ArchivDeutsches Ärzteblatt45/2002Haaranalysen in der klinischen Umweltmedizin: Eine kritische Betrachtung

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Haaranalysen in der klinischen Umweltmedizin: Eine kritische Betrachtung

Dtsch Arztebl 2002; 99(45): A-3026 / B-2557 / C-2276

Drexler, Hans; Schaller, Karl-Heinz

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LNSLNS Zusammenfassung
Haaranalysen zur Quantifizierung von Umweltbelastungen werden in den letzten Jahren zunehmend von verschiedenen Stellen angeboten. In erster Linie handelt es sich dabei um die Bestimmung von Metallen. Den wenigen Vorteilen der Haaranalyse stehen signifikante Nachteile gegenüber. Dies gilt insbesondere für umwelttoxikologische Fragestellungen. Zahlreiche Störfaktoren und Einflussgrößen reduzieren den sinnvollen Einsatz der Haaranalyse auf wenige Metalle. In der Regel sind nur Kollektivaussagen nach Standardisierung der präanalytischen und analytischen Phase ableitbar. Aussagen auf Individualbasis sind normalerweise nicht möglich. Der konsultierte Arzt muss den Patienten auf diese Probleme aufmerksam machen. In den meisten Fällen ist ein Biomonitoring auf der Basis von Blut/Serum und Urin notwendig, um zu zuverlässigen Beurteilungswerten zu kommen.

Schlüsselwörter: Haaranalyse, Umweltmedizin, Biomonitoring, Schadstoffexposition, Metall

Summary
Hair Analysis in Clinical Environmental Medicine – a Critical View
Hair analysis as an approach for the quantification of an environmental exposure has been offered increasingly from several sites in the past. Here the determination of metals is considered primarily. However, significant disadvantages of the hair analysis outweigh the little advantages of this technique. This is true especially for questions raised in environmental toxicology. Numerous interference factors and influence factors reduce the reliable use of the hair analysis to very few metals. As a rule only group based statements can be obtained. Prerequisites are a strict standardization of the pre-analytical and analytical phase as well as the medical evaluation based on reliable reference/threshold limit values. Statements on an individual basis are not possible normally. The consulted physician has to draw the patient's attention to these problems. Biological monitoring on the base of blood/serum and urine analyses are necessary to obtain reliable diagnostic findings.

Key words: hair analysis, environmental medicine, biological monitoring, exposure assessment, metal


