Der Rauch der verheerendsten Waldbrände Kaliforniens im vergangenen November trübte den Himmel und führte zu einer der weltweit höchsten Luftverschmutzungen. Das Camp-Feuer ist längst gelöscht, doch die gesundheitlichen Folgen der Feinstaubpartikel im Rauch, die in die Lunge und schließlich in den Blutkreislauf gelangen, könnten noch jahrelang anhalten. Es überrascht daher nicht, dass der Rauch zu einem Anstieg der Notaufnahmen wegen Asthma und anderer Atemwegserkrankungen führt.
Forscher für Sicherheitslücken bei Kindern
Noch heimtückischer ist, dass Menschen auch schädliche Feinstaubpartikel mit einem Durchmesser von weniger als 2.5 Mikrometern einatmen – also nur ein Fünftel so groß wie Staub- oder Pollenpartikel. Forschern fällt es schwer, die Belastung durch diese winzigen Partikel zu quantifizieren, wenn eine Rauchwolke durch ein Gebiet zieht, und wie schädlich diese plötzlichen Ausbrüche solcher Luft sein können.
Jüngste Arbeiten legen jedoch nahe, dass Kinder und Babys besonders anfällig für lang anhaltende gesundheitliche Auswirkungen sind. Eine neue Studie ergab, dass die Exposition gegenüber hohen Konzentrationen dieser winzigen Partikel, die als PM2.5 abgekürzt werden, das Immunsystem von Kindern beeinträchtigt.
Die Forscher der Stanford University untersuchten das Blut von 36-Kindern, die wildem Rauch ausgesetzt waren, der in Fresno in 2015 eingeblasen wurde, und fanden Veränderungen in einem Gen, das an der Entwicklung und Funktion von T-Zellen beteiligt ist, einem wichtigen Bestandteil des Immunsystems. Die Veränderung machte das Gen weniger in der Lage, T-regulatorische Zellen zu produzieren, wodurch die Kinder möglicherweise einem höheren Risiko ausgesetzt waren, Allergien oder Infektionen zu entwickeln. "T-regulatorische Zellen fungieren als Friedensstifter in Ihrem Immunsystem und sorgen für einen gleichmäßigen Kiel", sagt Mary Prunicki, Allergieforscherin und Hauptautorin. "Sie haben weniger dieser guten, gesunden Immunzellen, wenn Sie viel Luftverschmutzung ausgesetzt sind."
Die rauchbelasteten Kinder in Fresno wiesen im Vergleich zu nicht exponierten Kindern deutlich weniger Th1-Zellen auf, eine weitere Komponente der Immunantwort. Auch kontrollierte Brände zur Beseitigung von Unterholz, sogenannte kontrollierte Verbrennungen, können gesundheitliche Auswirkungen haben. Die Studie zeigte, dass 32 Kinder, die dem Rauch kontrollierter Verbrennungen ausgesetzt waren, ebenfalls Veränderungen des Immunsystems aufwiesen, diese jedoch nicht so stark ausgeprägt waren wie bei Kindern, die Waldbrandrauch ausgesetzt waren.
Die Studie verfolgte die Kinder nicht weiter, um festzustellen, ob ihr verändertes Immunsystem zu schlechteren Gesundheitsergebnissen führte, aber eine laufende Studie an der University of California, Davis, gibt Anlass zu ähnlichen Bedenken.
Tierversuche für Wildfire Smoke Inhalation
Diese Studie befasste sich mit Rhesusaffen, die in einem Außengehege des California National Primate Research Center leben. Da Rhesusaffen im Frühling gebären, waren die Jungtiere im Juni und Juli 2008, als Waldbrandrauch über das Zentrum zog, zehn Tage lang Feinstaubbelastung (PM2.5) ausgesetzt, die den von der US-Umweltschutzbehörde (EPA) festgelegten 24-Stunden-Grenzwert für die Luftqualität überschritt.
