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Studie identifiziert Hauptquelle für Endotoxine in der Luft

Beifußpollen transportieren Bakterien – und deren Toxine

| Autor/ Redakteur: Dr. Vera Siegler* / Dr. Ilka Ottleben

Pollen-Taxi für Bakterien: Eine internationale Studie hat Beifußpollen als Hauptquelle für Endotoxine in der Luft identifiziert. Sie können beispielsweise bei Asthmatikern Entzündungsreaktionen in den Atemwegen hervorrufen, die zu Atemproblemen führen können. Der Beifuß ist in Europa weit verbreitet und blüht vor allem im Hochsommer.

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Nicht nur der Sommer ist für viele Asthmatiker keine angenehme Jahreszeit: Unterschiedliche Stoffe in der Luft können bei ihnen Atemprobleme verursachen. Dazu gehören Bakterien und deren Endotoxine. (Symbolbild)
Nicht nur der Sommer ist für viele Asthmatiker keine angenehme Jahreszeit: Unterschiedliche Stoffe in der Luft können bei ihnen Atemprobleme verursachen. Dazu gehören Bakterien und deren Endotoxine. (Symbolbild)
(Bild: gemeinfrei)

München – Bei Asthmatikern können unterschiedliche Stoffe in der Luft Atemprobleme verursachen. Dazu gehören Bakterien und ihre Bestandteile, die Entzündungen auslösen können. Wie sie in die Luft gelangen, war allerdings bisher unklar. Ein Forschungsteam der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz Zentrums München (HMGU) konnte nun zeigen, dass hauptsächlich der Pollen des Beifußes Bakterien transportiert und so noch aggressiver wird. Dies ist jedoch nicht der Fall in bestimmten alpinen Regionen wie Davos.

Endotoxine von Bakterien können Entzündungen auslösen

Über fünf Jahre untersuchte das Forschungsteam von TUM und HMGU zusammen mit Kollegen von CK-CARE “Christine Kühne – Center for Allergy Research and Education” auf täglicher Basis die Luft in der Innenstadt Münchens und im alpinen Raum – genauer in Davos. Sie analysierten zum einen, welche unterschiedlichen Pflanzenpollen in der Luft zu finden waren, und zum anderen maßen sie die Konzentration von so genannten Endotoxinen. Diese chemischen Verbindungen, die Bakterien auf ihrer Oberfläche ablagern, können bei manchen Personen Entzündungen auslösen. Endotoxine werden auch freigesetzt, wenn Bakterien absterben, also in ihre Einzelteile zerfallen.

Zusammenhang von Beifußpollen- und Endotoxinen-Menge in der Luft

Als die Forscher den Pollenanteil und die bakteriellen Bestandteile der Münchner Luftwerte analysierten, kamen sie zu einem deutlichen Ergebnis: Die Menge an Endotoxin in der Luft nahm nur zu, wenn auch die Pollenkonzentration der Beifuß-Pflanze anstieg – unabhängig von klimatischen Veränderungen. Parallele Kontrollmessungen in Davos zeigten, dass die allgemeine Luftbelastung durch Pollen und Endotoxine dort sehr viel geringer war. Dennoch war auch hier ein Zusammenhang von Beifußpollen und den Bakteriengiften nachweisbar.

Pseudomonas-Bakterium ist Quelle der Endotoxine

Das Professorenteam Claudia Traidl-Hoffmann und Jeroen Buters von TUM und HMGU leitete die Studie. „Wir konnten zeigen, dass die Pollen wie ein Taxi für die Bakterien und somit für ihre Toxine dienen. Der von Natur aus sehr allergene Pollen des Beifußes wird dadurch noch problematischer für Allergiker und Asthmatiker“, erklären sie.

Der Beifuß (Artemisia vulgaris) ist in Europa weit verbreitet und kann bis zu zwei Meter hoch wachsen. Sein Pollen ist seit langem als Auslöser für Heuschnupfen bekannt. Das Studienteam untersuchte ebenfalls den Bakterienbewuchs auf Beifußpflanzen, um herauszufinden, von welcher Bakterienart die Endotoxine auf dem Pollen stammen. Sie konnten eine einzige Art als Hauptquelle identifizieren: das Bakterium Pseudomonas luteola. Es war auf 95 Prozent der Pflanzen zu finden.

Bakterien verstärken allergische Effekte des Beifußpollens

Aufnahme eines Rasterelektronenmikroskops (REM) von einem Artemisia- (Beifuß-) Pollen.
Aufnahme eines Rasterelektronenmikroskops (REM) von einem Artemisia- (Beifuß-) Pollen.
(Bild: J. Buters / TUM)

Zuletzt testeten die Forscher ihre Ergebnisse in einem komplexen Allergiemodell. Sie konnten aufzeigen, dass Beifuß-Pollen in Verbindung mit hohen Mengen von Endotoxinen des identifizierten Bakteriums starke Entzündungsanzeichen in den Atemwegen verursacht. Bei geringen Dosen des Endotoxins, mit dem Endotoxin alleine oder nur dem Pollen waren diese starken Effekte nicht zu messen.

„Mit diesem Wissen können wir künftig und indirekt über die Pollenmessung auch eine Vorhersage darüber treffen, wann die Endotoxinbelastung in der Luft sehr hoch ist. Dadurch können wir Allergiker und Asthmatiker sinnvoll warnen“, erklärt Jose Oteros, Erstautor der Studie, die Journal of Allergy and Clinical Immunology veröffentlicht wurde.

Originalpublikation: Jose Oteros, Elke Bartusel, Francesca Alessandrini, Andrés Núñez, Diego Alejandro Moreno, Heidrun Behrendt, Carsten Schmidt-Weber, Claudia Traidl-Hoffmann, Jeroen Buters: Artemisia pollen is the main vector for airborne endotoxin, Journal of Allergy and Clinical Immunology, July 2018, DOI: 10.1016/j.jaci.2018.05.040

* Dr. V. Siegler: Technische Universität München (TUM), 80333 München

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