Die Luftqualität steht in Zusammenhang mit einer Vielzahl von Gesundheitsproblemen, darunter Atemwegserkrankungen, Herz-Kreislauf-Komplikationen und Krebs – und die Liste wird immer länger. Laut einer diese Woche auf der 42. Jahrestagung der Europäischen Gesellschaft für Reproduktionsmedizin und Embryologie (ESHRE) vorgestellten Studie können gängige Schadstoffe die genetische Struktur menschlicher Spermien grundlegend verändern, und diese Veränderungen können sich nicht nur auf die männliche Fruchtbarkeit auswirken.
Diese Studie, eine der größten ihrer Art, wurde von 2013 bis 2017 durchgeführt und umfasste über 2.000 Männer in Salt Lake City, Utah. Freiwillige stellten den Forschern zunächst bei Studienbeginn und anschließend in Abständen von zwei, vier und sechs Monaten Spermienproben zur Verfügung. Die Forscher konzentrierten sich insbesondere auf die Untersuchung von Veränderungen der Spermien-DNA-Methylierung. Diese chemischen Veränderungen regulieren die genetische Aktivität, ohne die DNA selbst zu verändern. Methylierungsveränderungen wurden bereits mit Genen in Verbindung gebracht, die an der Chromosomenorganisation, der Aufrechterhaltung der Zellintegrität und der allgemeinen Spermienentwicklung beteiligt sind.
Gleichzeitig nutzte das Forscherteam regionale Daten, um die Belastung von Männern durch Luftschadstoffe im Freien während der etwa dreimonatigen Phase der Spermienproduktion, der sogenannten Spermatogenese, zu untersuchen. Zu diesen Schadstoffen zählten häufige Substanzen wie Stickstoffdioxid, Schwefeldioxid, Feinstaub und Ozon. Obwohl frühere Studien einen Zusammenhang zwischen Luftverschmutzung und Spermienqualität nachgewiesen haben, ist Genetikern noch immer nicht vollständig klar, wie sich diese negativen Auswirkungen auf molekularer Ebene manifestieren.
Forscher haben Ozon und Stickstoffdioxid als einige der wichtigsten Schadstoffe identifiziert. In Ballungsräumen wie Salt Lake City überschreiten die Konzentrationen dieser beiden Substanzen aufgrund der Erdgasverbrennung und der Fahrzeugemissionen häufig die zulässigen Grenzwerte.
«Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Belastung durch Luftverschmutzung während wichtiger Phasen der Spermienentwicklung mit Veränderungen der Spermien-DNA-Methylierung einhergehen kann, einschließlich solcher in Genen, die an der Spermatogenese und frühen Entwicklungsprozessen beteiligt sind», sagte Carrie Nobles, Mitautorin der Studie und Umweltwissenschaftlerin an der University of Massachusetts Amherst, in einer begleitenden Erklärung.
Forscher identifizierten 39 DNA-Methylierungsveränderungen, die mit Luftverschmutzung in Zusammenhang stehen, insbesondere im Gen GNAS – ein geprägtes Gen, das mit schlechter Spermienqualität und fetaler Entwicklung in Verbindung gebracht wird. Wie Nobles jedoch erklärte, ist die Bedeutung des Gens unklar. GNAS «"besonders wichtig.".
«Da geprägte Gene während der gesamten frühen Embryonalentwicklung bestehen bleiben können, wirft dies wichtige Fragen darüber auf, ob Umweltfaktoren, die Väter betreffen, nicht nur die Fruchtbarkeit, sondern auch die Schwangerschaft und die Gesundheit der Nachkommen beeinflussen können», sagte sie.
Da es sich um vorläufige Ergebnisse handelt, betonte Nobles, dass es nun entscheidend sei, dass Forscher diese Ergebnisse in zukünftigen Studien replizieren. Sie erklärte außerdem, dass weitere Forschung nötig sei, um die messbaren Auswirkungen auf die Fruchtbarkeit und Schwangerschaft bei Männern zu bestimmen und andere Verschmutzungsquellen zu untersuchen.
«Wir wissen, dass Paare, die der Luftverschmutzung ausgesetzt sind, oft Schwierigkeiten haben, schwanger zu werden, und dies könnte eine von vielen Erklärungen dafür sein, wie sich die Umweltverschmutzung auf unsere reproduktive Gesundheit auswirkt», sagte die ehemalige ESHRE-Vorsitzende Karen Sermon in einem Kommentar zu der Studie.