Hintergrund
Es gibt immer mehr Belege für Mortalitätseffekte im Zusammenhang mit langfristiger Luftverschmutzungsexposition (d.h. Expositionen von einem Jahr oder länger). Die kardiovaskulären Auswirkungen der kurz- und langfristigen Belastung durch Feinstaub mit Schwerpunkt auf PM2,5 wurden kürzlich umfassend untersucht. Experimentelle und epidemiologische Studien der letzten zehn Jahre haben unser Wissen über die Mechanismen, die die in epidemiologischen Studien beobachteten Zusammenhänge zwischen Luftverschmutzung und Sterblichkeit plausibel erklären könnten, erheblich erweitert.
Die meisten Studien haben über Zusammenhänge mit Feinstaub berichtet, der häufig durch die Massenkonzentration von Partikeln kleiner als 10 μm (PM10) oder 2,5 μm (PM2,5) dargestellt wird. In vielen städtischen Gebieten sind die Emissionen des motorisierten Verkehrs eine wichtige Quelle für Partikel und gasförmige Schadstoffe wie Stickoxide (NO2 und NO). Expositionskontraste im Zusammenhang mit Verkehrsemissionen werden in der Regel durch die Konzentration von PM10 oder PM2,5 nur unzureichend dargestellt, da die regionale Hintergrundkonzentration dieser Partikelmetriken aus anderen Quellen hoch ist. Es gibt jedoch spezifischere Marker für verkehrsbedingte Luftverschmutzung, zu denen elementarer Kohlenstoff und die Anzahl ultrafeiner Partikel gehören. Janssen und Mitarbeiter haben vor kurzem nachgewiesen, dass bei der Bewertung der gesundheitlichen Auswirkungen von verkehrsbedingten Schadstoffen auf der Grundlage von PM2,5 die Gesundheitsrisiken im Vergleich zu einer Bewertung auf der Grundlage von elementarem Kohlenstoff erheblich unterschätzt werden. Es gibt auch zunehmend Hinweise auf gesundheitliche Auswirkungen von ultrafeinen Partikeln. Schließlich haben die Auswirkungen von groben Partikeln (die Partikelfraktion zwischen 2,5 und 10 μm) erneut Aufmerksamkeit erregt. Die Emissionskontrollen im Straßenverkehr haben die Auspuffemissionen inzwischen erheblich reduziert, so dass die Nicht-Auspuffemissionen, einschließlich der Emissionen aus dem Kurbelgehäuse des Motors (verbranntes Schmieröl), sowie Straßen-, Reifen- und Bremsenverschleiß zunehmend an Bedeutung gewinnen. In einer kürzlich in den Niederlanden durchgeführten Studie wurde festgestellt, dass die Konzentrationen von Metallen, die mit Bremsen- und Reifenverschleiß zusammenhängen (Cu, Zn), an Hauptverkehrsstraßen im Vergleich zum städtischen Hintergrund ähnlich hoch sind wie die von Ruß und ultrafeinen Partikeln, die auf Auspuffemissionen zurückzuführen sind. Bei der Durchsicht der begrenzten Literatur wurden grobe Partikel mit kurzfristigen Auswirkungen auf die Sterblichkeit und Krankenhauseinweisungen in Verbindung gebracht, aber es wurden keine Belege für langfristige Expositionswirkungen gefunden. Die Zahl der überprüften Studien zur langfristigen Grobstaubexposition war damals jedoch gering.
Das Ziel der aktuellen Überprüfung besteht darin, die epidemiologischen Belege für kardiovaskuläre und respiratorische Mortalitätseffekte der Langzeitexposition gegenüber Feinstaub zu bewerten, einschließlich einer Metaanalyse. Wir haben uns auf epidemiologische Studien zur Sterblichkeit konzentriert, da experimentelle Studien und Wirkungsmechanismen bereits ausführlich erörtert worden sind. Der Bericht der American Heart Association wurde mit einer beträchtlichen Anzahl neuer Studien aktualisiert, die zwischen 2009 und 2012 veröffentlicht wurden. Außerdem haben wir weitere Schadstoffe in die Überprüfung einbezogen, insbesondere NO2, elementaren Kohlenstoff und grobe Partikel. Wir haben die Ergebnisse zu potenziell anfälligen Untergruppen in den Studien zu PM2,5 bewertet. Darüber hinaus haben wir die Studien zu spezifischeren kardiovaskulären Todesursachen, insbesondere tödlichen Myokardinfarkten und Schlaganfällen, einbezogen.
