermittelt wird.”

Die Studie wurde von den National Institutes of Health unterstützt.

Autor:
Jeff Grabmeier, Ohio State University, Air Pollution linked to Learning and Memory Problems, Depression, Columbus, Ohio, 5. Juli 2011

Übersetzung:
Silvia K. Müller, CSN – Chemical Sensitivity Network

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