Im Alter von drei Jahren (Jugendliche nach Affenstandards) untersuchten die Forscher 50-Affen, die verheerendem Rauch ausgesetzt waren. Sie produzierten weniger eines mit dem Immunsystem in Verbindung stehenden Proteins (Interleukin 6 oder 8) als Affen, die als Säuglinge keinem Rauch ausgesetzt waren. Dieses Protein löst eine Entzündung aus, um Krankheitserreger zu bekämpfen.
Eine genauere Untersuchung der Gene einer Untergruppe dieser jugendlichen Affen ergab auch immunbedingte genetische Veränderungen. „Die Giftstoffe bei der Luftverschmutzung haben zweifellos einen dauerhaften Einfluss auf die DNA von Immunzellen“, sagt Lisa A. Miller, Principal Investigator und Immunologe an der UC Davis School of Veterinary Medicine. "Es ist eine Veränderung, die ihr ganzes Leben in dieser Zelle verbleibt."
Die Reaktionen scheinen spezifisch für Jugendliche zu sein: Miller und ihr Team stellten keine signifikanten Immunveränderungen bei Affen fest, die als Erwachsene Rauch ausgesetzt waren. Obwohl das veränderte Immunsystem die Affen nicht zu mehr Infektionen geführt hat, hatten alle rauchexponierten Affen "sehr tiefgreifende Veränderungen" in der Lungenstruktur und verringerten die Lungenfunktion, sagt Miller.
Jetzt, fast 10 Jahre alt, zeigen die Affen immer noch die gleichen Immunveränderungen. Rauchexponierte Frauen haben sogar einige dieser Veränderungen an ihre Nachkommen weitergegeben. Die Affenforschung ist nicht vollständig auf Menschen übertragbar. Für den Anfang leben die Affen im Freien, so dass sie den Rauch einatmen, solange er in der Luft bleibt. Zusammengenommen deuten die beiden Studien jedoch darauf hin, dass winzige Partikel nicht nur die Lunge betreffen. „Es weist die Forscher in die Richtung, die Auswirkungen von Lauffeuerrauch auf das Immunsystem zu untersuchen. Es ist ein wichtiger Weg, über den man nachdenken muss “, sagt Colleen Reid von der University of Colorado Boulder, wo sie die gesundheitlichen Auswirkungen von Lauffeuerrauch untersucht. Sie war nicht an den Studien beteiligt.
Gesundheitsrisiken des globalen Klimawandels
Da der globale Klimawandel immer größere und heftigere Waldbrände begünstigt, steigen auch die potenziellen Gesundheitsrisiken. Im Jahr 2008 waren die Affen einer maximalen PM2.5-Belastung von 78 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft ausgesetzt; am 16. November 2018 erreichte dieser Wert in der Innenstadt von Sacramento 427 Mikrogramm. „Viele Städte im Westen der USA verzeichneten 2017 und 2018 ihre höchsten Feinstaubwerte überhaupt“, sagt Dan Jaffe, Umweltchemiker an der University of Washington-Bothell. Er und seine Kollegen berichteten über diese starken Auswirkungen in Städten in einer Anfang des Monats veröffentlichten Studie.
Mehr als zehn Millionen Menschen waren Feinstaubwerten (PM2.5) über den zulässigen Grenzwerten ausgesetzt. Das Nationale Interbehördliche Brandzentrum prognostiziert für diesen Sommer ein überdurchschnittliches Waldbrandrisiko in Nordkalifornien. Die Bevölkerung kann Vorsichtsmaßnahmen ergreifen, um sich vor der Belastung durch Waldbrandrauch zu schützen. Einige Städte bieten sogenannte „Clean Air Centers“ an, die als Alternative zu den Evakuierungszentren bei Hurrikanen dienen. Die beste Strategie ist natürlich, Waldbrände zu verhindern oder ihre Ausbreitung einzudämmen. In der Zwischenzeit ist es von dringender Bedeutung, ihre Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit zu erforschen.