Methoden
Wir haben eine Suche in den Datenbanken Medline und Scopus mit den Suchbegriffen Luftverschmutzung, Kohorte und Mortalität bis Januar 2013 durchgeführt. Wir ergänzten die Suche durch Studien, die in der Übersichtsarbeit von Brook und Kollegen enthalten waren, und durch Durchsicht der Referenzlisten der identifizierten Arbeiten. Wurden mehr als fünf Studien identifiziert, führten wir eine Meta-Analyse durch. Wir testeten auf Heterogenität der kohortenspezifischen Effektschätzungen und erhielten kombinierte Effektschätzungen unter Verwendung der Methode der zufälligen Effekte von DerSimonian und Laird. Die I2-Statistik wurde als Maß für den Grad der Heterogenität zwischen den Studien berechnet. I2 reicht von 0 bis 100 % und kann als die Variabilität der studienspezifischen Effektschätzungen interpretiert werden, die auf echte Effekte zwischen den Studien zurückzuführen ist. Von einigen Studien lagen mehrere Arbeiten vor, wie z. B. von der Sechs-Städte-Studie. In der Meta-Analyse wurde nur die jüngste Arbeit verwendet, die eine längere Nachbeobachtungszeit aufwies. In die quantitative Meta-Analyse wurden nur Studien einbezogen, die direkte PM2,5-Expositionsschätzungen lieferten. Für NO2 wurden nur Studien berücksichtigt, die innerstädtische räumliche Variationen berücksichtigten, z. B. durch Dispersionsmodelle, Landnutzungsregressionsmodelle oder räumliche Interpolation. Für die Meta-Analyse verwendeten wir STATA Version 10 (Stata Corp, College Station, Texas). Die Effektschätzungen werden als exzessive Risiken pro 10 μg/m3 Expositionsunterschied angegeben, mit Ausnahme von elementarem Kohlenstoff, für den die Risiken pro 1 μg/m3 angegeben wurden.
PM2.5 und Gesamtmortalität sowie kardiovaskuläre Mortalität
Tabelle 1 und Abbildungen 1 und 2 fassen die Studien über die langfristige Luftverschmutzungsexposition und die Gesamtmortalität sowie die kardiovaskuläre Mortalität unter Verwendung von PM2.5 oder PM10 als Expositionsmaßstab zusammen. Die meisten, aber nicht alle Studien berichten über signifikante Zusammenhänge zwischen PM2,5 und der Gesamtmortalität. Seit der Veröffentlichung der maßgeblichen wissenschaftlichen Stellungnahme der American Heart Association wurden zwischen 2009 und Januar 2013 sechzehn neue Kohortenstudien veröffentlicht. Diese Studien wurden häufig an ausgewählteren Gruppen durchgeführt, z. B. an weiblichen Lehrern oder männlichen Lkw-Fahrern. Auch das geografische Spektrum hat sich deutlich erweitert: Es wurden mehrere neue Studien aus Japan und China veröffentlicht. Eine weitere Tendenz ist die Veröffentlichung großer Studien auf der Grundlage großer Bevölkerungsstichproben (z. B. Volkszählung), die oft weniger Informationen über Störvariablen wie individuelle Rauchgewohnheiten enthalten. In großen Kohortenstudien wurden der sozioökonomische Status der Nachbarschaft und Komorbiditäten, die stark mit dem Rauchen assoziiert sind, als Ersatz für die tatsächlichen Raucherdaten verwendet. Die Effektschätzungen unterschieden sich in den einzelnen Studien erheblich, wobei die meisten Studien einen Anstieg der Sterblichkeit um weniger als 10 % für einen Anstieg von 10 μg/m3 PM2,5 zeigten. Die zusammenfassende Schätzung der zufälligen Effekte für das prozentuale Überschussrisiko pro 10 μg/m3 PM2,5 für die Gesamtmortalität betrug 6,2 % (95 % CI: 4,1 – 8,4 %). Ein formaler Test auf Heterogenität war statistisch signifikant, wobei ein I2-Wert von 65 % auf eine mäßige Heterogenität hindeutet. Der I2-Wert kann als die Variabilität der Effektschätzungen interpretiert werden, die auf die echte Variabilität zwischen den Studien und nicht auf den Zufall zurückzuführen ist. Der zusammenfassende Effektschätzer für kardiovaskuläre Mortalität mit zufälligen Effekten betrug 10,6 % (95 % CI 5,4, 16,0 %) pro 10 μg/m3. Somit waren die Gesamteffektschätzungen für die kardiovaskuläre Mortalität größer als für die