Luftverschmutzung und Epigenetik
Das Verbrennen fossiler Brennstoffe im Zusammenhang mit dem Straßenverkehr und der Energieerzeugung kann die Ursache für Verschmutzungen der Umgebungsluft sein. Dies führt zur Erzeugung schädlicher Gase wie Stickstoffoxid und zur Bildung von Staubpartikeln. Es mehren sich die Beweise dafür, dass die Exposition gegenüber verunreinigter Luft mit kardiovaskulären Erkrankungen verbunden ist und das Risiko auf Lungenkrebs unter der Bevölkerung erhöht. Auch wenn der genaue Mechanismus, welcher den schädlichen Auswirkungen von Feinstaub auf die Gesundheit zugrunde liegt, noch nicht vollständig bekannt ist, treten oxidative Schäden an Zellstrukturen als mögliche Mechanismen in Erscheinung. Die Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts EPIGENAIR (Epigenomic markers for air pollution-induced health effects) machten sich an die Untersuchung der Möglichkeit, dass Feinstaub über eine Störung des epigenetischen Apparats Änderungen in der Genexpression verursacht. Epidemiologische Untersuchungen legen nahe, dass sich bestimmte Feinstaubverschmutzungen auf die globale und genspezifische DNA-Methylierung auswirken. Das EPIGENAIR-Konsortium analysierte DNA-Methylierungsdaten in Relation zu Schätzungen bezüglich der Exposition gegenüber Luftschadstoffen. Es wurde ein Methylierungsarray verwendet, bei dem Methylierungsniveaus von mehr als 480 000 Loci im Genom ausgewertet worden waren. Über Regressionsmodelle zur Bodennutzung wurde die Luftverschmutzung berechnet. Die Resultate zeigten, dass eine erhöhte Exposition gegenüber Stickstoffoxiden mit verringerten und aberranten globalen DNA-Methylierungsmustern in Verbindung stand. Erstaunlicherweise ergab eine Analyse von Kinderproben aus der Kohortenstudie Avon Longitudinal Study of Parents and Children (ALSPAC) ein ähnliches Muster bezüglich des Nabelschnurbluts von Neugeborenen und des Bluts von fünfzehnjährigen Kindern. Bei siebenjährigen Kindern wurde dieses Muster hingegen aufgehoben. Eine genaue Beobachtung der betroffenen DNA-Regionen legte nahe, dass Methylierungsänderungen infolge einer Exposition gegenüber Luftverschmutzung unter Umständen nicht besonders stabil sind. Zusammengenommen bieten die Erkenntnisse der EPIGENAIR-Untersuchung fundamentale Einblicke in die molekulare Wirkung von Luftverschmutzung. In Anbetracht dessen, dass die DNA-Methylierung das Genom schützt und dass eine geringe Methylierung zu Genominstabilitäten führen kann, untermauern dieses Resultate die Bedeutung von Luftverschmutzung für die Entwicklung von Krebserkrankungen.
Schlüsselbegriffe
Luftverschmutzung, Epigenetik, Feinstaub, Stickstoffoxid, Lungenkrebs, DNA-Methylierung