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Feinstaub und Covid-19 : Verschärft schmutzige Luft das Pandemie-Desaster?

Luftverschmutzung über der chinesischen Millionenstadt Wuhan Anfang 2020 und ein Jahr vorher. Bild: EPA

Ein Gerücht verdichtet sich zum Verdacht, je weiter das Coronavirus seine Kreise zieht. In vielen Pandemie-Hotspots mit hohen Feinstaubwerten ist die Covid-19-Sterblichkeit höher. An einen Zufall wollen einige Forscher nicht mehr glauben.

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          Der Anfangsverdacht kursiert schon einige Zeit, und anfangs roch es noch nach grüner Verschwörung. Doch das Gerücht hat mittlerweile plausible Züge angenommen. In zwei seit langem mit Luftschadstoffen erheblich belasteten Gegenden, so geht die Geschichte, nämlich in der chinesischen Provinz Hubei und dem norditalienischen „Industrie-Dreieck“ zwischen Bergamo, Lodi und Cremona, forderte das neue Coronavirus zu Beginn der Pandemie die mit Abstand meisten Todesopfer. Also, so die These, könnte doch auch die Vorschädigung der Lungen durch Feinstaub und Abgase die Tödlichkeit des Virus verstärken. Einiges sprach dafür. Nicht nur hatte man vage Hinweise schon während der ersten Sars-Epidemie vor siebzehn Jahren gefunden, auch die Beobachtung, dass langjährige Raucher stärker unter den Coronavirus-Opfern vertreten waren, machte viele stutzig.

          Joachim Müller-Jung

          Redakteur im Feuilleton, zuständig für das Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Die Spekulation ließ sich außerdem mit zahlreichen epidemiologischen Erkenntnissen geschmeidig in Einklang bringen. Chronische Bronchitis, Herzkrankheiten, Diabetes – wichtige Risikofaktoren für die Erkrankung an der vom neuen Coronavirus ausgelösten Covid-19-Krankheit – sind schon zigfach mit der Belastung durch luft- und lungengängigem Feinstaub in Verbindung gebracht worden. Die kleinsten, bis zu zweieinhalb Mikrometer großen Feinstaub-Partikeln, PM2,5 genannt, sind da besonders verdächtig. In einer drei Jahre alten „Lancet“-Studie etwa wird die Zahl der durch diesen Feinstaub verursachten vorzeitigen Todesfälle weltweit auf mehr als vier Millionen allein im Jahr 2015 hochgerechnet. In der neuesten „Global Burden of Disease“-Statistik werden sogar fünfeinhalb Millionen Opfer genannt.

          So also kam vor einiger Zeit der Verdacht auf, und die offiziellen Daten schienen das zu stützen, dass die durch langjährige Einwirkung der Schadstoffe vorerkrankten Menschen könnten dem neuen Virus leichter zum Opfer fallen – einfach, weil der Körper mit den Dauerentzündungen in den tiefsten Lungenbereichen, in denen die winzigen Feinstaubpartikeln einwirken, entsprechend anfällig und geschwächt ist. Eine plausible Überlegung, nur eben ohne jede Evidenz. Was fehlte, waren Daten, die die Theorie stützten.

          Mehr Tote mit jedem Mikrogramm mehr?

          Eine ganz neue amerikanische Studie von Forschern der Harvard T.H. Chan School of Public Heath tut das nun in MedRxiv, und zwar mit spektakulären Zahlen. Die Publikation ist noch nicht durch den wissenschaftlichen Begutachtungsprozess gegangen und damit, wenn man so will, wissenschaftlich noch nicht „rechtskräftig“. Aber die Studie lässt jetzt definitiv aufhorchen. Bei der Gruppe um Xiao Wu und Rachel Nethery handelt es sich nicht um Schadstoff- oder Aerosolexperten, sondern um Biostatistiker, die die Luftverschmutzungsdaten in amerikanischen Counties betrachtet und die Corona-Sterblichkeit in einen Zusammenhang gebracht haben. Ihr Ergebnis: Menschen in höher belasteten Gebieten erkranken signifikant schwerer an Covid-19 als in Reinluftregionen.

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          Die Zahlen klingen erschreckend: Statistisch steigt das Sterblichkeitsrisiko mit jedem zusätzlichen Mikrogramm Feinstaub pro Kubikmeter Luft zusätzlich um sage und schreibe 15 Prozent. Ohne das neue Coronavirus, so hatte dieselbe Gruppe in Vor-Corona-Zeiten für 60 Millionen Amerikaner über 65 Jahre ausgerechnet, erhöht die Feinstaubbelastung allein  das vorzeitige Sterberisiko um unter ein Prozent. Bezogen auf die knapp 1700 Counties dagegen, die in die Untersuchung eingeflossen sind, hatte sich das Sterberisiko während der Corona-Pandemie in schadstoffbelasteten Regionen bis Anfang April auf das Zwanzigfache gesteigert. New York County hätte nach den Berechnungen der Harvard-Forscher bis zum 4. April 248 Covid-19-Opfer weniger gehabt, wenn die Luftverschmutzung ein Mikrogramm pro Kubikmeter Luft geringer ausgefallen wäre.

          So klar, so fragwürdig. Denn es gibt zwei wesentliche Einwände gegen die Studie. Zuerst: Es gibt keine Belege für eine Kausalität, es handelt sich um eine Beobachtungsstudie. Die Zahlen liefern Korrelationen, aber keine Ursachen. Ein Großteil der betrachteten Counties liegt wie New York County zudem nicht nur in den traditionell am stärksten belasteten Industrie- und Verkehrsregionen, sie waren in dieser Anfangsphase der Pandemie auch infektionsbedingt am stärksten von einer Überlastung des Gesundheitssystems  betroffen war.