Gesamtmortalität. Dieses Muster wurde in den meisten Einzelstudien gefunden, mit Ausnahme der niederländischen Kohortenstudie, der US-amerikanischen Trucking-Industrie-Kohortenstudie und einer nationalen Kohortenstudie aus Neuseeland. Es wurde eine signifikante und große Heterogenität der Effekte zwischen den Studien festgestellt, mit einer I2-Statistik von 61 %. Nach Ausschluss der Miller-Studie verblieb eine mäßige Heterogenität (I2 = 40 %). Insgesamt haben die neuen Studien einen Zusammenhang zwischen PM2,5 und der Sterblichkeit bestätigt, der erstmals in den US-amerikanischen Six-City- und ACS-Studien festgestellt wurde. Interessant ist, dass das Gewicht der ACS-Studie in der kombinierten Effektschätzung 12 % für die Gesamtmortalität beträgt, was zeigt, dass die kombinierte Schätzung nicht auf einer oder zwei Studien beruht. Darüber hinaus waren die Effektschätzungen aus den drei großen Bevölkerungskohorten ohne individuelle Raucherdaten nicht höher als die aus den einzelnen Kohortenstudien. Eine wichtige Frage ist, wie die beobachtete Heterogenität der Effektschätzungen zu erklären ist. Unterschiede in der Studienpopulation, der Expositionsbewertung, der Verschmutzungsmischung, dem Studienzeitraum, der Ergebnisbewertung und der Kontrolle von Störfaktoren könnten zu diesen Unterschieden beigetragen haben.
Meta-Analyse des Zusammenhangs zwischen PM 2,5 und Gesamtmortalität (Relatives Risiko pro 10 μg/m3). Insgesamt werden Zufallseffekte verwendet.
Meta-Analyse des Zusammenhangs zwischen PM 2,5 und kardiovaskulärer Sterblichkeit (Relatives Risiko pro 10 μg/m3). Insgesamt wurden Zufallseffekte verwendet.
Effektmodifikation
Unterschiede im Anteil der anfälligen Probanden könnten zu den beobachteten Unterschieden beigetragen haben. Brook legte nahe, dass Frauen empfindlicher auf die Luftverschmutzung reagieren könnten. Die Studien mit höheren PM-Effektschätzungen, insbesondere die WHI-Studie, wurden tatsächlich nur an Frauen durchgeführt. Es ist jedoch problematisch, auf der Grundlage von Studienvergleichen Schlussfolgerungen über anfällige Untergruppen zu ziehen, da sich mehrere Faktoren zwischen den Studien unterscheiden. Ein Vergleich der PM-Effektschätzungen zwischen Männern und Frauen innerhalb von Studien liefert keine eindeutigen Hinweise darauf, dass Frauen stärker reagieren (Tabelle 2). Die Ergebnisse der AHSMOG-Studie sind schwer zu interpretieren, da die größere frühere Studie höhere Effekte bei Männern und die kleinere Kohorte mit längerer Nachbeobachtung größere Effekte bei Frauen aufweist. Der größere geschätzte Effekt für BC bei Männern in einer kanadischen Studie muss mit Vorsicht interpretiert werden, da Daten zu einer Reihe wichtiger Kovariaten fehlen, einschließlich individueller Daten zum Rauchen, obwohl die Autoren argumentieren, dass das Rauchen die Assoziationen mit der Sterblichkeit wahrscheinlich nicht verwirrt hat. In der französischen PAARC-Studie waren die Effektschätzungen für die untersuchten Schadstoffe (TSP, BS und NO2) bei Männern und Frauen ähnlich. Es gibt auch nur schwache Hinweise darauf, dass die Effektschätzungen bei Nie-Rauchern größer sind, obwohl in allen ausgewerteten Studien ein (grenzwertig) signifikanter Zusammenhang bei Nie-Rauchern gefunden wurde (Tabelle 2). Die Assoziationen bei derzeitigen Rauchern waren in den einzelnen Studien unterschiedlicher, was mit dem größeren „Rauschen“, das durch das Rauchen erzeugt wird, vereinbar ist. In allen vier Studien waren die PM2,5-Effektschätzungen bei Personen mit dem niedrigsten Bildungsstand höher, und es gab kaum Hinweise auf einen Zusammenhang bei Personen mit höherem Bildungsstand. Das Fehlen eines Zusammenhangs in der Studie zu den (hochgebildeten) Angehörigen der Gesundheitsberufe stimmt mit dieser Beobachtung überein. Im Gegensatz dazu waren in der französischen PAARC-Studie die Effektschätzungen für Schwarzrauch in den verschiedenen