Login
Eine von Fachleuten begutachtete Studie an Kindern, die in oder in der Nähe von Syracuse, New York, leben, ergab, dass überdurchschnittlich hohe Arsenkonzentrationen im Urin mit Anzeichen einer asymptomatischen Herzerkrankung im Frühstadium verbunden sind.
Nach Korrektur von Ernährung, Passivrauchen und anderen Faktoren kamen die Forscher zu dem Schluss, dass die Nähe zu Industriestandorten die Hauptquelle der Exposition war.
Ein ähnlicher Zusammenhang zwischen Arsen und Veränderungen des Herzens und des Kreislaufsystems wurde bereits bei Erwachsenen festgestellt, von denen viele eine ausgewachsene Herzerkrankung entwickeln. Die langfristigen Auswirkungen auf die Kinder sind jedoch unklar.
Frühzeitige, symptomlose Herzerkrankungen bei Kindern sind in der Regel mit chronischen, gut verstandenen und oft unvermeidbaren Risikofaktoren wie der Genetik, Nierenerkrankungen und Diabetes verbunden.
Eine Verringerung der Arsenexposition, die vermutlich zu einem geringeren Risiko für Herzprobleme führt, ist durch entsprechende Wasseraufbereitung oder den Verzicht auf bestimmte Lebensmittel möglich.
Die Exposition durch die Umwelt ist jedoch ein schwierigeres Thema, da viele mit Arsen kontaminierte Industriestandorte – einige davon in der Nähe von Wohnhäusern – Quellen einer weniger offensichtlichen Exposition sind, z. B. durch Einatmen.
Die am 30. Juni im JAMA Network veröffentlichte Studie ist die erste, die einen Zusammenhang zwischen Arsenkonzentrationen und subklinischen kardiovaskulären Erkrankungen (CVD) bei Kindern herstellt.
Im Rahmen der Querschnittsstudie wurden Urinproben von 245 Kindern im Alter von 9 bis 11 Jahren untersucht, die nach dem Zufallsprinzip ausgewählt wurden. (Dies weicht von vielen Studien ab, bei denen der gesamte Urin eines Patienten über einen bestimmten Zeitraum, in der Regel 24 Stunden, gesammelt wird).
Die Probanden waren eine Teilmenge der viel umfassenderen Studie Environmental influences on Child Health Outcomes (ECHO) unter der Schirmherrschaft der National Institutes of Health (NIH).
Da die Konzentration im Urin die Wasseraufnahme, den Hydratationszustand und die körperliche Aktivität einer Person widerspiegelt, wurden die Arsenkonzentrationen als Verhältnis zur Konzentration von Kreatinin, einem Muskelabbauprodukt und Biomarker für die Nierenfunktion, ausgedrückt.
Kreatinin ist in allen Urinproben von gesunden Personen vorhanden.
Eine Normalisierung der Arsen-/Kreatininwerte wird in der Regel vorgenommen, wenn die Arsenkonzentration im Urin 10 Mikrogramm pro Liter überschreitet. In diesem Fall beruhte die Entscheidung einfach auf der Verfügbarkeit von Mustern.
Nach Anpassung an andere unabhängige Variablen errechneten die Forscher eine durchschnittliche Arsenkonzentration von 7,76 Mikrogramm pro Gramm Kreatinin. Dieser Wert war etwas höher als der US-Durchschnitt von 7,08 Mikrogramm pro Gramm bei Kindern im Alter von 6 bis 11 Jahren.
Über subklinische kardiovaskuläre Erkrankungen
Unter subklinischer CVD versteht man körperliche Veränderungen des Herzens oder des Kreislaufsystems im Frühstadium, die noch keine Symptome verursachen, aber gefährlich sein können, wenn sie fortschreiten.
In der Studie konzentrierten sich die Forscher auf drei Biomarker: Karotis-Intima-Media-Dicke (CIMT), Pulswellengeschwindigkeit (PWV) und echokardiographisch bestimmtes kardiales Remodeling (CR).
Die karotidal-femorale PWV bewertet die Steifigkeit der Aorta, während das kardiale Remodeling Veränderungen auf Zell- und/oder Gewebeebene umfasst, die auf eine frühere oder laufende Herzschädigung hindeuten.
