Ultrafeinstaub-Studie: Rund 2 Millionen vorzeitige Todesfälle weltweit

HERZMEDIZIN: Was sind aus Ihrer Sicht für die Kardiologie die wichtigsten Erkenntnisse aus der Arbeit?

Münzel: Zum ersten Mal überhaupt haben wir eine belastbare, hochauflösende globale Schätzung: 1,99 Millionen vorzeitige Todesfälle pro Jahr durch ultrafeine Partikel, mit einem 95-%-Konfidenzintervall von 0,81 bis 3,89 Millionen. Das sind rund 5 % aller Todesfälle durch nicht-übertragbare Krankheiten weltweit. Und für uns in der Kardiologie ist die entscheidende Zahl: Etwa die Hälfte dieser Todesfälle geht auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen zurück. Das war in dieser Klarheit bislang nicht quantifiziert.

HERZMEDIZIN: Wie ist Ultrafeinstaub definiert und worin unterscheidet er sich von anderen Feinstaub-Partikeln?

Münzel: Die Unterscheidung richtet sich primär nach der Partikelgröße, die wiederum unterschiedliche physikalische und biologische Eigenschaften mit sich bringt. Der Feinstaub PM2,5 bezeichnet beispielsweise Feinstaubpartikel mit einem Durchmesser von maximal 2,5 Mikrometern. Ultrafeine Partikel, kurz UFP, sind die kleinste Fraktion des Feinstaubs mit einem Durchmesser kleiner als 100 Nanometer. Anders als PM2,5, für das es in der EU und den USA gesetzliche Grenzwerte gibt, ist UFP bis heute überhaupt nicht reguliert. Das Tückische: UFP tragen kaum zur Feinstaubmasse bei, besitzen aber wegen ihrer geringen Größe eine enorm große Oberfläche im Verhältnis zu ihrer Masse. Dadurch dringen sie tief in die Lunge ein, überwinden die Atemwegsbarriere und gelangen über die Blutbahn und sogar über die Riechschleimhaut direkt ins Gehirn. Das unterscheidet sie fundamental von den größeren Partikeln, die wir bislang im Blick hatten.

HERZMEDIZIN: Wie wurden die globale UFP-Belastung und die damit verbundenen Todesfallzahlen berechnet?

Münzel: Das Team um Jos Lelieveld hat Satellitendaten, Landnutzungsinformationen und Messdaten aus 155 Orten weltweit mit maschinellem Lernen kombiniert. Damit ließ sich die langfristige UFP-Belastung erstmals mit einer Auflösung von einem Kilometer für die Jahre 2010 bis 2019 abbilden. In Städten liegen die mittleren Jahreskonzentrationen typischerweise zwischen 10.000 und 30.000 Partikeln pro Kubikzentimeter. Auf Basis einer Meta-Analyse großer Kohortenstudien aus Europa und Nordamerika haben wir dann ein Sterblichkeits-Risikoverhältnis abgeleitet und mit diesen Expositionsdaten verknüpft. Ergebnis: eine Sterblichkeitsdichte von 35,7 je 100.000 Einwohner und Jahr in Europa, 27,4 je 100.000 in Nordamerika – mit besonders hoher Belastung in Süd- und Osteuropa. Weltweit entfallen rund 91 % der UFP-bedingten Todesfälle auf Stadtgebiete.

HERZMEDIZIN: Sie sagten, dass geschätzt etwa die Hälfte der vorzeitigen Todesfälle auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen zurückgehen. Welche Mechanismen könnten diesen Zusammenhang erklären?

Münzel: Weil UFP über die Lunge direkt in die Blutbahn übertreten können, lösen sie systemischen oxidativen Stress und eine Endotheldysfunktion aus, also eine Funktionsstörung der Gefäßinnenwand. Das begünstigt Arteriosklerose und steht im Zusammenhang mit Bluthochdruck, Diabetes, Herzinsuffizienz, Herzinfarkt und einer beeinträchtigten Durchblutung der kleinen Herzkranzgefäße. In unseren eigenen tierexperimentellen und humanen Arbeiten sehen wir zusätzlich Effekte auf Herzfunktion und Zellstoffwechsel bis hin zur Schädigung der Mitochondrien, also der Kraftwerke der Zelle. Besonders alarmierend finde ich, dass UFP die natürlichen Schutzbarrieren des Körpers umgeht und direkt ins Blut und sogar ins Gehirn gelangen kann.

HERZMEDIZIN: Woher stammt der Ultrafeinstaub und welche Ansatzpunkte für die Prävention könnten sich daraus ergeben?

Münzel: Unsere Analyse zeigt, dass die Partikel in belasteten Regionen überwiegend aus typischen Verbrennungsprodukten bestehen, vor allem Ruß und organischem Kohlenstoff. Weltweit gehen rund 75 % der Belastung auf fossile Brennstoffe zurück, in Ländern mit hohem Einkommen sind es sogar über 90 %. In einkommensschwächeren Ländern kommt zusätzlich das häusliche Verbrennen von Holz hinzu. Die Hauptquellen sind also Verkehr, Industrie und Energieerzeugung. Das sind zugleich die Hebel, an denen Politik ansetzen kann.

HERZMEDIZIN: Lassen sich aus den Studiendaten sinnvolle Grenzwerte ableiten?

Münzel: Unsere Modellierung zeigt, dass ein Grenzwert von 5.000 Partikeln pro Kubikzentimeter im Jahresmittel die weltweite Übersterblichkeit durch Ultrafeinstaub um etwa 45 % senken könnte. Das ist eine enorme Zahl für eine einzige regulatorische Maßnahme. WHO und EU stufen UFP inzwischen als „Schadstoff von neu aufkommender Bedeutung“ ein. Aus meiner Sicht als Kardiologe ist das längst überfällig.

HERZMEDIZIN: Was raten Sie Patientinnen und Patienten mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen angesichts der Studienergebnisse?

Münzel: Zunächst: Niemand kann sich der Belastung allein durch individuelles Verhalten entziehen, dafür braucht es Regulierung. Aber wer in stark befahrenen Straßen oder Innenstädten lebt, kann die eigene Exposition reduzieren – etwa durch Lüftungszeiten abseits der Hauptverkehrszeiten, Innenraumfilter oder Abstand zu stark befahrenen Straßen bei Sport im Freien. Für Menschen mit bestehender Herz-Kreislauf-Erkrankung ist das kein kosmetisches Detail, sondern ein relevanter Risikofaktor, den wir in der Prävention bislang zu wenig berücksichtigt haben.

HERZMEDIZIN: Was ist Ihre zentrale Botschaft an die Gesundheitspolitik?

Münzel: Luftreinhaltung ist Herzschutz. Rund die Hälfte der weltweit durch Ultrafeinstaub verursachten Todesfälle geht auf Herz-Kreislauf-Erkrankungen zurück. Das ist eine Größenordnung, die wir in der kardiovaskulären Prävention nicht ignorieren dürfen. Wir brauchen dringend verbindliche Grenzwerte und eine routinemäßige Überwachung von Ultrafeinstaub, so wie es sie längst für Feinstaub gibt.

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