Bildungsschichten sehr ähnlich, wobei ein signifikanter Effekt auch bei Personen mit einem Hochschulabschluss festgestellt wurde. Darüber hinaus wichen die PM2,5-Effektschätzungen (Überschussrisiken) in einer erweiterten Analyse der ACS-Studie weniger stark ab als ursprünglich berichtet: 8,2 %, 7,2 und 5,5 % pro 10 μg/m3 für Personen mit niedriger, mittlerer bzw. hoher Bildung. Wenn sich dies in weiteren Studien bestätigt, ist es wahrscheinlich, dass mehrere Faktoren, die mit dem Lebensstil zusammenhängen, eine Rolle bei den stärkeren Effekten spielen, die bei Personen mit niedrigem Bildungsstand beobachtet wurden. Dazu gehören möglicherweise Ernährungsfaktoren wie ein geringerer Verzehr von Obst und Antioxidantien, ein höheres Risiko für Fettleibigkeit oder andere bereits bestehende Krankheiten, eine höhere tatsächliche Exposition als in den Studien angenommen, fehlende Klimaanlagen und möglicherweise eine Wechselwirkung mit anderen Risikofaktoren wie schlechtere Wohnbedingungen, z. B. Feuchtigkeit.
In zwei Studien waren die PM2.5-Effektschätzungen bei Probanden mit hohem Body-Mass-Index wesentlich höher.
Es ist wahrscheinlich, dass die Merkmale der Probanden einen Teil der Variabilität der Luftverschmutzungs-Effektschätzungen in den verschiedenen Studien erklären könnten, in denen Untergruppenanalysen durch die Leistungsfähigkeit zur Feststellung von Unterschieden begrenzt sind. Daher sind weitere Forschungsarbeiten erforderlich, um die Auswirkungen der Luftverschmutzung auf Frauen, Raucher, fettleibige Teilnehmer und Diabetes mellitus mit einer besseren Messung der Expositionen zu untersuchen. Für die (kurzfristigen) Auswirkungen der Luftverschmutzung auf die Entzündungsmarker wurden Wechselwirkungen zwischen Genen und Umwelt nachgewiesen Entzündungen spielen wahrscheinlich eine wichtige Rolle im Mechanismus kardiovaskulärer Ereignisse. Wechselwirkungen zwischen Genen und Umwelt wurden bisher noch nicht im Rahmen von Mortalitätskohortenstudien untersucht.
Expositionsfragen
Eine der wichtigsten Quellen für die Variabilität der Effektschätzungen zwischen den Studien hängt wahrscheinlich mit der Definition der Exposition und der falschen Klassifizierung zusammen. Während der wichtigste zu berücksichtigende Umweltprädiktor die tatsächliche individuelle Exposition gegenüber Partikeln in der Umgebung ist, die vermutlich für die gesundheitlichen Auswirkungen ausschlaggebend ist, wurden in den meisten Studien Außenkonzentrationen an Standorten verwendet, die vom genauen Standort der Teilnehmer entfernt sind. Die Verwendung von Außenexpositionen führt zu einer Fehlklassifizierung der Exposition. In den Kohortenstudien wurde die Exposition durch die Außenkonzentration auf Stadtebene auf der Grundlage der zentralen Standortüberwachung oder der nächstgelegenen Überwachung oder durch die Modellierung an der individuellen Adresse beschrieben. Tabelle 1 zeigt, dass der räumliche Maßstab der Bewertung und die Methode der Expositionsbewertung in den einzelnen Studien erheblich variierten, was wahrscheinlich zu den Unterschieden in den Effektschätzungen beitrug. Unterschiede in der Verschmutzungsspanne zwischen den Studien (Tabelle 1) könnten ebenfalls dazu beigetragen haben. Diese Expositionsschätzungen berücksichtigen nicht die zeitlichen Aktivitätsmuster, wie z. B. die Zeit, die in der Wohnung oder im Verkehr verbracht wird, und die Faktoren, die die Infiltration von Partikeln in Innenräumen beeinflussen. Es gibt eine umfangreiche Literatur, die die Bedeutung der Luftaustauschrate für das Eindringen von Partikeln in Innenräumen dokumentiert. Wichtig ist, dass diese Faktoren von Haus zu Haus innerhalb eines Untersuchungsgebiets und von Untersuchungsgebiet zu Untersuchungsgebiet in verschiedenen Klimazonen unterschiedlich sein können. In einer Studie über kurzfristige Auswirkungen waren die Auswirkungen von PM10 auf Krankenhauseinweisungen in