ArchivDÄ-TitelSupplement: PerspektivenKardiologie 1/2017Umweltmedizin: Feinstaubfolgen für das transplantierte Herz

Supplement: Perspektiven der Kardiologie

Umweltmedizin: Feinstaubfolgen für das transplantierte Herz

Dtsch Arztebl 2017; 114(13): [33]; DOI: 10.3238/PersKardio.2017.03.31.07

Bara, Christoph; Böthig, Dietmar; Haverich, Axel

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Veränderungen an den Koronarien zählen zu den häufigsten Todesursachen nach einer Herztransplantation. Feinstaubbelastung erhöht das Risiko.

Veränderungen in den Koronararterien nach Herztransplantation (HTx) sind sehr verbreitet. Bereits nach 1 Jahr sind 7,8 %, nach 5 Jahren 30 % und nach 10 Jahren 50 % der Patienten davon betroffen (1). Die sogenannte Transplantatvaskulopathie (TVP) verursacht im Langzeitverlauf weit häufiger Probleme als eine akute Abstoßung. Zudem ist die TVP laut Register der International Society for Heart and Lung Transplantation eine der häufigsten Todesursachen bei Herztransplantierten. Obwohl in der Entstehung und Entwicklung der TVP nicht nur die bekannten Risikofaktoren der koronaren Herzkrankheit (KHK) eine Rolle spielen, sondern auch immunologische Vorgänge (2), sind die Ähnlichkeiten so unverkennbar, dass die TVP als akzelerierte Form der KHK angesehen wird (Abbildung).

Koronarangiographie eines 33 Jahre alten Patienten 27 Monate nach HTx
Koronarangiographie eines 33 Jahre alten Patienten 27 Monate nach HTx
Abbildung
Koronarangiographie eines 33 Jahre alten Patienten 27 Monate nach HTx
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In den letzten Jahren ist international in einigen Observationsstudien über den negativen Einfluss der Feinstaubbelastung auf kardiovaskuläre Erkrankungen berichtet worden. Es konnte ein Zusammenhang mit dem Risiko für einen Herzinfarkt (3) und einen Herzstillstand (4) sowie mit der gesamten Sterblichkeit danach (5) festgestellt werden. Ähnliches ist für einen Schlaganfall gezeigt worden (6). Die bis dato größte deutsche Studie, die diese Zusammenhänge untersuchte (Heinz Nixdorf Recall Studie), fand ein erhöhtes Risiko eines Schlaganfalls, jedoch weniger klare Zusammenhänge mit einer KHK (7, 8).

Das Ziel der hier vorgestellten Studie war die Untersuchung einer Assoziation zwischen Feinstaubbelastung und Entwicklung der Veränderungen in den Kranzarterien der transplantierten Herzen. Grundlage der Analyse sind 105 konsekutive, seit mindestens 5 Jahren und bis vor maximal 29 Jahren herztransplantierte Patienten, die in der Transplantationsambulanz der Medizinischen Hochschule Hannover in 2015 behandelt wurden. Mittels einer Koronarangiographie wurde eine TVP bei n = 50 diagnostiziert; bei n = 55 konnte sie ausgeschlossen werden. Bei allen Patienten wurde erhoben: Alter, Body-Mass-Index (BMI), Nachbeobachtungszeit bis zum Auftreten der TVP, Zeit nach HTx, Abstoßungsepisoden, Auftreten von CMV-Infektion, Diabetes mellitus, arterieller Hypertonie und Dialyse nach HTx.

Die Analyse der Feinstaubbelastung betraf die Partikelgröße < 2,5 und < 10 μm (PM2,5 bzw. PM10). Hierzu wurden die offiziellen Daten des Umweltbundesamtes herangezogen. Die Abschätzung der Belastung basiert auf den Jahresmittelwerten von 2013 für PM2,5 und PM10, die dem Wohnort eines jeden Patienten zugeordnet wurden. Entsprechend den Quell-angaben sind die Belastungen:

  • für PM10 in Kategorien > 10; > 15; > 20; > 25 μg/m³ eingeteilt,
  • analog dazu PM2,5 in die Kategorien > 10,0; > 12,5; > 15,0 und > 17,5 μg/m³.

