Pollution, Biomarkers and Health
Wie schadet Luftverschmutzung unserem Körper und wie können Gebäude uns besser schützen?
Die Luft, die wir atmen, muss nicht erst durch Smog verunreinigt sein, damit sie sich auf Dauer schädlich auf unsere Gesundheit auswirkt. Bereits Stress, Feinstaub oder Schimmelsporen können auf Dauer zu Atemwegserkrankungen führen.
Im fortlaufenden Projekt „Pollution, Biomarkers and Health“ geht die Doktorandin Matilda Subek Simon am Campus Pfarrkirchen den unsichtbaren Bedrohungen für unsere Gesundheit nach und fragt: Wie schadet Luftverschmutzung unserem Körper, und wie können Gebäude uns besser schützen? Das internationale Forschungsteam hinter ihr beleuchtet die Projektfrage aus verschiedenen Perspektiven und Ansätzen. In Pfarrkirchen befasst sich das Forschendenteam mit dem Aspekt der menschlichen Gesundheit, also den Biomarkern und Symptomen, die beobachtet werden können. Forschende am neu gegründeten Campus Mainburg forschen hingegen an der Optimierung und systematischen Überwachung von Gebäuden und Raumklima. Die thailändischen Partner Chulalongkorn University und Asian Institute of Technology forschen aufgrund der dortigen Gegebenheiten am Außenklima.
21 Stunden drinnen
Wir stellen uns gern vor, dass „Umwelt“ draußen beginnt und vor der Eingangstür endet: Straßenschluchten, Stau, Schornsteine. Statistisch verbringen Menschen jedoch im Schnitt rund 21 Stunden pro Tag in Innenräumen – zu Hause, im Büro, in Schule, Bus oder Supermarkt. Dort atmen wir ununterbrochen Staub, Feinstaub, Ausdünstungen aus Möbeln und Wandfarben ein. Auch Rauch und Partikel von draußen, die durchs Fenster kommen können stellen ebenfalls eine Gefahr für unsere Atemwege dar. Wie sich all das langfristig auf die Gesundheit auswirkt, ist noch ungewiss. Ein allseits bekanntes Beispiel für den Einfluss von ungesundem Raumklima für die Gesundheit, ist die alljährliche Grippewelle. Besonders in der Erkältungssaison verbreiten sich Atemwegsinfekte in geschlossenen Räumlichkeiten wie ein Lauffeuer. Egal, ob zuhause, im ÖPNV oder im Büro – Hin und wieder Lüften reicht nicht. Da stellt sich nicht ohne Grund die unausweichliche Frage: Wenn unser Leben sich überwiegend drinnen abspielt, warum werden Raumklima und Luftqualität in der öffentlichen Diskussion noch so wenig ernst genommen?
Die Idee nimmt in Thailand Fahrt auf
Der Funke springt nicht in Deutschland, sondern in Thailand über. Bei einem Aufenthalt an Partneruniversitäten in Bangkok erlebte die Doktorandin Matilda Subek Simon gemeinsam mit Prof. Dr. Sabine Dittrich und Prof. Dr. Tobias Bader ganz unmittelbar, wie anders sich Luft anfühlen kann: dichter Verkehr, Smog, tropische Hitze, Klimaanlagen, geschlossene Räume.
Gleichzeitig lernt sie Kolleginnen und Kollegen kennen, die im hochbelasteten Großraum Bangkok mit Luftschadstoffen, Infektionskrankheiten und sensiblen Bevölkerungsgruppen arbeiten. Die Fragen häufen sich und lassen sie nicht mehr los. Wie reagiert der menschliche Körper auf diese Belastungen? Wie wirken sich die Raumklima-Bedingungen auf sensible Bevölkerungsgruppen aus? Was passiert in Regionen, in denen die Luft augenscheinlich sauber ist, wie etwa in Deutschland? Wie können Gebäude uns besser vor unsichtbaren Bedrohungen schützen? Wie lässt sich all das systematisch untersuchen?
Zurück in Niederbayern reift daraus die Projektidee „Pollution, Biomarkers and Health“ – ein systematisches Forschungsprojekt, das die Brücke schlägt zwischen globalen Problemregionen und vergleichsweise sauberen Gegenden wie Süddeutschland.
Wer ist die Forscherin hinter dem Projekt?