US-Städten mit einem geringeren Anteil an Klimaanlagen größer, was mit einer höheren Partikelinfiltrationsrate zusammenhängt. Die Auswirkungen der Nutzung von Klimaanlagen wurden bisher nicht im Rahmen von Kohortenstudien untersucht. In der Multiethnic study of Atherosclerosis Air-Studie wurden Messungen in Innenräumen und im Freien durchgeführt, um die Expositionsschätzungen anzupassen, und jeder Teilnehmer gab Informationen über seine zeitliche Aktivität an, um die Exposition zwischen der in Innenräumen und im Freien verbrachten Zeit zu gewichten. Ein Beweis für die Bedeutung von Zeitaktivitätsmustern wurde in der US-amerikanischen Trucker-Studie erbracht, die höhere PM2,5-Expositionsschätzungen in der Bevölkerung ohne Fernfahrer ergab, die mehr Zeit außer Haus verbringen. Allerdings könnten auch andere Faktoren den höheren geschätzten Effekt nach Ausschluss der Fernfahrer erklären. In der WHI-Studie waren die Effektschätzungen tendenziell höher für Personen, die sich mehr als 30 Minuten im Freien aufhielten. In einer Validierungsstudie in den Niederlanden war der Unterschied der persönlichen Rußbelastung bei Erwachsenen, die an einer Hauptverkehrsstraße wohnen, im Vergleich zu denen, die in einer Umgebung leben, größer, wenn sie mehr Zeit zu Hause verbrachten. Da man sich auf Schätzungen der Umgebungsexposition stützt, ist es nicht überraschend, dass eine gewisse Heterogenität bei den Effektschätzungen zwischen den Studien festgestellt wurde.
Unterschiede in der Partikelzusammensetzung oder in den beitragenden Quellen erklären sehr wahrscheinlich einen Teil der Heterogenität bei den Effektschätzungen, wie dies bei Studien zur Kurzzeitmortalität und zur Krankenhausaufnahme von PM2,5 und PM10 beobachtet wurde. Für einen umfassenden Überblick verweisen wir auf die jüngste Auswertung der Weltgesundheitsorganisation (http://www.euro.who.int/en/what-we-do/health-topics/environment-and-health/air-quality/publications/2013/review-of-evidence-on-health-aspects-of-air-pollution-revihaap). Die Auswirkungen der Partikelzusammensetzung wurden in Kohortenstudien mit Ausnahme der kalifornischen Lehrerstudie nicht systematisch untersucht. In einer kürzlich durchgeführten Untersuchung wurde gezeigt, dass die geschätzten Mortalitätseffekte pro Mikrogramm pro m3 für EC etwa zehnmal größer waren als für PM2,5. An Orten mit einer höheren Belastung durch primäre Verbrennungspartikel könnten wir daher höhere PM2,5-Effekte erwarten. Im nächsten Abschnitt werden die Erkenntnisse über EC weiter erörtert.
Eine weitere wichtige Frage ist, für welchen Zeitraum die Exposition charakterisiert wird. Daten zur Luftverschmutzung sind möglicherweise nicht für den gesamten Beobachtungszeitraum verfügbar. In der ACS-Studie beispielsweise waren PM2,5-Daten zu Beginn und am Ende der Nachbeobachtungszeit verfügbar. Wenn signifikante (oft rückläufige) Trends bei der Luftverschmutzung mit sich ändernden (oft abnehmenden) räumlichen Kontrasten in der Studie auftreten, kann es zu einer Verzerrung des geschätzten Zusammenhangs zwischen Luftverschmutzung und Sterblichkeit kommen. Die Folgestudie der Harvard Six City-Studie und zwei Studien in potenziell gefährdeten Bevölkerungsgruppen deuten darauf hin, dass die relevante Exposition für kardiovaskuläre Auswirkungen die Exposition in den letzten Jahren sein könnte. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass es nicht Jahrzehnte dauert, um die Lücke zwischen den Schätzungen der kurz- und langfristigen Expositionswirkung zu schließen, was mit der Wirkung von Interventionsstudien übereinstimmt, die einen Rückgang der Sterblichkeit im Jahr nach der Intervention zeigen. In diesen Studien wurde ein langfristiger zeitlicher Kontrast innerhalb der Städte genutzt, der um säkulare Trends bereinigt wurde. Die Schätzungen des PM-Effekts waren ähnlich wie in den zuvor besprochenen Studien, die räumliche Kontraste ausnutzen.