Haaranalysen zur Quantifizierung von Umweltbelastungen werden in den letzten Jahren zunehmend von verschiedenen Stellen, unter anderem von weit mehr als 150 Apotheken in Deutschland, angeboten (7). In der offensiven Werbung (wie im Internet unter der Adresse www.umwelt-apotheker.de) werden verschiedenste Beschwerden ohne Berücksichtigung toxikologischer Erkenntnisse in kausalem Zusammenhang mit dem Befund einer Haaranalyse gestellt. Die Berichterstattung in den einschlägigen Medien über Haaranalysen von Prominenten zum Nachweis eines eventuellen Drogenkonsums vermittelt vielen Menschen ein Vertrauen in die Haaranalyse, das für den Bereich der Umweltmedizin nicht zutrifft.
Biomonitoring und Wahl des Untersuchungsmaterials
Unter biologischem Monitoring versteht man in der Arbeits- und Umweltmedizin den Nachweis von Fremdstoffen, Fremdstoffmetaboliten oder Abweichungen physiologischer Parameter von ihrer Norm durch eine umweltbedingte Exposition gegenüber chemischen Stoffen. Die analytische Quantifizierung dieser Parameter im biologischen Material liefert Informationen über die Resorption des Fremdstoffes und die aufgenommene Stoffmenge, über die individuelle Verstoffwechselung und Ausscheidung der Substanzen und gibt damit Hinweise für eine individuelle Risikobeurteilung. Für ein adäquates Biomonitoring benötigt man geeignetes Untersuchungsmaterial, zuverlässige und geprüfte Analyseverfahren, die unter den Bedingungen der statistischen Qualitätssicherung anzuwenden sind, und valide Grenzwerte, anhand derer die erhaltenen Befunde interpretiert werden können (5). Als Untersuchungsmaterialien werden in der Umweltmedizin in erster Linie Blut/Serum oder Urin eingesetzt.
Der Mensch hat um die 100 000 Haare am Kapillitium, die täglich circa 0,3 bis 0,5 mm wachsen. Es ist naheliegend, auch dieses Produkt als Matrix für Biomonitoringuntersuchungen heranzuziehen, insbesondere unter der Vorstellung, dass durch das langsame Wachstum die Analyse Hinweise auf eine chronische beziehungsweise zurückliegende Belastung liefern kann.
Umwelttoxikologische Fragestellungen
Für die Haaruntersuchung spricht im Wesentlichen nur die einfache, nicht invasive Probenahme. Die Proben sind leicht verfügbar und ohne Belastungen für den Patienten erhältlich. Man benötigt keine speziellen Ausrüstungen, und die Probenahme kann vom Personal ohne größere Einarbeitungszeit durchgeführt werden. Auch können die Proben nach ihrer Entnahme gut transportiert und gelagert werden, ohne dass es zu einer Verfälschung des Haaranalysenergebnisses kommt. Als weiterer Vorteil im Bereich der Umweltmedizin wird aufgeführt, dass retrospektiv erhöhte Belastungen durch die Haaranalyse erkannt werden können. Dies gilt für einige Belastungen gegenüber Metallen, wobei jedoch eine sehr differenzierte Probenahme und Analytik zu erfolgen hat. Im Gegensatz zu umweltmedizinischen Fragestellungen hat die Haaranalyse zur Diagnose von Vergiftungen sowie zum Nachweis von Drogen- und Medikamentenabusus in der forensischen Medizin eine unbestrittene Bedeutung.
Diesen tatsächlichen oder auch nur vermeintlichen Vorteilen der Haaranalyse stehen aber gravierende Nachteile gegenüber. Kruse-Jarres (2) hat die Nachteile der Haaranalyse zur Erkennung von Stoffwechselstörungen umfassend und detailliert dargestellt. Eine wesentliche Einflussgröße ist die Auswahl des Entnahmeortes der Haarprobe sowie der Abstand der Haargewinnung von der Kopfhaut. In Anhängigkeit vom Entnahmeort und der Haarlänge können große Variationen auftreten. Besonders kritisch ist der Einfluss der Haarwachstumsgeschwindigkeit auf die Analysenergebnisse. Das Haarwachstum wird stark von Krankheiten, dem Ernährungszustand sowie intra- und individuellen Variationen beeinflusst. Ein Bezug zu Zeitpunkt, Höhe und Dauer einer Fremdstoffaufnahme ist deshalb sehr problematisch. Ein Einfluss der Haarfarbe auf die Resultate der Haaranalyse ist ebenfalls bekannt. Auch die Haarpflege (Verwendung von Haarspray, Shampoos, Seifen und Parfüme) kann die Ergebnisse wesentlich verändern. Bleichen und Färben der Haar führen zu dramatischen Verschiebung im Metallhaushalt des Haares. Ein ungelöstes Problem stellt auch die Kontamination der Proben dar. Kontaminationen können zum einen umweltbedingt durch Staub oder durch die Verwendung von Haarpflegemitteln hervorgerufen werden. Aber auch der Einfluss von Schweiß als Kontaminationsquelle ist zu berücksichtigen.
Aus analytischer Sicht ist besonders darauf hinzuweisen, dass in den meisten Fällen keine Standardisierung der präanalytischen und der analytischen Phase sowie keine adäquate Qualitätssicherung möglich ist. Diese Probleme zeigten sich in eklatanter Weise in einem Ringversuch mehrerer Labors der International Atomic Energy Agency (IAEA) sowie in einer Studie der American Society of Elemental Testing Laboratories (ASETL). Es wurden dabei unvertretbar große Schwankungen, indiskutabel schlechte Präzisionskriterien und erhebliche Missstände aufgedeckt.
Vergleichswerte zur Beurteilung
