Metalle wie Blei, Kadmium oder Arsen sind gesundheitsschädlich, so viel ist klar. Doch auch scheinbar harmlose Metalle wie Zink oder Kupfer könnten negative Auswirkungen haben – und das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen erhöhen.
Für Eilige gibt’s am Ende des Artikels eine kurze Zusammenfassung.
Dass toxische Metalle wie Arsen, Kadmium oder Blei mit einem erhöhten Risiko für kardiovaskuläre Erkrankungen und einer erhöhten Mortalität verbunden sind, ist gut nachgewiesen. Zur Schädlichkeit anderer Metalle, insbesondere von Biometallen wie Zink oder Kupfer, gibt es dagegen bisher wenig Untersuchungen. Zudem wurden die Auswirkungen von Metallen auf die kardiovaskuläre Gesundheit bislang nicht in einer Stichprobe mit Menschen unterschiedlicher ethnischer Herkunft untersucht.
Forscher der Columbia University Mailman School of Public Health in New York nutzten nun die Daten einer groß angelegten Studie zu Atherosklerose, der „Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis“ (MESA) und untersuchten den Zusammenhang zwischen sechs Metallen im Urin und kardiovaskulären Ereignissen sowie der Sterblichkeit. Ihre Studie ist in Circulation erschienen. Die Teilnehmer kamen aus sechs städtischen Zentren und Ballungsgebieten: Batimore City und Baltimore County (Maryland), Chicago, Forsyth County (North Carolina), Los Angeles County, Northern Manhattan and the Bronx (New York City) und St. Paul (Minnesota). Um den gemeinsamen Einfluss der verschiedenen Metalle zu analysieren, nutzten die Wissenschaftler einen Ansatz des Maschinenlernens.
In die Stichprobe wurden 6.599 Personen einbezogen, bei denen in den Jahren 2000 und 2001 der Gehalt von sechs Metallen im Urin bestimmt worden war und deren Daten bis Dezember 2019 vollständig erhoben werden konnten. Die Probanden waren im Mittel 62,1 Jahre alt und 53 % waren weiblich. 39 % definierten sich als weiß, 27 % als schwarz, 22 % als lateinamerikanisch/latino und 12 % als chinesischer Abstammung.
Insgesamt entwickelten 1.162 Teilnehmende im Follow-Up-Zeitraum eine kardiovaskuläre Erkrankung und 1.844 starben. Erhöhte Werte der Metalle Kadmium, Wolfram, Uran, Kobalt, Kupfer und Zink waren – alle Metalle zusammen genommen – über den 18-jährigen Beobachtungszeitraum mit einem um 29 % erhöhten Risiko für eine kardiovaskuläre Erkrankung und einem um 66 % erhöhten Sterberisiko verbunden. Der Einfluss soziodemographischer Faktoren und weiterer Risikofaktoren für Herz-Kreislauf-Erkrankungen wie Rauchen, Bluthochdruck, Body Mass Index (BMI) oder Diabetes war zuvor statistisch berücksichtigt worden.
Bei den einzelnen Metallen war ein höherer Wert an Kadmium mit einem um 25 % erhöhten Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und einem um 68 % erhöhten Sterberisiko verbunden. Bei den anderen Metallen zeigten sich ähnliche Zusammenhänge.
HR für kardiovaskuläre Erkrankung
HR für Sterblichkeit jeder Ursache
alle 6 Metalle zusammen
1,29
1,66
Kadmium
1,25
1,68
Wolfram
1,20
1,16
Uran
1,32
Kobalt
1,24
1,37
Kupfer
1,42
1,50
Zink
1,21
1,38
Hazard Ratios (HR) für kardiovaskuläre Erkrankungen und Sterblichkeit beim Vergleich des höchsten und niedrigsten Quartils bei der Konzentration der Metalle im Urin.
„Bei unserer Untersuchung handelt es sich um die bisher größte prospektive Studie zum Zusammenhang von Metallen im Urin und kardiovaskulären Erkrankungen“, erläutert Irene Martinez-Morata. Sie ist Hauptautorin der Studie und Doktorandin am Department of Environmental Health Sciences der Columbia Mailman School of Public Health. „Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass Metalle im Urin ein robuster, bisher wenig berücksichtigter Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und eine erhöhte Sterblichkeit sind.“ Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, mit Metallen verbundene Gesundheitsrisiken besser einzuschätzen und Präventionsstrategien zu entwickeln, um die schädliche Aufnahme von Metallen zu reduzieren.