Ein weiteres zeitliches Problem bei Studien, die Regressionsmodelle für die Flächennutzung zur Expositionsbewertung verwenden, besteht darin, dass diese Modelle oft auf aktuellen Messkampagnen basieren und mit gesundheitlichen Ergebnissen verknüpft sind, die in der Vergangenheit aufgetreten sind. Drei Studien in den Niederlanden, Rom (Italien) und Vancouver (Kanada) haben gezeigt, dass aktuelle LUR-Modelle für Zeiträume von etwa 10 Jahren historische räumliche Kontraste gut vorhersagen. Selbst wenn die Konzentrationen im Laufe der Zeit abgenommen haben, bleiben die räumlichen Kontraste oft stabil. In Gebieten mit rascher wirtschaftlicher Entwicklung sind die räumlichen Kontraste möglicherweise nicht stabil, wie eine der chinesischen Kohortenstudien zeigt, in der sich die Rangfolge der Untersuchungsgebiete während der Nachbeobachtung änderte. Selbst wenn sich die Rangfolge der Probanden nicht geändert hat, kann sich der quantitative räumliche Kontrast in einem Untersuchungsgebiet verändert haben, z. B. weil der Unterschied zwischen Hauptverkehrsstraßen und Hintergrundorten im Laufe der Zeit abgenommen hat. Veränderte räumliche Kontraste wirken sich auf die geschätzte Steigung des Zusammenhangs zwischen Mortalität und Verschmutzung aus. Der Umzug von Probanden kann die Bewertung weiter erschweren.
Eine wichtige Frage, die bei Studien zur Verkehrsverschmutzung zu klären ist, ist die mögliche Beeinflussung durch Straßenverkehrslärm, der nachweislich mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen, einschließlich Herzinfarkt, zusammenhängt. In einigen wenigen Studien wurde versucht, die verkehrsbedingte Luftverschmutzung und den Lärm zu entflechten. In diesen Studien wurden mäßige Korrelationen zwischen Luftverschmutzung und Lärm festgestellt. Die drei Studien unterschieden sich etwas in ihren Erkenntnissen über unabhängige Auswirkungen von Luftverschmutzung und Lärm. In diesem Bereich sind weitere Arbeiten erforderlich.
Grobe Partikel und elementarer Kohlenstoff
In Tabelle 3 sind Studien aufgeführt, die elementaren Kohlenstoff oder groben Feinstaub als Expositionsmaßstab verwendet haben. Tabelle 3 zeigt, dass es keinen Beweis dafür gibt, dass die langfristige Exposition gegenüber grobem Feinstaub mit der Sterblichkeit zusammenhängt. In drei der vier Kohortenstudien, in denen kein signifikanter Zusammenhang mit grobem Feinstaub festgestellt wurde, wurde ein signifikanter Zusammenhang mit PM2,5 gefunden. Allerdings ist die Expositionsbewertung für grobe Partikel aufgrund des Einflusses lokaler Quellen schwieriger als für PM2,5, so dass zentrale Messgeräte wahrscheinlich größere Fehler bei der Darstellung der Konzentrationen in Wohngebieten aufweisen. Es ist daher möglich, dass mit räumlich besser aufgelösten Expositionsbewertungsmethoden wie Regressionsmodellen für die Flächennutzung oder Ausbreitungsmodellen potenzielle langfristige Expositionswirkungen aufgedeckt werden. In der Studie des kalifornischen Lehrers wurden grobe Feinstaubpartikel nicht bewertet, und es wurde kein signifikanter Zusammenhang zwischen der Gesamtmortalität und den Elementkonzentrationen von Si, Fe und Zn – Elemente, die in groben Partikeln reichlich vorhanden sind – festgestellt, aber es wurde ein Zusammenhang zwischen Si und ischämischen Herzerkrankungen berichtet.
