Innovatives abwasserbasiertes Human-Biomonitoring-System
Jeden Tag sind wir einer Vielzahl von chemischen Stoffen ausgesetzt, die sowohl aus natürlichen als auch aus menschlichen Quellen stammen. Diese Stoffe, die aufgrund ihrer weiten Verbreitung und ihrer potenziellen – noch weitgehend unerforschten – Toxizität für den menschlichen Körper als neu auftretende Umweltschadstoffe bezeichnet werden, haben kritische Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Eine Möglichkeit zur Bewertung der Exposition des Menschen ist das Human-Biomonitoring, bei dem die Menge dieser Stoffe und ihrer Metaboliten in menschlichen Proben nachgewiesen wird. „Die aus dem Human-Biomonitoring gewonnenen Informationen sind von grundlegender Bedeutung, um den Mechanismus der beim Menschen beobachteten toxischen Wirkungen nachzuvollziehen, für die Risikobewertung und folglich für die Anwendung von Korrekturmaßnahmen, z. B. in der öffentlichen Politik, um die Exposition zu verringern“, sagt Nikolaos Thomaidis, Professor für analytische Chemie an der Nationalen und Kapodistrias-Universität Athen und Projektkoordinator von NTS-EXPOSURE. Die meisten derzeitigen Biomonitoring-Systeme sind allerdings kostspielig und zeitaufwändig und werfen ethische Fragen hinsichtlich der Wahrung der Privatsphäre von Freiwilligen auf. Außerdem fehlt es an Wissen über den Stoffwechsel und die Toxizität vieler neuer chemischer Stoffe, und es besteht ein Bedarf an neuen Biomarkern und bioanalytischen Methoden. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts NTS-EXPOSURE entwickelten Forschende eine innovative Methode für das Human-Biomonitoring unter Verwendung von Abwasser – einer Probe, die den Großteil der menschlichen Stoffwechselausscheidungsprodukte, die sogenannten Biomarker, enthält. „Abwasser wird als Spiegel einer Gesellschaft betrachtet, der die Exposition der Menschen gegenüber verschiedenen chemischen Stoffen und Lebensgewohnheiten widerspiegelt“, erklärt Thomaidis.
Chemische Zusammensetzung des Abwassers analysieren
Im Rahmen des Projekts NTS-EXPOSURE, das über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützt wurde, wurde eine neuartige Methode zur Bewertung des Gesundheitszustands der Bevölkerung in bestimmten Gebieten wie Großstädten entwickelt. Der neue Analyseansatz wurde so konzipiert, dass die im Abwasser enthaltenen analytischen Informationen durch den Einsatz spezifischer Extraktionsprotokolle und hochmoderner hochauflösender Massenspektrometrie in Verbindung mit Flüssigchromatographie intakt bleiben. Mit diesen Verfahren wird die Zusammensetzung und Menge bestimmter Verbindungen gemessen, ohne die Proben zu beeinträchtigen. Das NTS-EXPOSURE-System extrahiert chemische Stoffe und konzentriert die Proben, um Biomarker zu amplifizieren. Diese Extrakte werden dann überprüft, um die darin enthaltenen Verbindungen zu finden. Projektintern wurden ebenso mehrere neue Biomarker für die abwasserbasierte Epidemiologie ermittelt und vorgeschlagen.
Sozioökonomischen Status und öffentliche Gesundheit verknüpfen
Das Projektteam sorgte für eine Reihe wichtiger Ergebnisse zur Chemikalienexposition und zu Verbindungen mit dem Gesundheitszustand und den Lebensgewohnheiten auf Gemeindeebene. „Wir haben interessante Schlussfolgerungen über die Auswirkungen des sozioökonomischen Status auf die öffentliche Gesundheit, über Veränderungen in den Arzneimittelmustern während der ersten Welle von COVID-19 und über das Ausmaß der Pestizidbelastung durch die Entdeckung neuer Biomarker gezogen“, so Thomaidis. Das System wurde zudem eingesetzt, um psychoaktive Substanzen und deren Verteilung sowie deren Muster in 16 Ländern zu ermitteln. Dabei zeigte sich, dass der höchste Konsum neuer psychoaktiver Substanzen um das Neujahrsfest herum stattfand, was darauf hindeutet, dass der Konsum bei Festen und Partys steigt. „Die Ergebnisse legen nahe, dass die Reduzierung des Konsums neuer psychoaktiver Substanzen und der Schutz der öffentlichen Gesundheit nicht nur auf nationaler Ebene erfolgen sollte, sondern eine organisierte globale Kampagne erfordert“, fügt Thomaidis hinzu.
Frühwarnsystem für die öffentliche Gesundheit
Die Projektergebnisse werden die in ganz Europa laufenden Forschungsarbeiten zur Abwasseranalyse ergänzen und könnten zu einem Frühwarnsystem für Gesundheitsprobleme in der Gesellschaft führen – und den Behörden als Grundlage für die Ergreifung von Abhilfemaßnahmen dienen. „Die neue Screening-Methode kann wertvolle Ergebnisse für die Bewertung der öffentlichen Gesundheit, epidemiologische Studien und Umweltfragen bieten“, sagt Thomaidis.
Schlüsselbegriffe
NTS-EXPOSURE, Abwasser, Human-Biomonitoring, öffentliche Gesundheit, sozioökonomisch, chemisch, Zusammensetzung, Verbindungen, Epidemiologie
