Waldbrandrauch kann ein Baby offenbar schon vor der Geburt beeinträchtigen – die wachsende Studienlage weist darauf hin. Eine große Untersuchung aus Kalifornien fand einen Zusammenhang zwischen besonders starkem Waldbrandrauch während der Schwangerschaft und einer höheren Wahrscheinlichkeit, dass bei Kindern später Autismus diagnostiziert wird.
Die Ergebnisse stammen von einem Team der University of California, Los Angeles (UCLA) und der University of California, Davis (UC Davis).
Für die Analyse werteten die Forschenden mehr als 8,6 Millionen Geburten in Kalifornien aus den Jahren 2001 bis 2019 aus. Informationen zu Autismus-Diagnosen entnahmen sie den Datensätzen des California Department of Developmental Services bis einschließlich 2022.
Auswirkungen auf die fetale Gehirnentwicklung
Waldbrandrauch enthält extrem feine Partikel, bekannt als PM2,5. Diese Partikel sind kleiner als 2,5 Mikrometer im Durchmesser – klein genug, um tief in die Lunge vorzudringen und sogar in den Blutkreislauf zu gelangen.
Rauch aus brennenden Wäldern unterscheidet sich von Abgasen aus dem Straßenverkehr oder Emissionen aus Fabriken. Er enthält hohe Anteile an organischem Kohlenstoff, polyzyklischen aromatischen Verbindungen und reaktiven Chemikalien.
Viele dieser Stoffe können in Körperzellen Entzündungsreaktionen und oxidativen Stress auslösen.
Unter oxidativem Stress versteht man, dass schädliche Moleküle Zellen angreifen und beschädigen. Bei Entzündungen bleibt das Immunsystem über längere Zeit aktiviert. Beide Mechanismen können das Wachstum des fetalen Gehirns beeinflussen.
Frühere Studien berichteten zudem, dass Rauch während der Schwangerschaft die Funktion der Plazenta, den Hormonhaushalt und die Immun-Signalwege stören kann.
Ergebnisse aus Tierstudien
Auch Tierversuche liefern weitere Hinweise. Studien an Rhesusmakaken zeigten, dass eine Belastung durch Waldbrandrauch in der frühen Schwangerschaft mit Schwangerschaftsverlusten, langfristigen Veränderungen von Stresshormonen sowie Gedächtnisproblemen bei den Nachkommen verbunden war.
Darüber hinaus untersuchten die Forschenden epigenetische Veränderungen. Epigenetik bezeichnet chemische Markierungen an der DNA, die steuern, wie aktiv Gene sind, ohne den DNA-Code selbst zu verändern.
„Diese Modelle helfen uns zu verstehen, nicht nur wie viel Rauch in der Luft war, sondern auch, woher er kam“, sagte Schmidt, die außerdem mit dem UC Davis Environmental Health Sciences Center verbunden ist.
Waldbrandrauch und Autismus-Risiko
Die Fachleute stützten sich nicht auf einfache Mittelwerte der Luftqualität. Stattdessen entwickelten sie fortgeschrittene Computermodelle, die Satellitenbilder verbrannter Flächen, Karten der Brandperimeter, chemische Transportsysteme und Messungen von bodennahen Luftmessstationen kombinierten.
Mit diesem Ansatz trennten sie Rauch aus Vegetationsbränden von Rauch aus Bränden in der Wildland-Urban-Interface-Zone. Solche Brände entstehen, wenn neben Bäumen auch Häuser, Autos und andere Gebäude mitverbrennen.
Rauch aus bebauten Gebieten kann Metalle, synthetische Chemikalien und Rückstände aus verbrannten Baumaterialien enthalten. Seine chemische Zusammensetzung unterscheidet sich damit von Rauch aus Bränden, die ausschließlich Wald betreffen.
Diese Unterschiede könnten mit erklären, warum bestimmte Raucharten stärkere gesundheitliche Auswirkungen zeigen.
Ereignisse mit sehr hoher Intensität sind am wichtigsten
Für die durchschnittliche Belastung durch Waldbrandrauch während der Schwangerschaft zeigte sich nur ein schwacher Zusammenhang mit Autismus. Deutlichere Muster traten bei Extremereignissen auf.
Wenn Waldbrand-bedingtes PM2,5 35 Mikrogramm pro Kubikmeter oder mehr erreichte, nahm die Wahrscheinlichkeit für Autismus zu. Tage oberhalb dieses Werts stehen für schwere Rauchlagen und nicht für eine normale saisonale Dunstbelastung.