Biomarker und wie sie sich messen lassen
Um zu verstehen, wie Luftverschmutzung uns beeinflusst, braucht man Messgrößen – sogenannte Biomarker. Diese können Folgendes aufzeigen:
- Systolischer und diastolischer Blutdruckwert als Hinweis auf die Funktion des Herz-Kreislauf-Systems
- FVC, FEV oder Peak Expiratory Flow, die zeigen, wie gut Luft in die Lunge inhaliert und exhaliert wird
- CRP, IL‑6, IL‑8 oder TNF‑α sind Entzündungsmarker im Blut, die anzeigen, ob der Körper auf Belastungen mit Entzündungsreaktionen antwortet
- Atemwegserkrankungen wie Asthma oder COPD, die sich unter schlechter Luftqualität verschlechtern können
Die junge Forscherin interessiert sich insbesondere dafür, welche dieser Biomarker besonders sensibel auf Luftverschmutzung reagieren – und welche sich praktisch im Alltag messen lassen. Wichtig ist in diesem Zusammenhang auch zu erfassen, welche Biomarker sich einfach und ohne aufwändige Labortechnik erfassen lassen. Blutdruck lässt sich heute beispielsweise schon mit Smartwatches oder mobilen Geräten messen – ideal für größere Studien und den Alltag. Entzündungsmarker im Blut dagegen brauchen Labore, können aber wichtige Hintergrundinformationen liefern.
Lücken im bisherigen Wissen
Bevor man neue Studien startet, stellt sich eine grundlegende Frage: Was weiß die Wissenschaft bereits? Statt sofort Messgeräte in Büros oder Schulen zu stellen, entscheidet sich das internationale Forschendenteam für eine systematische Scoping Review. Hierbei wurden jahrelang große medizinische Datenbanken durchsucht. Mit einem klar definierten Protokoll, standardisierten Suchstrategien und einem PRISMA-geführten Ablauf wurden hunderte von Studien gescreent, ausgewählt und strukturiert ausgewertet.
Ziel war es herauszufinden, welche Biomarker, Symptome und Gesundheitsfolgen im Zusammenhang mit Luftverschmutzung bisher untersucht wurden. Die Forschenden wollten ebenfalls nachweisen, welche Bevölkerungsgruppen in den Studien vorkamen, und welche vernachlässigt wurden. Zuletzt wurde für die Zwecke der Umsetzung recherchiert und abgeschätzt, welche Marker sich gut für künftige Messungen in Gebäuden eignen.
Ein wichtiges Vorbild für das Projekt war eine Übersichtsarbeit aus dem Jahr 2019. Diese hatte aber einen entscheidenden Haken: Sie betrachtete nur gesunde Erwachsene. Menschen, die besonders empfindlich auf Luftverschmutzung reagieren, blieben außen vor. Das sind unter anderem Schwangere, Kinder, ältere oder immungeschwächte Menschen, Menschen mit chronischen Erkrankungen wie Asthma oder Herz-Kreislauf-Problemen. Genau hier setzt das THD-eigene Projekt an: Die Scoping Review erweitert bewusst die Kriterien, um diese vulnerablen Gruppen einzubeziehen. Dadurch wird sichtbar, wo besonders starke Effekte auftreten und wo es noch kaum Daten gibt.
Warum Luftverschmutzung auch in Deutschland relevant ist
Wer an Luftverschmutzung denkt, hat oft Megastädte mit Smog vor Augen. Doch wie die kanadische Forscherin betont: „Die gewonnenen Erkenntnisse lassen sich nicht nur auf Hochrisikogebiete anwenden“. Die Scoping Review vergleicht Biomarker und Gesundheitswerte in Regionen mit hoher und niedriger Luftverschmutzung. So wird sichtbar, dass auch in Ländern wie Deutschland Veränderungen messbar sind – selbst wenn die Grenzwerte formal eingehalten werden. Ihr Fazit: „Die Forschung ist global relevant, aber gerade auch für Länder mit vermeintlich ‚guter Luft‘, weil hier oft unterschätzt wird, wie stark Innenräume als Filter, Verstärker oder Schutzschild wirken“.
