Verkehr: Bremsabrieb als Luftschadstoff?

Schädlicher Abrieb: Durch Autobremsen erzeugter Feinstaub könnte schädlicher sein als landläufig angenommen – er schwächt offenbar das Immunsystem. Wie Zellversuche nahelegen, setzen in Bremsabrieb enthaltene Metallpartikel bestimmte Immunzellen außer Gefecht. Sie verlieren dadurch ihre Durchschlagskraft gegen Bakterien. Damit scheint der Bremsstaub ähnlich schädlich für die Abwehrzellen zu sein wie Feinstaub aus Dieselabgasen und könnte unter anderem Lungeninfektionen fördern.

Dass Feinstaub der Gesundheit schadet, ist längst bekannt: Die wenige Mikro- oder Nanometer kleinen Partikel können bis tief in die Lunge und andere Gewebe vordringen und zum Beispiel Atemwegserkrankungen, Lungenkrebs und Herz-Kreislauf-Leiden begünstigen. Sogar bei Ungeborenen im Mutterleib kann der Feinstaub Gesundheitsschäden verursachen – erst kürzlich wies eine Studie Feinstaubpartikel in der Plazenta schwangerer Frauen nach.

Zu den Hauptquellen des schädlichen Feinstaubs gehört der Verkehr: Vor allem Diesel-, aber auch Benzinmotoren stehen als Verursacher in der Kritik. Doch sie sind nicht die einzigen Feinstaubquellen auf der Straße. Auch der Abrieb von Reifen und Bremsen trägt zum Beispiel erheblich zur Belastung bei. So ist allein Bremsstaub für schätzungsweise ein Fünftel des sogenannten PM2,5-Feinstaubs im Verkehr verantwortlich – dabei handelt es sich um Partikel von weniger als 2,5 Mikrometern Durchmesser.

Bremsstaub enthält winzige metallreiche Partikel, die bis tief in die Lunge vordringen können - hier sind sie in tausendfacher Vergrößerung zu sehen. © L. Selley/ University of Cambridge

Bremsstaub im Blick

Genau diesen beim Bremsen erzeugten Luftschadstoffen haben sich nun Liza Selley vom King’s College London und ihre Kollegen gewidmet: „Der aktuelle Fokus auf Diesel-Emissionen scheint gerechtfertigt. Doch wir sollten auch die Bedeutung anderer Feinstaubkomponenten nicht außer Acht lassen“, sagt Selleys Kollege Ian Mudway.

Bekannt war bereits, dass Bremsabrieb reich an Metallen ist, die im Körper die Entstehung sogenannter reaktiver Sauerstoffspezies fördern können – als Zellgifte geltende Moleküle. Außerdem legen Studien mit in Schweißereien und Gießereien beschäftigten Arbeitern nahe: Metallreiche Feinstaubpartikel könnten das Immunsystem daran hindern, bakterielle Infektionen erfolgreich zu bekämpfen.

Immunzellen außer Gefecht

Um diesen Zusammenhang näher zu untersuchten, führten die Wissenschaftler Experimente mit Feinstaub aus einer Fabrik durch, in der Bremsbeläge getestet werden. Die Partikel stammten dabei von unterschiedlichen, in Europa gängigen Trommelbremsen, die in Busse und LKW verbaut werden. Im Labor setzten Selley und ihre Kollegen Zellkulturen mit Makrophagen diesen Feinstaubteilchen aus. Welchen Effekt würde der Bremsstaub auf die Immunzellen haben?

Die Ergebnisse zeigten: Der Feinstaub schwächte offenbar die Fähigkeit der Fresszellen, sich Krankheitserreger einzuverleiben und sie unschädlich zu machen. In Tests mit Staphylococcus aureus-Bakterien nahmen die Abwehrzellen die Erreger nicht mehr auf wie sonst. Außerdem produzierten sie vermehrt entzündungsfördernde Botenstoffe, wie das Forscherteam berichtet. Erst als sie wieder reiner Luft ausgesetzt waren, erholten sich die Immunzellen langsam.

Ähnlicher Effekt wie bei Dieselabgasen

Tatsächlich scheinen für diesen Effekt die metallenen Komponenten des Bremsstaubs verantwortlich zu sein. Denn fügten die Wissenschaftler sogenannte Chelatoren hinzu, die Metallionen binden und sie so an möglicherweise schädlichen Reaktionen hindern können, zeigte sich der negative Einfluss auf die Immunzellen nicht.

Spannend auch: Zusätzliche Untersuchungen mit Partikeln aus Dieselabgasen offenbarten, dass Feinstaub aus dieser Quelle ganz ähnliche Auswirkungen auf die Immunzellen hat. Wie die Forscher erklären, enthält Diesel-Feinstaub zwar weder Eisen, noch Kupfer – beide Metalle sind in Bremsstaub häufig und für ihre Rolle bei der Entstehung von reaktiven Sauerstoffspezies bekannt. Andere Metallpartikel kommen jedoch in beiden Feinstaubvarianten vor.

Vor allem Vanadium könnte den Ergebnissen zufolge eine besondere Bedeutung in diesem Zusammenhang haben: Es war das einzige Metall, das in beiden Experimenten mit zunehmender Feinstaubbelastung vermehrt von den Immunzellen aufgenommen wurde.

Anfälliger für Bronchitis und Co?

„Dieselabgase und Bremsabrieb scheinen gleichermaßen toxisch auf Makrophagen zu wirken. Diese Immunzellen schützen die Lunge vor Krankheitserregern und Infektionen. Doch der Feinstaub führt dazu, dass sie Bakterien nicht mehr aufnehmen und bekämpfen können“, fasst Selley zusammen. Was aber bedeuten diese Ergebnisse nun konkret?

Nach Ansicht der Wissenschaftler legen ihre Beobachtungen nahe: Nicht nur Dieselabgas, sondern auch Bremsstaub fördert womöglich Atemwegserkrankungen wie Lungenentzündung und Bronchitis. Sie betonen allerdings auch, dass die Erkenntnisse aus den Zellversuchen nicht ohne weiteres auf den Menschen übertragen werden können. „Weitere Studien müssen nun zeigen, wie die Metallpartikel im Feinstaub die Infektionsanfälligkeit der Lungen echter Menschen beeinflussen“, so das Fazit des Teams. (Metallomics, 2020; doi: 10.1039/c9mt00253g)

Quelle: UK Research and Innovation