Die CIMT ist ein Maß für atherosklerotische Gefäßerkrankungen der Halsschlagader und misst die Dicke der Intima und der Media, der beiden inneren Schichten der Halsschlagader.
Eine frühzeitige Erkennung, d. h. bevor Symptome auftreten, kann auf die Notwendigkeit einer aggressiven Behandlung hinweisen, um das mit der Krankheit verbundene Risiko zu mindern, bevor die Patienten Symptome entwickeln oder kardiale Ereignisse erleiden.
Nach Bereinigung um Störvariablen – wie Geschlecht, Rasse und sozioökonomischer Status – fanden die Forscher einen Zusammenhang zwischen erhöhten Arsenkonzentrationen (normalisiert gegen Kreatinin) und einer Zunahme der Intima-Media-Dicke der Halsschlagader. Diese Beziehung war auch für die (nicht bereinigten) Gesamtarsenkonzentrationen statistisch signifikant.
Die Arsenkonzentrationen waren auch bei Kindern mit konzentrischer Hypertrophie höher, einer Form des Herzumbaus, bei der sich die Wände der linken Herzkammer verdicken, das Gewebe selbst aber nicht an Größe zunimmt. Hier betrugen die bereinigten Arsenkonzentrationen 16,77 Mikrogramm pro Gramm Kreatinin, was mehr als das Doppelte des Ausgangswertes für Personen in dieser Altersgruppe ist.
Erhöhte Arsenwerte standen nicht in Zusammenhang mit der PWV oder der Arteriensteifigkeit.
Häufige Arsenexposition
Seit der Antike genießt Arsen einen komplizierten Ruf als Heilmittel und Gift zugleich.
Es wurde auch als Schädlingsbekämpfungsmittel verwendet, aber im Gegensatz zu organischen Insekten- und Unkrautvernichtungsmitteln, die sich in der Umwelt abbauen, bleibt Arsen bestehen, weil es ein Metall ist. Obwohl einige Formen wie arsenorganische Verbindungen (die hauptsächlich in Wasserorganismen vorkommen) weniger giftig sind als andere, ist die Aufnahme von Arsen in jeder Form riskant.
Kinder nehmen Arsen vor allem über Lebensmittel und Wasser auf. Fast jedes Wasser enthält etwas Arsen, wobei die Trinkwasserkonzentrationen in den USA im Durchschnitt von etwa einem Mikrogramm pro Liter bis zu etwa 9 Mikrogramm in Proben aus Nevada und bis zu 166 Mikrogramm pro Liter in einigen Regionen Utahs reichen.
Obwohl Arsen noch in den frühen 1900er Jahren verarbeiteten Lebensmitteln zugesetzt wurde, ist diese Praxis inzwischen eingestellt worden. Arsen ist jedoch überall vorhanden und kann nicht vollständig aus den Lebensmitteln entfernt werden.
Einer europäischen Studie zufolge nimmt ein durchschnittlicher Erwachsener täglich etwa 40 Mikrogramm (0,56 Mikrogramm pro kg Körpergewicht) anorganisches Arsen auf, das aufgrund seiner Wasserlöslichkeit leicht ausgeschieden wird.
Viele Lebensmittel enthalten viel Arsen, darunter auch solche, deren mäßiger Verzehr normalerweise mit guter Gesundheit in Verbindung gebracht wird – Reis und Reiserzeugnisse, Pilze, Geflügel und einige Fruchtsäfte.
Die vom Menschen geschaffene Umwelt ist eine weitere potenzielle Arsenquelle, z. B. Industriestandorte wie Glashütten und Schmelzöfen sowie bestimmte Produkte wie druckbehandeltes Holz.
Da Arsen in der Natur allgegenwärtig ist, könnte es sein, dass die Toxizität von Arsen, wie die vieler anderer Stoffe, eine Frage der Dosierung ist. In den 1970er- und 1980er-Jahren untersuchten mehrere Forschungsgruppen die Möglichkeit, dass das Element, wie Selen und Bor, in winzigen Mengen für eine gute Gesundheit erforderlich ist.