Die untersuchten Metalle können aus ganz unterschiedlichen Quellen aufgenommen werden: die Nahrung oder das Trinkwasser, die Luft, Gebrauchsgegenstände, Staub in Innenräumen oder bei beruflicher Exposition. Durch den Klimawandel könnte es zu einer erhöhten Exposition kommen, etwa, indem durch extreme Wetterereignisse oder Waldbrände mehr Metalle in die Luft, ins Wasser oder in den Boden und darüber schließlich in die Nahrung gelangen.
Biometalle wie Zink oder Kupfer werden zwar in kleinen Mengen vom Körper benötigt. In großen Mengen können sie aber ebenfalls schädlich sein. „Hohe Werte dieser Metalle im Urin können bedeuten, dass zu viel davon aufgenommen wurde – aber auch, dass der Körper diese Nährstoffe verliert“, erläutert Martinez-Morata. „Das kann der Fall sein, wenn der Stoffwechsel nicht mehr richtig funktioniert, etwa in frühen Stadien einer Herz-Kreislauf-Erkrankung.“
Mögliche Mechanismen, die bei der schädlichen Auswirkung von Metallen auf das Herz-Kreislauf-System eine Rolle spielen, sind durch Metall ausgelöste Entzündungen, oxidativer Stress, eine Störung enzymatischer Reaktionen, eine Störung des Endothels und Atherosklerose. So haben bisherige Studien der gleichen Arbeitsgruppe ergeben, dass höhere Werte der sechs Metalle mit einem erhöhten Risiko für Arterienverkalkung einhergehen. „Das deutet darauf hin, dass Atherosklerose eine zentrale Rolle bei der schädlichen Auswirkung von Metallen auf die kardiovaskuläre Gesundheit spielt“, schreiben die Autoren.
Weiterhin haben Studien gezeigt, dass Menschen mit einem niedrigeren sozioökonomischen Status und Menschen mit schwarzer, lateinamerikanischer, chinesischer oder amerikanisch-indigener Herkunft einer stärkeren Belastung mit Metallen ausgesetzt sind. Diese Gruppen haben zugleich ein höheres Risiko, an Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu sterben. „Das bedeutet, dass neben individuellen Faktoren wie Ernährung, Rauchen oder dem Beruf auch soziale und strukturelle Faktoren bei der Prävention berücksichtigt werden müssen“, sagt Martinez-Morata.
Präventionsmaßnahmen könnten Gesetze zu Grenzwerten in der Luft, im Trinkwasser, in Nahrungsmitteln und in Konsumartikeln, Aufklärung der Bevölkerung über mögliche Risikofaktoren und individuelle Verhaltensänderungen sein. „Um solche Präventionsstrategien gut zu begründen, sollte der Zusammenhang zwischen der Aufnahme von Metallen und dem Risiko für kardiovaskuläre und andere Erkrankungen und der Sterblichkeit in weiteren Studien untersucht werden“, betonen die Autoren. „Insbesondere sind mehr Studien zu den Auswirkungen bisher wenig untersuchter Metalle wie Wolfram oder Kobalt nötig, bei denen es bislang keine gesetzlichen Regelungen gibt.“ Wichtig sei auch, den Metallgehalt im Urin zu mehreren Zeitpunkten über eine längere Zeit zu erfassen.
Kurze Zusammenfassung für Eilige:
Gesundheitsrisiko: Toxische Metalle wie Blei, Kadmium und Arsen sind mit einem erhöhten Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Mortalität verbunden. Auch Biometalle wie Zink und Kupfer können gesundheitsschädlich sein, insbesondere bei hohen Konzentrationen.
Studienergebnisse: Eine Studie der Columbia University zeigt, dass erhöhte Werte von sechs Metallen im Urin, darunter Kadmium und Kupfer, mit einem erhöhten Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und einer gesteigerten Sterblichkeit assoziiert sind.
Prävention: Die Studie betont die Notwendigkeit, den Zusammenhang zwischen Metallaufnahme und Gesundheitsrisiken weiter zu erforschen und Vorschläge für gesetzliche Grenzwerte und Präventionsstrategien zu entwickeln.
Quelle:
Martinez-Morata et al. Association of Urinary Metals With Cardiovascular Disease Incidence and All-Cause Mortality in the Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA). Circulation, 2024. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.124.069414
Bildquelle: Unsplash, Susan Wilkinson