Die zusammenfassende Schätzung für PM10 war durchweg geringer als für PM2.5 mit einem zusammenfassenden Effektschätzer pro 10 μg/m3 von 3,5 % (95 % KI 0,4 %, 6,6 %) bei signifikanter Heterogenität (I2 = 69 %) der in Tabelle 1 eingeschlossenen Studien, mit Ausnahme der wegen wechselnder räumlicher Muster schwer zu interpretierenden chinesischen retrospektiven Studie. Die PM10-Analyse wurde hinzugefügt, da mehrere Studien nur über PM10 berichten.
Die Effektschätzungen für EC waren in allen Studien sehr konsistent. Der zusammenfassende Schätzwert für die Gesamtmortalität pro 1 μg/m3 EC lag bei 6,1 % (95 % CI 4,9 %, 7,3 %), wobei die Heterogenität der Effektschätzer nicht signifikant war (I2 = 0 %). Die meisten der eingeschlossenen Studien bewerteten die EC-Exposition auf Stadtebene, was die Schwankungen des städtischen Hintergrunds widerspiegelt, aber die kleinräumigen Schwankungen im Zusammenhang mit der Nähe zu Hauptverkehrsstraßen nicht berücksichtigt. In vielen Studien wurden signifikante innerstädtische Unterschiede bei der EC-Belastung dokumentiert, die insbesondere mit Hauptverkehrsstraßen zusammenhängen. Höchstwahrscheinlich sollten EC und NO2 als Repräsentanten des komplexen Gemischs verkehrsbedingter Luftverschmutzung betrachtet werden und nicht als die einzigen Komponenten, die kausal mit der Mortalität in Verbindung stehen.
Es gibt ziemlich konsistente Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen Mortalität und Stickstoffdioxid (Tabelle 4). Der zusammenfassende Schätzwert für die Gesamtmortalität pro 10 μg/m3 für NO2 mit zufälligen Effekten betrug 5,5 % (95 % KI 3,1 %, 8,0 %), wobei die Heterogenität der Effektschätzer signifikant und groß war (I2 = 73 %). In dieser Analyse wurde die chinesische Studie nicht berücksichtigt, da die Exposition auf Bezirksebene bewertet wurde. Die Einbeziehung der im Wesentlichen ungültigen Ergebnisse der ACS-Studie – ein zusätzliches Risiko von 0,3 % (95 % CI -0,8, 1,3 %) – führte zu einer nur geringfügig kleineren kombinierten Schätzung von 4,7 % (95 % CI 2,4, 7,1 %). In der ACS-Studie wurden auch die innerstädtischen Unterschiede nicht berücksichtigt. Da die verkehrsbedingte Luftverschmutzung auf einer kleinen räumlichen Skala variiert, ist es noch kritischer als bei PM2,5, die Exposition auf einer feinen räumlichen Skala wie der Wohnadresse zu bewerten.
Spezifische kardiovaskuläre Todesursachen
Tabelle 5 zeigt Zusammenhänge zwischen Luftverschmutzung und Sterblichkeit durch ischämische Herzkrankheiten oder Myokardinfarkt (MI), Dazu gehören Studien auf der Grundlage von Totenscheinen, detailliertere Studien auf der Grundlage von Registerdaten oder idealerweise Kohortenstudien mit epidemiologischer Überprüfung von Krankenakten, die eine genauere Bestimmung des Auftretens von Krankheiten ermöglichen. Mehrere Fall-Kontroll-Studien auf der Grundlage von M.I.-Registern oder epidemiologische Studien mit klinischer Überprüfung haben einen Zusammenhang zwischen NO2 und tödlicher M.I., nicht aber mit nicht-tödlicher M.I. festgestellt. Bislang wurde die Feststellung von Zusammenhängen nur für tödliche M.I. als Hinweis darauf interpretiert, dass die Luftverschmutzung besonders gebrechliche Menschen betrifft oder einen durch andere Faktoren verursachten Krankheitsverlauf verschlimmert. Andererseits ist es auch möglich, dass die Ergebnisse der ischämischen Herzkrankheiten falsch klassifiziert und als zusammengesetzte Ergebnisse zusammengefasst werden, wobei tödliche Ergebnisse genauer erfasst werden. Obwohl es immer mehr Belege dafür gibt, dass Luftverschmutzung mit Markern für frühe Atherosklerose assoziiert ist, ist es möglich, dass die Luftverschmutzung die zugrunde liegenden biologischen Prozesse beeinflusst, die für Atherothrombose (die zu MI und Schlaganfall führt) prädisponieren, im Gegensatz zu Atherosklerose . Eine andere Erklärung ist, dass die Art der von der Luftverschmutzung betroffenen Ergebnisse diejenigen sind, die eine höhere Fallsterblichkeitsrate aufweisen (z. B. hat der plötzliche Herztod eine höhere Fallsterblichkeitsrate als der allgemeine Herzinfarkt).
