Lungenschäden durch giftigen Feinstaub: Anhand von Metabolitenungleichgewicht vorhersagbar

Anomale Konzentrationen von mehr als zwei Dutzend Metaboliten konnten in einer aktuellen Studie zuverlässig vorhersagen, welche Feuerwehrleute, die am 11. September 2001 rund um das World Trade Center in New York City im Einsatz waren, eine Lungenerkrankung entwickelten und welche nicht. 

Laut Forschern könnten die Ergebnisse der Studie zur Entwicklung metabolischer Tests führen, mit denen sich Lungenschäden bei Katastrophenopfern allgemein erkennen ließen, die Feinstaub ausgesetzt sind, der durch Feuer, Rauch und giftige Chemikalien entsteht.

Die Studie liefert laut ihren Autoren den ersten Beweis dafür, dass Bluttests auf Metabolite, die innerhalb von Monaten nach einer solchen Katastrophe durchgeführt werden, bei der Erkennung einer obstruktiven Atemwegserkrankung (OAD) helfen können. Eine solche Analyse könnte auch zur OAD-Diagnose bei den etwa 9000 Feuerwehrleuten beitragen, die 2001 im World Trade Center oder während der Aufräumarbeiten nach deren Einsturz toxischen Chemikalien ausgesetzt waren.

Laut der Leiterin der Studie, Anna Nolan, hofft die Arbeitsgruppe, ein präzises chemisches Profil von Feuerwehrleuten entwickeln zu können, die das höchste Risiko für eine OAD – wie Asthma, chronischer Bronchitis und/oder ein  Emphysem – besitzen, indem sie Flüssigkeitsproben von 9/11-Feuerwehrleuten analysieren, die für die aktuelle Studie nicht untersucht wurden.

Wie Nola erklärt, zeigen die Ergebnisse ihrer Arbeitsgruppe die Möglichkeit auf, dass die Korrektur metabolischer Ungleichgewichte – durch Ernährungsumstellungen oder Nahrungsergänzungen – den Verlust der Lungenfunktion verhindern oder sogar rückgängig machen könnte. Das Team hat bereits Pläne, eine kalorienarme Mittelmeerdiät zu testen, die dafür bekannt sei, dass sie Stoffwechselprodukte des Körpers wieder in Balance bringen könne.

Laut Nolan haben frühere Untersuchungen gezeigt, dass fast jeder zehnte Feuerwehrmann, der 2001 am World Trade Center Staub ausgesetzt war, Anzeichen von Lungenschädigungen zeigt. Die Medizinerin erklärt, dass dieser Staub mit gefährlichen Schwermetallen wie Chrom und Quecksilber belastet war zusätzlich zu pulverisiertem Beton und giftigem Glasfasern, Asbest und Bestandteilen von Düsentreibstoff. Als die Feuerwehrleute diesen Staub einatmeten, führte dies zu einer langsamen chemischen Verbrennung des Lungengewebes, die wiederum chronische Entzündungen und Lungenschäden zur Folge hatte.

Für die aktuelle Studie analysierten deren Autoren die Blutspiegel für 580 Metaboliten, die häufig im Körper gefunden werden. Alle Proben stammten von 9/11-Feuerwehrleuten, die innerhalb von sieben Monaten nach der Katastrophe getestet wurden und deren Lungenfunktion seither jährlich getestet worden ist.

Die Forscher verglichen 15 Feuerwehrmänner, deren Lungenfunktion bis 2015 stark zurückgegangen war, mit 15 Kollegen, deren Lungenfunktion trotz einer vergleichbaren Exposition gegenüber dem giftigen Staub am World Trade Center normal und geblieben war. Die Computeranalyse aller Metabolitendaten ergab, dass verschiedene chemische Gruppen hochgradig prädiktiv für die Mehrzahl der Fälle mit OAD und Lungenschäden waren.

So wurden bei den Betroffenen Abnahmen von Sphingolipiden wie Sphingosin-1-phosphat beobachtet – einem Fett, das früher mit höheren Raten von Asthma in Verbindung gebracht wurde und Entzündungen auslöst. Eine weitere Beobachtung betraf den Rückgang von verzweigtkettigen Aminosäuren wie Leucin und Valin, von denen in älteren Studien nachgewiesen wurde, dass ihre Supplementierung einer chronisch-obstruktiven Lungenerkrankung (COPD) entgegenwirkt. Erhöht hingegen waren Stresshormone, insbesondere von Vanillinmandelat, das zu erhöhten Spiegeln von Fettsäuren führen und möglicherweise Entzündungen auslösen kann.