Epigenetische Veränderungen unterschiedlicher Zelltypen bei erhöhter Feinstaubbelastung

Abstract

Eine erhöhte Feinstaubbelastung kann verschiedene negative Auswirkungen auf die Gesundheit des Menschen haben: So sind bereits ein erhöhtes Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, für Entzündungen der Atemwege, aber auch für Stoffwechselveränderungen mit einer erhöhten Feinstaubbelastung in Zusammenhang gebracht worden. Als vermittelnde Mechanismen auf molekularer Ebene werden epigenetische Veränderungen diskutiert. So wurden bereits Störungen auf der DNA-Methylierungsebene und bei der Expression von kurzen RNA-Molekülen, sogenannten microRNAs, durch Feinstaubexposition beschrieben. Diese Veränderungen treten zum Teil schon vor Krankheitsbeginn auf und können daher einen vorhersagenden Charakter haben, die sie für zukünftige Risikobeurteilungen anwendbar erscheinen lassen. Die Datenlage auf diesem Gebiet weist - auch aufgrund der neuen Methodik - noch erhebliche Defizite auf. Daher war das Ziel dieser Studie, die Mechanismen der Wirkung von Feinstäuben auf epigenetischer Ebene zu erfassen. Dies wurde in einer Kohortenstudie mittels einfach zu gewinnender Proben (Nasallavage) aus den oberen Atemwegen untersucht - ein Bereich des menschlichen Körpers, der in direktem Kontakt zu der Noxe Feinstaub steht. Teilnehmerinnen und Teilnehmer, die in ihrem täglichen Leben einer erhöhten Feinstaubbelastung ausgesetzt sind, wurden mit solchen mit niedriger Belastung verglichen. Die Studienteilnehmenden hatten ihr Lebensumfeld entweder im Innenstadtbereich von Stuttgart (erhöhte Belastung) oder lebten in Simmerath, einer Gemeinde in der Eifel (niedrige Belastung). In unserer Studie zeigten sich epigenetische Veränderungen im Zusammenhang mit der Feinstaubbelastung sowohl in der DNA-Methylierung als auch in der Expression von microRNAs, die die Regulation von Immungenen beeinflussen können. Dies deutet darauf hin, dass auch Partikelkonzentrationen unterhalb des europäischen Grenzwertes Auswirkungen auf Zellen des oberen Atemwegtrakts haben können. Quelle: Forschungsbericht

Increased particulate matter pollution can have various negative effects on human health: For example, an increased risk of cardiovascular diseases, inflammation of the respiratory tract, but also metabolic changes have already been associated with increased particulate matter exposure. Epigenetic changes are being discussed as mediating mechanisms at the molecular level. Thus, disturbances at the DNA methylation level and in the expression of short RNA molecules, so-called microRNAs, have already been described as a result of fine dust exposure. Some of these changes occur before the onset of disease and can therefore have a predictive character that makes them applicable for prospective risk assessments. The data available in this field still show considerable deficits - also due to the new methodology. Therefore, the aim of this study was to determine the mechanisms of the effect of fine dusts at the epigenetic level. This was assessed in a cohort study using easily obtainable samples (nasal lavage) from the upper respiratory tract - an area of the human body which is in direct contact with noxious particulate matter. Participants exposed to higher levels of particulate matter in their daily lives were compared to those with lower levels of exposure. The study participants either lived in the inner city of Stuttgart (higher exposure) or in Simmerath, a municipality in district of Eifel (low exposure). In our study, epigenetic changes associated with particulate matter exposure were found in both, DNA methylation and the expression of microRNAs, which can influence the regulation of immune genes. This suggests that even particle concentrations below the European threshold can affect cells of the upper respiratory tract. Quelle: Forschungsbericht

Eine erhöhte Feinstaubbelastung kann verschiedene negative Auswirkungen auf die Gesundheit des Menschen haben: So sind bereits ein erhöhtes Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, für Entzündungen der Atemwege, aber auch für Stoffwechselveränderungen beschrieben worden. Als vermittelnde Mechanismen auf molekularer Ebene werden epigenetische Veränderungen diskutiert. Daher war das Ziel der Studie, diese Mechanismen zu erfassen. Es zeigten sich epigenetische Veränderungen sowohl in der DNA-Methylierung als auch in der Expression von microRNAs, die die Regulation von Immungenen beeinflussen können. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Feinstaubkonzentrationen auch unterhalb der europäischen Grenzwerte Auswirkungen auf Zellen der oberen Atemwege haben können. Sie können dazu beitragen im Kontext weiterer epigenetischer Forschung die Wirkungsbeurteilung von Feinstäuben im Rahmen epidemiologischer Studien zu konkretisieren.