Gebäude, die „mitdenken“
Aus all diesen Puzzleteilen entsteht eine Vision: Gebäude, die auf unsere Gesundheit reagieren. Heute optimieren viele intelligente Häuser vor allem Temperatur und CO₂-Gehalt. Das Projekt untersucht jedoch auch andere Faktoren, wie Stress und berücksichtigt Entzündungsreaktionen oder Herz-Kreislauf-Belastung. Wie schon zu Covid-Zeiten, können Sensoren in öffentlichen Gebäuden die Luftqualität im Raum messen und als Ampelsystem zeigen, ob gelüftet werden muss oder nicht. Ausgeklügelte Systeme in einem zukünftigen Use Case könnten anhand von Sensoren in Büros, Schulen oder Wohnungen kontinuierlich Daten erfassen – etwa Luftschadstoffe, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und ausgewählte Gesundheitsmarker. Wenn Belastungen steigen, könnte das Gebäude automatisch reagieren. Das bedeutet im konkreten Anwendungsfall, dass sich die Lüftung und Luftfilterung an die gemessenen Gegebenheiten anpasst sowie die Fenster- oder Heizungssteuerung optimiert ist. Gebäude sollen ebenfalls Warnhinweise geben können, wenn bestimmte Grenzwerte längere Zeit überschritten werden. So würden sie von statischen Hüllen zu aktiven Mitspielern der öffentlichen Gesundheit.
Vom Klimawandel bis zur Tapete
Die Forscherin denkt das Thema bewusst weiter als nur „Abgase“. In ihrem konzeptionellen Rahmen beeinflussen Außenklima, Wetterextreme und Materialien die Innenraumluft. Wenn sich etwa durch Klimawandel Hitzeperioden häufen, verändern sich die Art der verwendeten Baumaterialien, deren chemische Emissionen und nicht zuletzt das Lüftungsverhalten der Bewohner. Extreme Wetterereignisse können zudem Gebäude beschädigen, Feuchtigkeit und Schimmel begünstigen und neue Schadstoffquellen eröffnen. All das wirkt sich wiederum auf Biomarker und Gesundheit der Menschen aus – ein Kreislauf, den das Projekt systematisch sichtbar machen will und mithilfe des multidisziplinären, international ausgelegten Forschendenteam lösen will. Für ein gutes Raumklima reicht es nämlich nicht, ab und zu zu lüften oder im Winter die Heizung aufzudrehen. Lüften bleibt weiterhin wichtig, aber nicht immer ist die Außenluft besser. Man denke etwa an stark befahrene Straßen. Verschmutzungsquellen im Innenraum, wie Möbel, Putzmittel oder Rauchen können die Raumluft stark belasten. Besonders verletzliche Menschen haben weniger Spielraum: Sie können in der Regel nicht problemlos umziehen oder in kostspielige Raumluftfilter investieren. Deshalb plädiert das Projekt dafür, dass Innenräume als zentrale Gesundheitsumgebungen begriffen werden und von öffentlichen Akteuren und der Politik ähnlich wie Ernährung oder Bewegung ernst genommen werden.
Wie es weitergeht
Aktuell befindet sich die Scoping Review in der Phase der Datenanalyse. Aus den Ergebnissen will das Team Empfehlungen ableiten: für künftige Studien, für Sensorentwicklung, für Gesundheitsstrategien und für die Gestaltung besserer Innenräume für alle Bevölkerungsgruppen. Gleichzeitig sucht das Team gezielt nach Partnerschaften außerhalb der Hochschulwelt: Firmen, Kommunen oder Institutionen, die Luftqualitätssensoren bereitstellen oder in Gebäuden testen möchten.
Am Ende erzählt „Pollution, Biomarkers and Health“ nicht nur von Luftschadstoffen und Messwerten, sondern auch von einer Forscherin, die disziplinäre Grenzen überwindet. Sie verbindet die hiesige Expertise mit ihren eigenen Erfahrungen in Kanada; webt ihre Erlebnisse in Asien mit der ländlichen Region Niederbayern zusammen und verstrickt moderne Gebäudetechnologien mit sehr konkreten Gesundheitsfragen des Alltags. Ihr Projekt zeigt: Innenräume sind keine starren Umgebungen, sondern ein aktiver Teil unserer Umgebung und Faktor unserer Gesundheit. Wer sie besser versteht, kann unser Leben dort verbessern, wo es am meisten zählt.