COPD: Neue Zusammenhänge zwischen genetischem Risiko und Schadstoffexposition in der Kindheit entdeckt

Während die Chronisch-obstruktive Lungenerkrankung (COPD) bei älteren Menschen auftritt und vor allem mit Rauchen assoziiert wird, liegen die Ursachen der Erkrankung möglicherweise Jahrzehnte früher: in der Lungenentwicklung während der Kindheit. Davon gehen die Autoren einer neuen Studie aus.

Deren Ergebnisse präsentierte die Schweizerin Dr. Carla da Silva Sena im Namen ihrer Koautoren beim diesjährigen Kongress der European Respiratory Society (ERS) in Barcelona (Spanien). Die Untersuchung deutet darauf hin, dass Babys mit einem höheren genetischen Risiko für COPD zwischen Geburt und dem sechsten Lebensjahr ein verringertes Lungenfunktionswachstum aufweisen. Die macht sie möglicherweise anfälliger für die Entwicklung einer COPD.

Die Wissenschaftler beobachteten dieses Muster jedoch nur bei Kindern, die dauerhaft einem höheren Ausmaß von Luftverschmutzung ausgesetzt waren.

BILD-Kohorte: Genetische und Umweltfaktoren in der frühen Kindheit

Da Silva Sena – tätig am Universitäts-Kinderspital Basel (UKBB), der Universität Basel und dem Universitätsspital Bern (Schweiz) – erklärte auf dem Kongress im Namen ihrer Koautoren: „COPD entsteht durch ein Zusammenspiel genetischer Faktoren und Umwelteinflüsse im Laufe des Lebens, was zu einem beschleunigten Rückgang der Lungenfunktion führt. Obwohl COPD häufig mit Rauchen in Verbindung gebracht wird, deuten immer mehr Hinweise darauf hin, dass auch genetische und Umweltfaktoren in der frühen Kindheit, insbesondere während der Lungenentwicklung im Säuglings- und Kindesalter, zur Entstehung der Erkrankung beitragen können.“

Die Medizinerin und ihre Kollegen gehen davon aus, dass eine COPD auf frühkindlich festgelegte Entwicklungspfade der Lungenfunktion zurückzuführen sein kann. So könne sich beispielsweise eine COPD entwickeln, weil die Lunge in der Kindheit ihr volles Wachstumspotenzial nicht erreicht oder weil die Lungenfunktion später schneller als erwartet abnimmt. Die Untersuchung dieser Entwicklungspfade von den frühesten Lebensphasen an sei entscheidend für das Verständnis der Entstehung von COPD, betonte da Silva Sena.

Die Studie umfasste 484 Kinder aus der BILD-Kohorte (Basel Bern Infant Lung Development). Diese laufende Schweizer Geburtskohortenstudie begleitet Kinder, die in den Jahren 1999 bis 2020 geboren wurden.

Feststellung der Lungenfunktion im Säuglingsalter und nach sechs Jahren

Im ersten Lebensmonat beurteilte man die Lungenfunktion der Kinder mit dem Atemzugvolumentest für Säuglinge, im Alter von sechs Jahren dann mittels Spirometrie. Die Forscher schätzten die Belastung jedes Kindes durch Luftverschmutzung im Freien, etwa durch Feinstaub (PM_2,5) und Stickstoffdioxid (NO₂), von der Geburt bis zum sechsten Lebensjahr.

Zusätzlich sammelten die Wissenschaftler genetische Informationen aus Blutproben der Kinder. Man untersuchte, ob der polygene Risikoscore für COPD (ermittelt in Studien an erwachsenen COPD-Patienten) einen Einfluss auf die Entwicklung der Lungenfunktion bei gesunden Neugeborenen hat, noch bevor Symptome auftreten.