Messwerte liefern grundsätzlich nur dann eine medizinisch verwertbare Information, wenn valide Vergleichs-, Referenz- oder Grenzwerte zur Verfügung stehen. Für die umweltmedizinische Beurteilung der Analysenergebnisse von Haaruntersuchungen sind derzeit keine anerkannten Norm-/Referenz- oder umweltmedizinische Grenzwerte evaluiert. Validierte Referenzwerte sind aufgrund der vielfältigen Probleme wohl auch in Zukunft nicht zu erwarten. Die veröffentlichten Normbereichsangaben zeichnen sich dadurch aus, dass in der Regel erhebliche Variationen von Element zu Element und von Labor zu Labor angegeben werden. Die Breite der Normbereichsangaben wird offensichtlich durch die genannten exogenen und endogenen Einflussfaktoren hervorgerufen. Hinzu kommen Einflüsse durch die geographische Region, Ernährungsgewohnheiten, Haarfarbe, Alter, Geschlecht und Rasse. Eine toxikologische Beurteilung der Resultate der Untersuchungen von Haarproben ist deshalb nur in Verbindung mit einem umfangreichen Vorwissen möglich. Über Beziehungen von der äußeren Exposition zur Gesamtkörperbelastung an Metallen beziehungsweise zur Konzentration in kritischen Organen liegen keine relevanten wissenschaftlichen Erkenntnisse vor (4).
Kritische Aspekte der Haaranalyse
In der Praxis wird ein Büschel Haare vom Patienten zur Analytik eingeschickt oder in der Apotheke entnommen. Aus der Haarprobe werden dann häufig einige Dutzend Parameter, in der Regel Metalle, bestimmt. Bei der Vielzahl der durchgeführten Untersuchungen werden erwartungsgemäß Überschreitungen einzelner, der meist laborintern evaluierten Referenzwerte gefunden. Das Vorliegen eines vermeintlich erhöhten Wertes führt im weiteren Verlauf nicht selten zu einer ärztlichen Konsultation. Auch wenn sich der konsultierte Arzt der Grenzen der Haaranalytik bewusst ist, kann oftmals auf die Überprüfung der fraglichen Belastungen in einer geeigneten Matrix (Vollblut, Serum, Urin) trotz der zusätzlich entstehenden Kosten nicht verzichtet werden. Andernfalls wäre zu befürchten, dass sich der Patient in weniger kompetente Behandlung begibt, mit der Folge weiterer Kosten und eventueller psychischer Folgeschäden aufgrund der Fehlinformation (1).
Unabhängig ob ein aufwendiger Befund in der Haaranalyse durch ein geeignetes Verfahren überprüft werden soll, ist der Arzt aufgefordert, sachkompetent die Validität von Haaranalysen im Gespräch mit dem Patienten zu beurteilen.
Haaranalyse in der Umweltmedizin
Im Bereich der Umweltmedizin wird die Haaranalyse nahezu ausschließlich zur Beurteilung einer internen Belastung durch Metalle/Metalloide herangezogen (6). Untersuchungen zu Aluminium- und Manganbelastungen zeigten, dass aufgrund der Kontaminationsgefahr Haaranalysen zur Abschätzung einer Exposition nicht geeignet sind. Bei ausreichend großen Populationen ist die Haaranalyse als Screeningmethode zur Beurteilung einer Exposition durch Blei, Cadmium und anorganischen Arsenverbindungen geeignet (3). Dies gilt nur für Querschnittsstudien bei denen Probengewinnung, Analytik und Beurteilung strikt standardisiert wurden. Bewertet werden können auch relative Belastungen, wenn beispielsweise basisnahes und basisfernes Haar untersucht wird. Durch einen Vergleich beider Haaranalysen kann eine Aussage getroffen werden, ob die Belastung Monate vor der Konsultation wesentlich höher oder geringer war als diejenige in den letzten Wochen vor der Probenahme (semiquantitative Aussage). Keinesfalls sind jedoch quantitative Individualaussagen möglich. Eine Bedeutung hat das Haar als Indikatormedium zur Beurteilung einer Methylquecksilberbelastung, beispielsweise durch Fischkonsum, erlangt. Hier gibt es zahlreiche internationale Studien, insbesondere an Kindern, bei denen auf die Haaranalyse zurückgegriffen wurde. Für die Abschätzung einer Aufnahme von metallischem und anorganischem Quecksilber findet dagegen die Haaranalyse keinen Einsatz.
Schlussfolgerung
Ein umweltmedizinisch relevantes und zuverlässiges Biomonitoring ist beim derzeitigen wissenschaftlichen Kenntnisstand durch die Analyse von Haarproben nicht möglich. Dies gilt insbesondere für Aussagen auf Individualbasis. Bei Querschnitts- und Längsschnittsstudien ergeben sich keine wesentlichen Vorteile gegenüber Blut- und Harnuntersuchungen. Sinnvoll scheint nur der qualitative (beispielsweise Kokain) oder semiquantitative Nachweis einiger umweltrelevanter Metalle (wie Arsen, Thallium, Quecksilber nach Methylquecksilber-Aufnahme) in den Haaren zu sein.
Der Patient ist insbesondere darüber aufzuklären, dass ein erhöhter Wert in den Haaren nicht zwangsläufig eine höhere innere Belastung nachweist. Beim Vergleich der Ergebnisse aus Haaranalysen und Blut- oder Urinuntersuchungen muss darauf verwiesen werden, dass letztere die höhere diagnostische Aussagekraft haben. Unabhängig ob ein auffälliger Befund in der Haaranalyse durch Blut- und Urinanalysen überprüft werden soll, ist der Arzt aufgefordert, sachkompetent die Validität von Haaranalysen in Gesprächen mit dem Patienten zu beurteilen.