„Bei der intensivsten Belastung durch Waldbrandrauch sehen wir die klarsten Zusammenhänge“, erklärte die leitende Studienautorin Rebecca J. Schmidt. „Und diese intensiven Waldbrandereignisse werden im Westen häufiger.“
Eine Perzentil-Analyse zeigte, dass Personen in der Gruppe mit der höchsten Exposition – oberhalb des 90. Perzentils – den größten Risikoanstieg hatten. In Regionen mit niedriger Hintergrundbelastung durch Luftverschmutzung fiel dieser Anstieg noch stärker aus.
Bei Familien, die in Gegenden mit sauberer Luft lebten, waren Schwangerschaften mit Exposition gegenüber den obersten 10 Prozent der Waldbrandrauch-Belastung mit rund 50 Prozent höheren Chancen auf eine Autismus-Diagnose verbunden.
„Zusammen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass Luftverschmutzung während der Schwangerschaft keine einheitliche Exposition ist – und dass Quelle und Zusammensetzung der Verschmutzung sowie Zeitpunkt und Intensität der Exposition für die neuronale Entwicklung eine Rolle spielen“, erläuterte Karl O’Sharkey, Erstautor der Studie.
Die Rolle der Hintergrundbelastung durch Luftverschmutzung
Das Team analysierte außerdem die allgemeinen PM2,5-Hintergrundwerte. Im Quartil mit der geringsten Luftverschmutzung war Waldbrandrauch klar mit höheren Autismus-Chancen verknüpft. Im Quartil mit der höchsten Luftverschmutzung wirkten die Zusammenhänge schwach oder sogar umgekehrt.
Die Forschenden diskutierten in diesem Zusammenhang den sogenannten Live-Birth-Bias: Besonders vulnerable Schwangerschaften können vor der Geburt enden. Unter den lebend geborenen Kindern kann die Belastung dann scheinbar weniger stark wirken, wodurch tatsächliche Effekte verdeckt werden können.
Schmidt betonte, dass die Ergebnisse keinen direkten Kausalnachweis liefern. „Diese Studie ergänzt die bestehende Forschung, die zeigt, dass Umwelteinflüsse während der Schwangerschaft die Entwicklung beeinflussen können“, sagte sie.
Unterschiede nach Geschlecht fielen insgesamt gering aus. Bei Ereignissen mit sehr hoher Intensität zeigten sich bei männlichen Kindern etwas stärkere Effekte.
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vermuten, dass männliche Gehirne auf Entzündungen anders reagieren könnten, unter anderem wegen Unterschieden in Immunzellmustern während der frühen Entwicklung.
Ein wachsendes Gesundheitsproblem
Autismus-Spektrum-Störung betrifft Kommunikation, Verhalten und sensorische Verarbeitung. Ihre Häufigkeit ist in Kalifornien über Jahrzehnte gestiegen.
Neben genetischen Faktoren dürften auch Umwelteinflüsse während der Schwangerschaft eine Rolle spielen. Die Studie belegt jedoch keinen Ursache-Wirkungs-Zusammenhang; sie zeigt eine Assoziation, aber keinen direkten Beweis.
Dass die Zusammenhänge an Tagen mit starkem Waldbrandrauch besonders deutlich waren, spricht dennoch dafür, dass die Intensität eine zentrale Rolle spielt. Ebenso scheinen Quelle und chemische Zusammensetzung entscheidend zu sein.
Waldbrände nehmen im Westen der USA weiter an Häufigkeit und Stärke zu. Große Ereignisse können die Luftverschmutzung über ganze Regionen hinweg über Wochen erhöhen.
Der Bedarf an öffentlicher Planung
Die Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig Planung im öffentlichen Gesundheitswesen ist. Fachleute nennen unter anderem Vegetationsmanagement, Raum- und Flächennutzungsplanung, Luftfilterung in Innenräumen sowie Schutzräume mit sauberer Luft für Phasen mit starker Rauchbelastung.
Schwangere vor schwerem Waldbrandrauch zu schützen, könnte eine gesunde Gehirnentwicklung unterstützen.
Da der Klimawandel zu intensiveren Feuersaisons beiträgt, wird es noch dringlicher, die gesundheitlichen Folgen besser zu verstehen.
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