Die einzelnen Feinstaubbelastungen wurden bei den TVP-Patienten mit der Zeit bis zur Entstehung der TVP korreliert beziehungsweise bei den Patienten ohne TVP mit der TVP-freien Zeit nach HTx.

Ergebnisse: Die Patienten mit und ohne TVP waren bei der HTx (45,2  versus 44,7 Jahre; n.s.) sowie zur Zeit der Untersuchung (62,6 versus 59,1 Jahre; n.s.) gleichaltrig.

Patienten, die eine TVP entwickelt hatten, waren zur Zeit der letzten Untersuchung bereits länger transplantiert (17,4 ± 5,8 versus 14,3 ± 6,2 Jahre; p = 0,0128), jedoch zur Zeit der Erstdiagnose einer TVP signifikant jünger (52,1 ± 14,9 versus 59,1 ± 13,0; p = 0,012). Sie wurde signifikant früher nach HTx gestellt als die Zeit nach HTx, die die Patienten ohne TVP bereits erreicht haben (6,8 ± 4,6 versus14,3 ± 6,2; p < 0,0001).

Es gab keine signifikanten Unterschiede bezüglich des Body-Mass-Index, Diabetes, arterieller Hypertonie, der früheren CMV-Infekte und Anzahl der Abstoßungen. In der Patientengruppe mit niedrigster Feinstaubbelastung haben deutlich weniger Patienten eine TVP entwickelt als in der Gruppe mit den höchsten Belastungswerten:

  • 32,3 % für PM2,5-Belastung 10–12,5 μg/m3;
  • 75 % bei einer Belastung > 17,5 μg/m3;
  • 25 % für PM10-Belastung 10–15 μg/m3;
  • 70 % bei Belastung > 25 μg/m3 (Grafik 1).
TVP-freies Überleben nach HTx in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln Größe
TVP-freies Überleben nach HTx in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln Größe
Grafik 1a
TVP-freies Überleben nach HTx in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln Größe <2,5 μm
Anteil der Patienten mit und ohne TVP in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln
Anteil der Patienten mit und ohne TVP in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln
Grafik 1b
Anteil der Patienten mit und ohne TVP in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln

Eine Transplantatvaskulopathie trat bei Patienten, die einer Feinstaubkonzentration von > 15 µg/m³ ausgesetzt waren, signifikant früher auf (p laut Log-rank-Test = 6,5 %, Breslow = 3,3 %, Tarone-Ware = 4,3 %). Die schrittweise Cox-Regression unter Einbeziehung der Zeit als zusätzliche Kovariate ergibt als unabhängigen Risikofaktor neben einer Abstoßungsreaktion (deren Effekt mit der Zeit nach Transplantation abnahm) eine höhere Feinstaubkonzentration der Partikelgröße PM2,5 ab dem Schwellenwert von 12,5 (HR 1,166, p = 0,034) (Grafik 2).

TVP-freies Überleben nach HTx in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln
TVP-freies Überleben nach HTx in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln
Grafik 2
TVP-freies Überleben nach HTx in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln

Auch bei Einschluss der PM2,5-Konzentration als kontinuierliche Variable stellt sich diese Feinstaubkonzentration als unabhängiger signifikanter Risikofaktor dar.

Diskussion: Die Feinstaubbelastung als Risikofaktor nach einer Organtransplantation wurde bisher lediglich bei Lungentransplantierten untersucht (14, 15). Studien oder Berichte über Feinstaubbelastung bei Herztransplantierten beziehungsweise Beeinflussung der Vaskulopathie nach einer anderen Organtransplantation wurden nicht publiziert.

Die durchgeführte Analyse ergab eine signifikante Assoziation zwischen der Entwicklung einer TVP nach HTx und der Exposition der Patienten gegenüber Feinstaubpartikeln in der Größe < 2,5 μm. Sie zeigte sich unabhängig von bekannten Risikofaktoren wie Anzahl der früheren Abstoßungen, CMV-Infekten, arterieller Hypertonie, Diabetes und Body-Mass-Index.