Arsen spielt eine Rolle im Stoffwechsel von Methionin, einer essenziellen Aminosäure, und beim Gen-Silencing, einem natürlichen, fortlaufenden Prozess, bei dem der Körper Gene ausschaltet (und anschaltet). Weitere Studien deuten auf eine positive Wechselwirkung mit Selen hin, einem weiteren natürlichen “Gift”, dessen Nutzen in sehr geringen Dosen gut dokumentiert ist.
Auf der Grundlage dieser Arbeiten kam die US-Umweltschutzbehörde (EPA) zu dem Schluss, dass “Informationen aus experimentellen Studien mit Ratten, Küken, Minischweinen und Ziegen die Plausibilität belegen, dass Arsen, zumindest in anorganischer Form, ein essenzieller Nährstoff ist”.
Eine spätere Bewertung ergab jedoch, dass das Thema “weiterer Forschung bedarf“.
Kann das alles auf die Geografie zurückzuführen sein?
Die Forscher fanden keinen signifikanten Zusammenhang zwischen den Arsenkonzentrationen in ihrer Studienkohorte und dem Passivrauchen, dem Wasserkonsum oder den Lebensmittelkategorien des “Healthy Eating Index” des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA).
Sie stellten jedoch höhere Arsenkonzentrationen in mehreren gesunden Lebensmitteln fest, die die Kinder verzehrten, darunter Bohnen, Grünzeug, Meeresfrüchte und pflanzliche Proteine. Diese vier Lebensmittel trugen tatsächlich zu mehr als der Hälfte der täglichen Arsenaufnahme der Probanden bei.
Die Autoren fanden in der gesamten untersuchten geografischen Region Häufungen von hohen und niedrigen Arsenspiegeln im Urin, und die Regionen mit hohen Werten befanden sich in der Regel in der Nähe von Industriestandorten oder ehemaligen Industriestandorten.
Sie fanden eine “signifikante Ansammlung” von erhöhtem Gesamtarsen südöstlich des Onondaga-Sees in der Nähe von Syracuse, in einem Gebiet, das “mit den vorherrschenden Winden und dem Abfluss aus dem Wassereinzugsgebiet übereinstimmt”. Der Südosten von Onondaga ist ein aktueller Superfund-Standort, der in den letzten 100 Jahren durch industrielle und kommunale Abwassereinleitungen entstanden ist.
Dieser Bereich, so schlussfolgern die Autoren, ist “der wahrscheinliche Expositionsweg für anorganische Arsenspezies in unserer Kohorte” und “könnte einen Hot Spot für Arsenexposition darstellen”.
Früherkennung ist der Schlüssel
Da diese Studie nur einen Zeitpunkt im Leben dieser Probanden untersucht, ist es unmöglich, langfristige Ergebnisse für eine bestimmte Person vorherzusagen. Subklinische Herz-Kreislauf-Erkrankungen, einschließlich derer, die mit hohen Arsenkonzentrationen in Verbindung gebracht werden, gelten jedoch als “asymptomatische Sprungbretter zu klinischen Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Schlaganfällen” und sagen eine Reihe schlechter Gesundheitsfolgen voraus, darunter beschleunigtes Altern, Gebrechlichkeit, kognitiver Verfall und Gesamtmortalität.
Langzeitstudien mit Personen, die diese Risikofaktoren aufweisen, haben gezeigt, dass Männer, die das Alter von 50 Jahren erreichen und keine größeren Risikofaktoren aufweisen, ein um 90 % geringeres Lebenszeitrisiko haben, ein schweres kardiales Ereignis zu erleiden. Bei Frauen beträgt die Risikominderung 79 %.
Die gute Nachricht ist, dass für die Diagnose, Überwachung, Eindämmung und Behandlung betroffener Kinder und sogar Erwachsener genügend Zeit zur Verfügung steht. Die fortschrittliche Bildgebungstechnologie, die eine eingehende Untersuchung der CIMT und des kardialen Remodelings ermöglicht hat, bietet auch die Möglichkeit, die Auswirkungen von Ernährungs- und Lebensstiländerungen zu überwachen, insbesondere bei den ersten Anzeichen von Problemen.