Virusinfektionen der Atemwege: Lokale Luftverschmutzung durch Kreuzfahrtschiffe erhöht möglicherweise die Anfälligkeit

Wie eine durch Kreuzfahrtschiffe verursachte Schadstoffbelastung der Luft die Gesundheit von Bewohnern in Hafenstädten beeinträchtigen kann, haben britische Wissenschaftler untersucht. Demnach fördert die Exposition Entzündungsprozesse und erhöht die Anfälligkeit für Infektionen durch Atemwegsviren.

Wissenschaftler von der Universität Southampton untersuchten die Luftqualität im Hafen der Stadt an der Südküste Englands und veröffentlichten ihre Ergebnisse im Journal „Environment International“. Das Team stellte fest, dass die Luft in Southampton ultrafeine, mit Spurenelementen aus der Verbrennung von Schiffskraftstoff angereicherte Partikel enthielt.

Laboruntersuchungen ergaben, dass diese Partikel Entzündungssignale verstärken und die zelluläre Abwehr gegen Virusinfektionen (wie COVID-19 oder Erkältungen) schwächen. „Im Rahmen dieser Studie haben wir eine eindeutige ‚Signatur‘ der Luftverschmutzung identifiziert, die von Kreuzfahrtschiffen stammt, welche in Häfen Kraftstoff verbrennen“, erklärt Matthew Loxham, Professor für Atemwegsbiologie und Toxikologie sowie Seniorautor der Studie.

„Die in den Schiffsemissionen enthaltenen ultrafeinen Partikel können tiefer in die Lunge eindringen als größere Feinstaubpartikel und möglicherweise sogar in die Blutbahn gelangen. Dennoch unterliegen Partikel dieser Größe praktisch keiner Regulierung und werden im Allgemeinen nicht überwacht“, erläutert der Wissenschaftler. „Wir haben festgestellt, dass der Kontakt von Zellen mit diesen Partikeln sowie mit Vanadium – dem Element, das in den Partikeln am stärksten angereichert ist – sowohl entzündungsfördernd wirkt als auch die Virusvermehrung begünstigt.“

Identifizierung der Quelle

Erstmals, so erklären die Autoren, sei in ihrer Studie eine eingehende Untersuchung der Zusammensetzung und Toxikologie von Feinstaub (PM) in einem stark frequentierten Hafen durchgeführt worden.

Das Team wählte fünf Messpunkte rund um das Hafengebiet von Southampton aus: darunter ein Hafentor für den Schwerlastverkehr, ein Containerschiff-Terminal und ein stark frequentiertes Kreuzfahrtterminal. Zudem wurde eine Vergleichsmessung an einem 5 km vom Hafen entfernten Standort vorgenommen, um einen Referenzwert zu erhalten. Die Feinstaubproben wurden im späten Frühjahr und frühen Sommer sowie im Winter am Kreuzfahrtterminal – also in der Nebensaison, wenn deutlich weniger Kreuzfahrtschiffe anlegen – genommen.

Am Kreuzfahrtterminal stellten die Forschenden während der geschäftigen Sommersaison höhere Konzentrationen von Vanadium, Nickel und Kobalt im Fein- und Ultrafeinstaub fest als in den ruhigeren Wintermonaten. Auch im gesamten Hafengebiet waren die Konzentrationen dieser Spurenelemente im Allgemeinen höher als am Vergleichsstandort.

„Wir beobachteten einen Anstieg der Konzentrationen, wenn der Wind aus Richtung der Kreuzfahrtschiffe wehte und wenn mehr Kreuzfahrtschiffe vor Ort waren“, berichtet Dr. Nat Easton, Erstautorin der Studie, ebenfalls von der University of Southampton.

„Die höheren Konzentrationen am Kreuzfahrtterminal im Vergleich zum übrigen Hafen sind möglicherweise auf die erhöhten Emissionen von Kreuzfahrtschiffen im Liegebetrieb (‚Hoteling‘) im Vergleich zu Frachtschiffen zurückzuführen“, vermutet Easton. „Aber auch Unterschiede bei der Kraftstoffherkunft und der Liegedauer könnten eine Rolle spielen.“

Auswirkungen auf die Gesundheit

In Labortests mit Lungenepithelzellen stellten die Forschenden fest, dass die Exposition gegenüber dem im Sommer am Kreuzfahrtterminal gemessenen Ultrafeinstaub zu einer verstärkten Expression von Genen führte, die mit Entzündungsreaktionen in Zusammenhang stehen. Die Expression von Genen für antivirale Abwehrreaktionen hingegen nahm ab.

Zusätzliche Untersuchungen ergaben, dass Vanadium hierbei eine Rolle spielen könnte. Loxham erläutert: „Um dies genauer zu untersuchen, infizierten wir Bronchialepithelzellen aus der Lunge gesunder Spender mit dem humanen Rhinovirus (dem Erreger der gewöhnlichen Erkältung und einer der Hauptursachen für Krankenhausaufenthalte nach Asthmaexazerbationen) und nutzten zudem ein Modell für eine Infektion mit dem für COVID-19 verantwortlichen Coronavirus.“

Unter Vanadium-Exposition stieg die Anzahl der Kopien beider Viren an. Dies deutet nach Auffassung der Wissenschaftler darauf hin, dass Vanadium die Fähigkeit der Zellen beeinträchtigt, die Virusvermehrung zu verhindern. Loxham: „Dies könnte Auswirkungen auf den Schweregrad und die Ausbreitung von Infektionen haben.“

Den Wissenschaftlern zufolge untermauern ihre Forschungsergebnisse Forderungen, die Emissionen von Schiffen in besiedelten Gebieten zu verringern – etwa durch die Nutzung von Landstrom aus sauberen Energiequellen, durch sorgfältig ausgewählte alternative Kraftstoffe oder bessere Technologien zur Emissionsminderung.

Zudem sei eine verstärkte Überwachung hinsichtlich ultrafeiner Feinstaubpartikel und deren gesundheitlichen Auswirkungen nötig. Diese biete eine Grundlage für regulatorische Maßnahmen zum Schutze der Bevölkerung in Hafenstädten. (ac)

Die Studie wurde finanziert durch den Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC), den Leverhulme Trust, den Medical Research Council (MRC), das National Institute for Health and Care Research (NIHR) Southampton Biomedical Research Centre, das Southampton Marine and Maritime Institute sowie das Southampton Institute for Life Sciences.

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