zZitierweise dieses Beitrags:
Dtsch Arztebl 2002; 99: A 3026–3029 [Heft 45]

Literatur
1. Drexler H, Göen T: Interpretation von toxikologischen Daten in der klinischen Umweltmedizin. Dtsch med Wschr 1998; 123: 807–813.
2. Kruse-Jarres JD: Interpretation von Haaranalysen. Rückschlüsse auf den Stoffwechsel unmöglich. Dtch Arztebl 1997; 94: 2180 [Heft 34/35].
3. Paulsen F, Mai S, Zellmer U, Alsen-Hinrichs C: Untersuchungen von Arsen, Blei und Cadmium in Blut und Haaren von Erwachsenen und Korrelationsanalysen unter besonderer Berücksichtigung von Essgewohnheiten und anderen verhaltensbedingten Einflüssen. Gesundheitswesen 1996; 58: 459–464.
4. Schaller KH, Arnold W, Bencze K, Schramel P: Die Bedeutung der Haaranalyse in der arbeitsmedizinischen Toxikologie zur Beurteilung exogen aufgenommener Gefahrstoffe. Arbeitsmed Sozialmed Präventivmed 1991; 26: 225–227.
5. Schaller KH, Angerer J, Lehnert G: Bio-Monitoring in der Arbeits- und Umweltmedizin. Dtsch Arztebl 1993; 90: A1 2122–2128 [Heft 31/32].
6. Wilhelm M, Idel H: Hair analysis in environmental medicine. Zbl Hyg 1996; 198: 485–501.
7. Wrbitzky R, Drexler H, Letzel S, Greif W, Lehnert G: Umweltmedizin eine Standortbestimmung. Dtsch Arztebl 1996; 93: A 2456–2464 [Heft 39].

Manuskript eingereicht: 17. 7. 2002, angenommen:
28. 8. 2002

Anschrift für die Verfasser:
Prof. Dr. med. Hans Drexler
Institut für Arbeits-, Sozial- und Umweltmedizin
der Universität Erlangen-Nürnberg
Schillerstraße 25/29, 91054 Erlangen

Weiter Informationen im Internet:
www.arbeitsmedizin.uni-erlangen.de

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