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Feinstaub schadet dem Denkvermögen

Schon eine relativ geringe Luftverschmutzung senkt die kognitiven Leistungen messbar

Gehirn
Luftverschmutzung durch Feinstaub verringert die kognitiven Leistungen – und das schon bei relativ geringer Belastung. © NLshop/ Getty images

Messbarer Effekt: Feinstaub schadet nicht nur der Lunge und dem Herzen, er beeinträchtigt auch die geistigen Leistungen, wie eine Studie mit rund 50.000 Teilnehmenden bestätigt. Schon bei geringen längerfristigen Feinstaub-Belastungen zeigten sie messbare Defizite in kognitiven Tests. Ursache dafür ist offenbar eine direkte Wirkung der ultrafeinen Partikel auf das Gehirn, wie die Forschenden herausfanden. Dies liefert erstmals mehr Klarheit über die Art der Schadwirkung.

Schon länger ist bekannt, dass Feinstaub der Gesundheit schadet und weltweit für Millionen vorzeitige Todesfälle durch Lungen- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen verantwortlich ist. Zusätzlich stehen die ultrafeinen Partikel des Feinstaubs jedoch im Verdacht, auch das Gehirn zu schädigen und kognitive Defizite sowie Demenzen zu fördern. Die Indizien dafür stammten bisher aber primär aus Ballungsräumen mit extrem hoher Luftverschmutzung wie in China oder Mexiko.

Zudem blieb bisher unklar, ob das Gehirn direkt durch die Feinstaubpartikel geschädigt wird oder nur indirekt, beispielsweise durch eine verringerte Durchblutung oder chronische Entzündungen der Gefäße oder Lunge.

Kann schon eine geringe Belastung schaden?

Um mehr Klarheit zu schaffen, haben Benjamin Aretz von der Universität Rostock und seine Kollegen in einer großangelegten Studie erstmals auch den möglichen kognitiven Effekt von Feinstaub bei Menschen mit einer vergleichsweise geringeren Belastung untersucht. Dafür werteten sie die Daten von knapp 50.000 Menschen aus dem Nordosten der Niederlande aus, die an einer Langzeitstudie teilgenommen hatten. „Diese Provinzen waren für uns deshalb so interessant, weil die Feinstaubbelastung dort verhältnismäßig gering ausfällt“, erklärt Aretz.

An den Wohnorten der Teilnehmenden wurden zwischen 9,3 und 20 Mikrogramm Feinstaub bis zu 2,5 Mikrometern Partikelgröße pro Kubikmeter Luft gemessen. Damit liegt diese Belastung deutlich unter dem EU-Grenzwert von 25. Die Weltgesundheitsorganisation WHO hat dagegen im Jahr 2021 ihre Empfehlung von früher zehn auf jetzt nur noch fünf Mikrogramm pro Kubikmeter im Jahresmittel verschärft.

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Bei allen Testpersonen führte das Forschungsteam Messungen der Lungenfunktion durch und unterzog alle Teilnehmenden einem standardisierten Test ihrer kognitiven Leistungen. Außerdem wurden allgemeine Einflussfaktoren Alter, Geschlecht, Rauchen, Vorerkrankungen und Einkommen erfasst.

Kognitive Leistung messbar verringert

Das Ergebnis: „Wir haben festgestellt, dass eine höhere Belastung mit Feinstaub signifikant mit einer langsameren kognitiven Verarbeitung und einem schlechteren Abschneiden in den kognitiven Tests verknüpft war“, berichten Aretz und sein Team. Dabei gab es einen dosisabhängigen Zusammenhang zwischen Luftverschmutzung und geistigen Leistungen: Jedes Mikrogramm Feinstaub mehr in der Luft führte zu einer zweiprozentigen Verlangsamung der Hirnleistung.

Dieses Ergebnis bestätigt nicht nur die schädliche Wirkung von Feinstaub auf das Denkvermögen. Die Studie belegt auch, dass selbst Feinstaubwerte unterhalb der EU-Grenzwerte die Hirnleistung messbar beeinträchtigen. „Höhere Belastungen in anderen Regionen oder Ländern könnten sogar zu noch stärkeren Effekten führen, sollte dieser Dosis-Wirkungs- Zusammenhang nicht-linear sein“, schreiben die Wissenschaftler.

Wirkung
Anteil der direkten und indirekten Feinstaubwirkung an den gesamten kognitiven Effekten. © nach Aretz et al., 2021

Auf direktem Weg ins Gehirn

Aber welcher Mechanismus steckt dahinter? Um das herauszufinden, untersuchten Aretz und sein Team, welche Rolle die Lungenfunktion bei den gemessenen kognitiven Beeinträchtigungen spielt. Denn sie gilt als entscheidendes Indiz für einen indirekten Effekt, bei dem das Gehirn durch Schäden und Entzündungen im Lungengewebe nicht mehr ausreichend mit Blut und Sauerstoff versorgt wird und deshalb schlechter arbeitet.

Die Analysen ergaben jedoch: Die kognitiven Defizite traten auch bei den Testpersonen auf, deren Lungen völlig normal arbeiteten. Demzufolge muss es einen direkten Effekt des Feinstaubs auf das Gehirn geben – und dieser macht sogar den größten Teil der Schadwirkung aus: „Die direkte Wirkung des Feinstaubs ist unseren Berechnungen nach für rund 97 Prozent der kognitiven Leistungseinbußen verantwortlich“, berichten Aretz und seine Kollegen.

Dies bestätigt frühere Studien, nach denen sehr kleine Partikel wie Ultrafeinstaub, metallische Nanopartikel oder Mikroplastik über die Atemwege und das Blut bis ins Gehirn vordringen können – sie sind klein genug, um die Blut-Hirn-Schranke zu passieren. Die Wissenschaftler vermuten, dass der Feinstaub über das Blut oder vielleicht auch den Riechnerv ins Gehirn gelangt.

„Ein ernstzunehmendes Problem“

„Unseres Wissens nach ist unsere Studie damit eine der ersten, die die Bedeutung der direkten und indirekten Route von inhaliertem Feinstaub für die kognitiven Leistungen demonstriert“, konstatieren die Forschenden. Die Ergebnisse seien ein weiterer Beleg dafür, dass Feinstaub neben der Lunge auch das Gehirn und weitere menschliche Organe direkt erreichen und schädigen könne. Diese Form der Luftverschmutzung sei daher ein ernstzunehmendes Problem.

„Politische Maßnahmen sollten daher in Zukunft darauf abzielen, die Luftschadstoffbelastung vor allem in unserem direkten Lebensumfeld zu reduzieren, da wir dort viel Zeit verbringen“, sagt Aretz. Als nächstes sei es nun wichtig zu erforschen, ob und wie das Gehirn vor solchen Einflüssen geschützt werden kann. (Environmental Research, 2021; doi: 10.1016/j.envres.2021.111533)

Quelle: Universität Rostock

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