Einfluss von Luftschadstoffen auf Verteilungsmuster von Läsionen der weißen Gehirnsubstanz im Lebensverlauf

• Antragstellerinnen: Professorin Dr. Svenja Caspers; Professorin Dr. Annette Peters; Dr. Alexandra Schneider
• Fachliche Zuordnung: Nuklearmedizin, Strahlentherapie, Strahlenbiologie ; Epidemiologie und Medizinische Biometrie/Statistik ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 428218324

Neuroimaging hat in den letzten Jahren einen paradigmatischen Wandel durchgemacht - von Studien mit 20-40 Probanden bis hin zu großen Kohorten. Neuroimaging umfasst moderne Machine und Deep Learning Algorithmen. Diese werden z.B. zur automatisierten Extraktion von Information verwendet. Während dies seit Längerem bereits für Gewebeklassifizierungen (graue oder weiße Substanz, zerebrospinale Flüssigkeit) angewendet wurde, konzentrieren sich neuere Ansätze auf die Abgrenzung von z.B. Läsionen der weißen Substanz, wie während des Alterns häufig beobachtet.Außenluftschadstoffe wurden in Kohortenstudien durchweg mit einer verringerten Lebenserwartung assoziiert. In Bezug auf die globale Krankheitslast wurde die Luftverschmutzung weltweit als die stärkste Umweltbelastung identifiziert. Neben der Morbidität und Mortalität von Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen wurden mehrere andere Gesundheitsendpunkte damit assoziiert, insbesondere mit Feinstaubpartikeln. Die langfristige Belastung durch Luftverschmutzung wurde bereits mit zerebrovaskulären Erkrankungen und einem erhöhten Risiko für kognitiven Verfall bzw. Beeinträchtigungen und Demenz in Verbindung gebracht. Eine direkte neurotoxische Wirkung der Partikel auf die Gehirngesundheit erscheint durchaus plausibel, da u.a. gezeigt wurde, dass feine Partikel und ihre Komponenten das Gehirn erreichen. Bisher wurde jedoch relativ wenig und widersprüchliche Forschungsarbeit geleistet, um den Zusammenhang zwischen Luftverschmutzung und Magnetresonanztomographie (MRT)-Markern für neurodegenerative und subklinische zerebrovaskuläre Erkrankungen zu untersuchen. Die NAKO-Gesundheitsstudie bietet eine beispiellose Fülle an Daten, um die Auswirkungen der langfristigen Luftverschmutzung am Wohnsitz der Studienteilnehmer mit der Anzahl und dem Muster der Läsionen der weißen Gehirnsubstanz beurteilen zu können. Die große Stichprobengröße mit zum Teil wiederholten MRT-Messungen, Informationen zu wichtigen Störfaktoren und Mediatoren und eine genaue Expositionsmodellierung für die Wohnadressen werden uns hier behilflich sein, von Luftschadstoffen beförderte Frühstadien klinischer Fälle von Demenz zu identifizieren. Darüber hinaus werden wir anhand von Korrelationsmustern ein innovatives räumliches Verteilungsmodell für diese Läsionen entwickeln, um die Studienteilnehmer zu klassifizieren. Insbesondere werden Einflüsse von Alter, Geschlecht, BMI sowie Bluthochdruck berücksichtigt. In unserem Projekt wollen wir dabei auch untersuchen, ob Luftverschmutzung Läsionen der weißen Gehirnsubstanz nur verstärkt oder ob sie tatsächlich auch das Verteilungsmuster dieser Läsionen ändert. Da die derzeitigen Health Impact Assessments zur Wirkung von Luftschadstoffen bislang keine neurologischen Auswirkungen berücksichtigen, ist zu erwarten, dass der tatsächliche Impact unter Berücksichtigung neurologischer Störungen weit über Lunge und Herz hinausgehen wird. Unser Projekt will Teile dieser bestehenden Forschungslücke schließen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2177: Radiomics: Nächste Generation der Medizinischen Bildgebung