COPD und kindliche Lungenfunktion: Zusammenhang in Gebieten mit der höchsten Feinstaubbelastung

Die Forscher stellten fest, dass dieses genetische Risiko für die Entwicklung einer COPD mit einer geringeren Zunahme der Lungenfunktion bei Kindern zwischen Geburt und dem Alter von sechs Jahren einherging. Allerdings beschränkte sich diese Beobachtung auf Kinder, die in Gebieten mit der höchsten PM_2,5-Belastung (durchschnittlich 15,3 μg/m³) aufwuchsen. Bei Kindern aus Gebieten mit geringerer Luftverschmutzung fiel dieser Effekt deutlich schwächer aus. Die Forscher stellten einen ähnlichen Zusammenhang zwischen dem Lungenfunktionswachstum und höheren NO₂-Werten (durchschnittlich 28,3 μg/m³) fest.

„Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass manche Babys mit einem höheren genetischen Risiko für COPD geboren werden und dass sich dieses Risiko bereits im frühen Kindesalter in Unterschieden im Lungenfunktionswachstum bemerkbar machen kann – jedoch nur bei Kindern, die in Gebieten mit höherer Luftverschmutzung aufwachsen“, fasste da Silva Sena zusammen.

Diese Studie liefere weitere Belege dafür, dass die frühkindliche Umwelt einen wichtigen Einfluss auf die Lungengesundheit hat – nicht nur bei Kindern mit bereits bestehenden Atemproblemen, sondern möglicherweise auch auf die Lungenentwicklung scheinbar gesunder Kinder. Die Untersuchung bekräftigt, dass der Schutz der Luftqualität in der frühen Kindheit der langfristigen Gesundheit von Kindern zugutekommen kann.

Die Forschenden planen, die für die aktuelle Untersuchung beobachteten Kinder bis ins Jugend- und Erwachsenenalter zu begleiten, um zu beobachten, ob die festgestellten Unterschiede in der Lungenfunktion bestehen bleiben oder sich im Laufe der Zeit verstärken.

Einschränkungen der Aussagekraft der Studie

Eine Einschränkung der Studie besteht laut den Autoren darin, dass für Säuglinge und Schulkinder nicht derselbe Lungenfunktionstest verwendet werden kann. Um dieses Problem zu umgehen, nutzten die Forschenden statistische Verfahren, um die Ergebnisse der verschiedenen Tests vergleichbar zu machen. Die Studie basierte zudem auf einem genetischen Risikoscore, der auf Grundlage von Populationen europäischer Abstammung entwickelt wurde. Daher sind die Ergebnisse möglicherweise nicht direkt auf Kinder anderer Herkunft übertragbar.

Die Umweltepidemiologin Prof. Barbara Hoffmann forscht an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf schwerpunktmäßig zu akuten und chronischen Auswirkungen von Luftverschmutzung auf die kardiopulmonale Gesundheit und ist Vorsitzende des Advocacy Council der ERS resümiert: „Diese Studie deckt einen genetischen Risikofaktor für COPD auf, der erst sichtbar wurde, als die Auswirkungen der Luftverschmutzung auf scheinbar gesunde Kinder untersucht wurden. Sie zeigt, wie Gene und Umwelt in den frühen Lebensjahren zusammenwirken und Kinder so für Lungenerkrankungen im späteren Leben prägen können.“

Nach Auffassung Hoffmann passen die Ergebnisse zu einem umfassenderen Wandel im Verständnis der COPD, der sich in einem Report der „Lancet Commission on COPD“ von 2022 widerspiegelt. „Diese [Lancet Commission] argumentierte, dass COPD durch Risikofaktoren im gesamten Lebensverlauf beeinflusst wird und nicht nur durch Rauchen im Erwachsenenalter. Dies könnte erklären, warum COPD auch bei Nichtrauchern auftreten kann“, erklärt die Wissenschaftlerin und ergänzt: „Angesichts der potenziellen langfristigen Vorteile für die Lungenentwicklung von Kindern stärkt diese Studie die Argumente für Maßnahmen zur Reinhaltung der Luft. Luftverschmutzung lässt sich, anders als genetische Risiken, durch geeignete politische Maßnahmen und Regulierungen bekämpfen.“ (ac/BIERMANN)