50 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft, so lautet seit 2005 der Grenzwert für die maximale Feinstaubbelastung im Tagesmittel. Mehr als 35 Überschreitungen im Jahr sind tabu. Doch schon jetzt haben einzelne Messstellen in Nordrhein-Westfalen und Brandenburg mehr als 30 Tage mit offiziell gesundheitsgefährdendem Staubpegel festgestellt.
Vor allem in den Städten kommt dieses Jahr eine Doppelbelastung auf viele Allergiegeplagte zu: Die Partikel reizen Atemwege und Lungen; zudem fliegen mangels Regen auch besonders viele Pollen, die Heuschnupfen-Empfindlichen auf Nase und Augen gehen.
Dieselruß macht Pollen aggressiv
Schon seit längerem wissen Umweltmediziner, dass die mikroskopisch kleinen Teilchen nicht nur die Zahl der Sterbefälle durch Herz-Kreislauf-Versagen in die Höhe schnellen lassen, sondern auch allergisches Asthma und andere Überreaktionen des Immunsystems verstärken. Eine französische Arbeitsgruppe untersuchte vor einigen Jahren mehr als 6000 Kinder in sechs Städten. Sie fand heraus, dass Asthmaanfälle, aber auch Hautreaktionen und Heuschnupfen umso häufiger auftraten, je verschmutzter die Luft war.
Wie Feinstaub und Allergien zusammenwirken, untersucht auch eine Arbeitsgruppe unter Heidrun Behrendt und Thilo Jacob vom Zentrum Allergie und Umwelt (ZAUM) der Technischen Universität München in Zusammenarbeit mit dem GSF-Forschungsinstitut für Umwelt und Gesundheit. Ganz genau nahmen die Wissenschaftler dabei die winzigen Partikel von weniger als einem zehntausendstel Millimeter Durchmesser unter die Lupe: "Unsere Vermutung war", so die Erstautorin der Studie, Francesca Alessandrini, "dass besonders die ultrafeinen Kohlenstoffpartikel, wie sie im Dieselruß enthalten sind, allergisch bedingte Atemwegsreaktionen verstärken."
Mäuselungen verschleimten durch Feinstaub-Pollen-Kombination
Die Forscher immunisierten die Mäuse zunächst mit einem synthetischen Allergieauslöser und teilten sie dann in verschiedene Gruppen auf. Ein Teil der Tiere musste in einer Inhalationskammer künstlichen Kohlenstoff-Feinstaub atmen. Zwischen 24 Stunden und einer Woche später konfrontierten die Wissenschaftler die Mäuse mit dem Allergen. Ein anderer Teil atmete den Feinstaub erst nach dem nachgestellten Pollenflug ein.
Das Ergebnis: In der Spüllösung der Lunge tauchten bestimmte entzündungsfördernde Botenstoffe des Immunsystems auf - jedoch nur dann, wenn der Nager den Feinstaub vor den Pollen abbekommen hatte. Bis zu vier Tage hielt der zusätzliche Allergieschub durch die Kohlenstoffpartikel an: Die Bronchien sonderten viel mehr Schleim ab und reagierten empfindlicher auf Reize. Das stützt die Vermutung der Forscher: "Allergisch sensibilisierte Menschen reagieren möglicherweise empfindlicher als andere auf ultrafeine Partikel."
Birkenpollen an der Straße: Gefährlicher als auf dem Land
Zudem entwickeln Pollen in Zusammenarbeit mit Feinstaub offenbar ein besonders hohes Allergiepotenzial. Die Forscher des ZAUM registrierten bei Birken an befahrenen Straßen etwa dreimal so viele Allergene pro Polle wie bei Bäumen auf einer Wiese. Mit einem Elektronenmikroskop lässt sich deutlich zeigen, wie die Bedrohung im Lauf der Jahre gewachsen ist: Frühere Bilder zeigen nur einzelne Staubpartikel auf den Pollen, auf aktuellen Bildern ist ihre Oberfläche fast vollständig von Feinstaub bedeckt.
Bereits vor sieben Jahren stellte die Weltgesundheitsorganisation fest, dass der Durchschnittsdeutsche unter Staubbelastung fast ein Jahr seines Lebens verliert. Für Allergiker dürfte diese Zahl noch um einiges darüber liegen.
Doppelstrategie zur Feinstaub-Abwehr
Dass die winzigen Staubpartikel auch ohne Pollen Schaden in den Atemwegen anrichten, zeigen die Experimente von Holger Schulz und seinen Kollegen am Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit (GSF). Auch sie benutzten Mäuse, um das Leben in der verkehrsreichen Großstadt nachzustellen. Die Versuchstiere mussten in einer Inhalationskammer entweder vier oder vierundzwanzig Stunden lang Luft atmen, die mit den Kohlenstoffpartikeln angereichert war. Mit acht Milliarden Partikeln pro Liter entsprach diese Luft etwa dem 40-Fachen einer belasteten Großstadt und laut Holger Schulz von der Masse her gesehen den Spitzenwerten einer Feinstaub-Belastung.
Die Forscher untersuchten nun das Lungengewebe der Mäuse und stellten fest, welche Gene durch die Staubbelastung besonders aktiv waren. Wie die Forscher im "European Respiratory Journal" berichteten, waren verschiedene Signale der Zellabwehr im Vergleich zu unbelasteten Mäusen je nach Dauer der Belastung deutlich erhöht.
Die Abwehr schaltet um auf Entzündung - womöglich sogar im Herz
Nach vier Stunden produzierten die Zellen des Lungengewebes vor allem "Heat-Shock-Proteine". Diese werden vor allem dann aktiv, wenn Zellen unter Stress stehen und ihre Eiweißketten besonders empfindlich sind. Wie Bodyguards auf Molekülebene schützen sie lebenswichtige Eiweiße vor Abbau und Zerfall.
Nach 24 Stunden steht nicht mehr der Schutz gegen Stress im Mittelpunkt. Nun heizen typische Boten der lokalen Immunreaktion vor Ort eine Entzündung an und produzieren Stoffe, mit denen sie sich gegen den Feinstaub wehren. Im Kampf sind vor allem Makrophagen beteiligt, die Fresszellen der Abwehr, daneben Deckzellen der Lunge und schleimproduzierende Bronchienzellen.
Auf Dieselruß und andere ultrafeine Partikel antwortet der Körper demnach zuerst mit einer Alarmreaktion. Dauert der Stress länger, schaltet die Abwehr auf Entzündung um. "Dabei", so Holger Schulz, "scheint sich das Gleichgewicht der Immunabwehr zu verschieben."
Neuere, noch laufende Experimente deuten darauf hin, dass die Entzündung nicht auf die Atemwege begrenzt bleibt. Entsprechende Signale lassen sich auch im Herz und der Leber entdecken. Wie sich diese Zellen gegen die winzigen Partikel verteidigen, sollen künftige Versuche der Arbeitsgruppe noch deutlicher zeigen.