Weniger Studien haben die zerebrovaskuläre Mortalität untersucht. In der niederländischen Kohortenstudie und in der Women’s Health Initiative Study wurde ein starker Zusammenhang festgestellt. Im Gegensatz dazu wurde in der ACS-Studie, der norwegischen Kohorte und der nationalen Kohortenstudie der Schweiz kein Zusammenhang gefunden. Es ist möglich, dass eine schlechtere Erfassung der zerebrovaskulären Mortalität in den Totenscheinen zu diesen Unstimmigkeiten beigetragen hat. Es gibt auch einige Hinweise aus ökologischen Studien, dass Luftverschmutzung zur Schlaganfallsterblichkeit beitragen kann.
Zwei Studien haben signifikante Assoziationen zwischen Feinstaub-Luftverschmutzung und Herzrhythmusstörungen, Herzversagen und Herzstillstand zusammen gemeldet. Diese Ergebnisse beruhen auf einer geringeren Anzahl von Ereignissen und erfordern zur weiteren Überprüfung große Kohortenstudien. Die Ergebnisse stehen im Einklang mit mehreren Studien, die signifikante Zusammenhänge zwischen kurzfristiger Feinstaub- oder NO2-Exposition und Mortalität aufgrund von Herzversagen und Herzrhythmusstörungen sowie Defibrillatorentladungen dokumentieren.
Luftverschmutzung und Mortalität der Atemwege
Tabelle 6 zeigt die Effektschätzungen für die Mortalität der Atemwege. In den beiden ersten US-Kohortenstudien wurde kein Zusammenhang zwischen PM2,5 und der Sterblichkeit der Atemwege festgestellt. Im Gegensatz zu den Ergebnissen dieser US-Studien wurden in der niederländischen Kohortenstudie, einer norwegischen Studie und einer chinesischen Studie starke Zusammenhänge festgestellt. Die gepoolte Schätzung des Zufallseffekts pro 10 μg/m3 für PM2,5 betrug 2,9 % (95 %CI -5,9, 12,6 %) und war nicht signifikant. Die Heterogenität zwischen den Studien war statistisch signifikant mit einer I2-Statistik von 59 %, was auf eine mäßige Heterogenität hindeutet. Die Assoziationen für PM waren in der niederländischen und chinesischen Kohortenstudie schwächer als für NO2 oder NOx. Die Sterblichkeit an den Atemwegen hängt möglicherweise eher mit primären verkehrsbedingten Schadstoffen als mit weiträumig transportierten Partikeln zusammen, doch sind weitere Arbeiten erforderlich, um diese Hypothese zu prüfen. Die geringere Zahl der Todesfälle aufgrund von Atemwegserkrankungen im Vergleich zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen trug zu größeren Konfidenzintervallen innerhalb einzelner Studien und zu einer größeren Variabilität der Schätzungen des Haupteffekts zwischen den Studien bei. In Zeitreihenstudien, darunter mehrere große Mehrstädte-Studien in den USA und Europa, wurden signifikante Zusammenhänge zwischen täglichen Schwankungen der Feinstaubbelastung und der Sterblichkeit an Atemwegserkrankungen festgestellt. Ausgedrückt pro 10 μg/m3 PM werden für kurzfristige Expositionen in der Regel Überschreitungsrisiken von etwa 1 % gemeldet, die höher sind als für die Gesamtmortalität. Im Gegensatz zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen deuten die derzeitigen Erkenntnisse daher nicht auf ein zusätzliches Risiko durch Langzeitexposition hin, das möglicherweise mit einer Mortalitätsverschiebung zusammenhängt. Es sind weitere Studien erforderlich, um die Langzeitexposition in Bezug auf die Mortalität der Atemwege gründlicher zu bewerten.