Der Einfluss von Feinstaub auf die Entwicklung unterschiedlicher Krankheitsbilder wurde in den vergangenen Jahren zunehmend untersucht. Als Pathomechanismus vermutet man die alveoläre Aufnahme der Feinstaubpartikel in Leukozyten, die ihrerseits in den Endothelien vielfältiger Gewebe teils Entzündungsreaktionen mit nachfolgender endothelialer Dysfunktion, Hemmung der Fibrinolyse und Aktivierung der Thrombozyten hervorrufen. Darüber hinaus können sie die Entwicklung von Arteriosklerose und Progression der atherosklerotischen Plaques fördern (9, 10). Eine permanente Belastung bei Organtransplantierten könnte auf diesem Weg auch die Abwehr körperfremden Gewebes stimulieren.

Der negative Einfluss von Feinstaub auf die KHK wurde in mehreren Studien untersucht. Die Mehrzahl von ihnen weist auf ein erhöhtes Risiko hin (10, 11, 12). In einer der größten Studien (ESCAPE) mit über 100 000 Teilnehmern aus 11 europäischen Zentren konnte eine Risikoerhöhung sowohl für PM2,5 als auch für PM10 gezeigt werden – sogar unterhalb der in Europa empfohlenen Schwellenwerte.

Die Heinz-Nixdorf-Recall-Studie konnte hingegen bei 4 433 Probanden keinen deutlichen Zusammenhang mit koronaren Ereignissen zeigen (8).

Feinstaub besteht aus Partikeln unterschiedlicher Größe und Zusammensetzung. Sie werden in 3 Gruppen aufgeteilt (< 0,1 μm, 0,1–2,5 μm und 2,5–10 μm), wobei die gesetzlichen Regelungen und routinemäßigen Messungen lediglich die letzten beiden betreffen. Diese Studie stütze sich auf die Verfügbaren Daten zu PM2,5 und PM10, was sicherlich eine gewisse Limitation bedeutet. Die kleineren Partikel sind zwar in den Messungen enthalten, jedoch nicht separat beurteilbar.

Die Ergebnisse begründen die Notwendigkeit weitergehender Untersuchungen. Größere Patientenkollektive sowie eine detaillierte Berücksichtigung der Feinstaubwerte, die sich über Jahre ändern, der räumlichen Feinstaubbelastung und eventuelle Wechsel des Aufenthalts der Patienten sollten folgen, um den Anfangsverdacht zu erhärten oder zu widerlegen.

DOI: 10.3238/PersKardio.2017.03.31.07

Prof. Dr. med. Christoph Bara

Priv.-Doz. Dr. med. Dietmar Böthig

Prof. Dr. med. Axel Haverich

Transplantations- und Kunstherzambulanz,

Klinik für HTTG, Medizinische Hochschule Hannover

Interessenkonflikt: Autor Bara gibt Vortragshonorare vom Universitätsklinikum Heidelberg an. Die Autoren Haverich und Böthig erklären, dass kein Interessenkonflikt vorliegt.

Literatur im Internet:
www.aerzteblatt.de/lit1317

1.
Lund LH, Edwards LB, Kucheryavaya AY, et al.: for the International Society of Heart and Lung Transplantation: The Registry of the International Society for Heart and Lung Transplantation: Thirty-first Official Adult Heart Transplant Report 2014; Focus Theme: Retransplantation. J Heart Lung Transplant 2014; 33: 996–1008 CrossRef MEDLINE
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Koronarangiographie eines 33 Jahre alten Patienten 27 Monate nach HTx
Koronarangiographie eines 33 Jahre alten Patienten 27 Monate nach HTx
Abbildung
Koronarangiographie eines 33 Jahre alten Patienten 27 Monate nach HTx
TVP-freies Überleben nach HTx in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln Größe
TVP-freies Überleben nach HTx in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln Größe
Grafik 1a
TVP-freies Überleben nach HTx in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln Größe <2,5 μm
Anteil der Patienten mit und ohne TVP in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln
Anteil der Patienten mit und ohne TVP in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln
Grafik 1b
Anteil der Patienten mit und ohne TVP in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln
TVP-freies Überleben nach HTx in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln
TVP-freies Überleben nach HTx in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln
Grafik 2
TVP-freies Überleben nach HTx in Abhängigkeit von Belastung mit Feinstaubpartikeln
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