          Gute Gründe also, die Berechnungen der Harvard-Forscher infrage zu stellen. Wären da nicht weitere Hinweise aus anderen Studien und Veröffentlichungen, die sogar einen weiteren Verdacht ins Spiel bringen. Ist es denkbar, dass nicht die historische Vorbelastung allein, sondern vor allem die aktuelle Luftverschmutzung das Sterberisiko bei einer Sars-CoV-2-Ansteckung erhöht?  Das fragen sich italienische, französische und britische Wissenschaftler in einem beim „Journal of Infection“ eingereichten Aufsatz. Im Dezember und Januar,  dem Beginn der Sars-CoV-2-Ausbreitung in China, sei die Luftbelastung ausgerechnet in der Poebene in  Norditalien auf neue Höchstwerte geklettert. Sollte das Zufall sein? Antonio Frontera vom San Raffaele Hospital in Mailand und seine Kollegen glauben nicht daran. Norditalien war nicht nur stark belastet, über der Industrieregion im Norden, eingeschlossen zwischen den Alpenausläufern, wehte auch wenig Wind. Es herrschte lange Inversionswetterlage, die Luft war quasi gefangen über der Ebene. Ideal, so die Forscher, damit sich die Feinstaubpartikel relativ lange in der Luft halten können. Und eben nicht nur die. In der Theorie der Wissenschaftler waren die Verhältnisse auch ideal für die mit Tröpfchen und teilweise auch als mikrometergroße Aerosole ausgeschiedenen Coronaviren, die so nämlich minutenlang in der Luft schweben können.

          Die Viruspartikeln und Feinstaubpartikeln sind so klein, dass sie in der Vorstellung der Autoren leicht und in großen Mengen tief in die Lungen eingeatmet werden konnten, wo sie gemeinsam Unheil anrichten: Einerseits durch Entzündungsprozesse auf der Oberfläche der Lungenbläschen, und andererseits durch die rasche Virusvermehrung, die das Immunsystem am Ende radikal überfordert. Belege dafür? Liefern die Autoren des Artikels nicht, doch es gibt inzwischen Befunde, die zumindest die Spekulation stützen: Im „New England Journal of Medicine“ hat der Mediziner Matthew Meselson von der Harvard-Universität den Aerosolverdacht mit einem Kommentar zu einer aktuellen Publikation im selben Blatt erhärtet. Man könne nach einigen Publikationen zur Verweildauer und den Ansteckungsmechanismen des neuen Coronavirus davon ausgehen, „dass Aerosole von infizierten Personen ein Inhalatationsrisiko darstellen können“, zumindest in geschlossenen Räumen oder schlecht belüfteten Umgebungen.

          Empirische Daten liefert aber auch Meselson nicht. Die kommen allerdings von chinesischen Forschern der Fudan University in Schanghai in einem MedRxiv-Preprint, einem ebenfalls noch nicht abschließend begutachteten Aufsatz. Darin protokollieren Ye Yao und seine Kollegen den Verlauf der Feinstaubbelastung in Wuhan, dem Epizentrum der Corona-Pandemie, und der Sterblichkeit zwischen Mitte Januar und Mitte März. Wieder also nur eine Beobachtungsstudie, die im besten Fall Korrelationen zu identifizieren erlaubt. Und doch: die Kurvenverläufe sind erstaunlich. Anfangs war die Luftbelastung mit bis zu 100 Mikrogramm pro Kubikmeter sehr hoch.

          Mit dem Shutdown in Wuhan sanken die Schadstoffwerte im Zentrum sukzessive bis Mitte Februar bis auf unter 20 Mikrogramm ab, um danach allmählich wieder anzusteigen. Zeitlich versetzt, nämlich um die etwa drei Wochen zwischen Ansteckung und dem Tod vieler Patienten mit einem schweren Covid-19-Verlauf, entwickelte sich die Sterberate in Wuhan – nämlich annähernd parallel zu den PM2,5 und PM10-Werten (größere Feinstaubpartikel mit bis zu zehn Mikrometern). Diese Zeitverzögerung, so die Forscher aus Schanghai spiegele möglicherweise die physiologischen Wirkung der Feinstaubpartikel wider, die zusammen mit den Viren in die Luftwege und Lungen gelangten. „Die systemische Entzündung und der oxidative Stress, der durch den Feinstaub ausgelöst wird, beförderte möglicherweise den Übergang von einem milden zu einem schweren Verlauf der Virusinfektion, was letzten Endes die Kreislauffunktionen und die Prognose der Covid-19-Patienten stark beeinträchtigte“. Eine Spekulation, das gestehen die chinesischen Forscher ein, Dauer und Umfang der Studie seien zu schwach, es fehlen auch noch überzeugende physiologische oder molekulare Daten, um weitergehende Schlussfolgerungen zu ziehen. Aber der starke zeitliche Zusammenhang zwischen belasteter Atemluft und Covid-19-Sterblichkeit sei deutlich. Deshalb enthielt die Studie abschließend die Aufforderung, dem Phänomen in größeren Studien weiter nachzugehen. Das wird vielleicht auch passieren. In China ist das allerdings nach dem starken Rückgang der Sars-CoV-2-Neuinfektionen erst einmal nicht mehr möglich.

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