Ein unterschätztes Umweltgift?

Die Verwendung von Blei reicht mindestens 6000 Jahre zurück zu den alten Ägyptern und Hebräern. Erste Berichte über Blei-Vergiftungen stammen aus der Zeit des römischen Reiches, die Symptome konnten jedoch noch nicht richtig eingeordnet werden. Die Römer bauten über einen Zeitraum von ungefähr 400 Jahren jedes Jahr durchschnittlich 60.000 Tonnen Blei ab. Wasserleitungen und Gefäße wurden aus dem weichen Metall hergestellt und führten zu erhöhten Blei-Konzentrationen in Trinkwasser und Lebensmitteln. Diese Kontaminationen lassen sich heute noch anhand von Sedimentablagerungen des ehemaligen Hafens von Rom nachvollziehen. Bei archäologischen Ausgrabungen gefundene Knochen wiesen ebenfalls erhöhte Blei-Werte auf. Aus heutiger Sicht besonders fatal erscheint die Verwendung des süßlich schmeckenden Bleiacetats (Blei-Zucker) zum Süßen von Wein. Einige anorganische Blei-Verbindungen sind für ihre satten Farben bekannt und wurden daher zum Malen verwendet. Von verschiedenen Malern der vergangenen Jahrhunderte ist bekannt, dass sie unter den Symptomen einer Blei-Vergiftung litten. Auch in keramischen Glasuren wurden Blei-Pigmente eingesetzt. Die Blei-Ionen daraus gehen im sauren Milieu, wie etwa in Fruchtsäften, leicht in Lösung.

Seit den 1920er-Jahren wurde Tetraethylblei als Antiklopfmittel in Benzin zur Erhöhung der Oktanzahl zugesetzt. Bis in die 70er-Jahre stieg die Produktionsmenge und damit auch der Eintrag in die Atmosphäre. Gut nachweisen lässt sich die Kontamination der Umwelt in Eisbohrkernen aus der Arktis. An besonders alten Bohrkernen aus großer Tiefe kann gezeigt werden, dass bereits seit über 2000 Jahren Blei bei seinem Abbau und der Verarbeitung in die Atmosphäre gelangte und sich im Eis niederschlug.

Die Europäische Kommission hat für Lebensmittel und Getränke geltende Höchstgehalte an Blei festgelegt. Laut Trinkwasserverordnung darf der Blei-Gehalt 10 µg/l nicht überschreiten. Zu den Nahrungsmitteln mit erhöhtem Gehalt zählen Innereien und Meeresfrüchte. Auch Wildfleisch gilt oft als Blei-belastet, da bei der Verwendung von Blei-Munition Bruchstücke des Projektils im Fleisch zurückbleiben. Die genannten Speisen werden im allgemeinen eher selten verzehrt. Daher zählen nach Angaben des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR) Getränke, Obst, Gemüse, Getreide und Nüsse zu den Lebensmitteln, die den größten Beitrag zur Blei-Exposition der Bevölkerung liefern. Zur Einordnung der Exposition wurden toxikologische Referenzwerte durch die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) ermittelt. Ab einer Aufnahme von 1,5 µg Blei pro kg Körpergewicht und Tag kann der systolische Blutdruck um 1% steigen. Ab der Aufnahme von 0,63 µg Blei pro kg Körpergewicht und Tag ist mit dem Anstieg der Prävalenz für chronische Nierenerkrankungen um 10% zu rechnen. Diese Werte gelten für Erwachsene. Mit einer tatsächlichen Aufnahme von etwa 0,53 µg pro kg Körpergewicht und Tag erreichen sogenannte „Durchschnittsverzehrer“ diese Werte nicht. Bei „Vielverzehrern“ bestimmter Nahrungsmittel kann der Grenzwert eher überschritten werden, vor allem der Wert, ab dem eine Blei-Nephro­pathie entstehen kann. Auch der Konsum von Tabak trägt zur Blei-Belastung des Körpers bei.

Besonders gefährdet unter erhöhten Blei-Werten zu leiden sind Arbeiter aus Blei-verarbeitenden Betrieben, etwa beim Abbau von Blei-haltigem Erz oder bei der Produktion von Blei-Akkus. Für organische Blei-Verbindungen gilt eine maximale Arbeitsplatzkonzentration (MAK) von 50 µg/m³. Ein solcher Wert kann für anorganische Blei-Verbindungen aufgrund ihrer wahrscheinlich krebserzeugenden Wirkung nicht abgeleitet werden. Stattdessen gilt hier ein biologischer Leitwert (BLW) von 300 µg/l Blut. Er wird anhand von arbeitsmedizinischen Erfahrungen festgelegt und sollte durch Schutzmaßnahmen so weit wie möglich unterschritten werden, da ein Gesundheitsrisiko nicht ausgeschlossen werden kann.

Toxikokinetik

Die Absorption von Blei ist, abhängend von der Aufnahmeroute, sehr unterschiedlich. Anorganische Blei-Verbindungen werden im Gastrointestinaltrakt nur zu etwa 10% resorbiert, bei Kindern zu etwa 50%. Als Staub oder Aerosole verteilte Blei-Salze werden je nach Größe der Partikel zu 50 bis 80% über die Lunge aufgenommen. Der allergrößte Anteil des ins Blut gelangten Bleis (etwa 95%) liegt dann an die Erythrozyten gebunden vor. Etwa 75% davon werden über den Urin ausgeschieden, doch auch im Faeces, den Nägeln und Haaren kann es nachgewiesen werden. Die Eliminationshalbwertszeit beträgt etwa 20 Tage.

Aufgrund der Ähnlichkeit der Blei-Ionen zu Calcium-Ionen kommt es zu einer Anreicherung in Knochen und Zähnen in Form des schlecht löslichen Bleiphosphats. Hier beträgt die Halbwertszeit bis zu 25 Jahre. Unter Bedingungen, die zum Knochenabbau führen, wie beispielsweise Calcium-Mangel, eine Cortison-Therapie oder Stress, kann es zu einer Freisetzung von Blei aus diesen Depots ins Blut kommen, sodass Symptome einer akuten Blei-Vergiftung auftreten können. Man spricht dann von einer Blei-Krise. Eine chronische Blei-Vergiftung lässt sich oft am Zahnfleisch erkennen, wo sich ein grauer „Blei-Saum“ durch die Ablagerung von Bleisulfid bildet (siehe Kasten „Symptome einer Bleivergiftung“).

Toxikodynamik: Sehr breites Wirkspektrum

Blei-Vergiftungen zeigen eine vielfältige Symptomatik. Dies ist der Tatsache geschuldet, dass Blei im Körper mit zahlreichen Proteinen interferiert und sie in ihren physiologischen Prozessen stört. Besonders anfällig sind Metalloenzyme, die ein Ca²⁺- oder Zn²⁺-Ion in ihrem aktiven Zentrum tragen, das durch das ebenfalls zweiwertige Pb²⁺-Ion ersetzt werden kann. Diese Ähnlichkeit der Ionen führt auch dazu, dass Blei die Blut-Hirn-Schranke durch aktiven Transport mittels Calcium-ATPase-Transportern überwinden kann. Bisher wurden mindestens 23 Proteine identifiziert, auf die Blei Einfluss nimmt.

Die Hemmung mehrerer Enzyme des blutbildenden Systems kann sich verheerend auf das Blutbild auswirken. Durch Hemmung der Häm-Biosynthese tritt eine Anämie auf. Dabei kommt es außerdem zur Akkumulation von Ko-Proporphyrin III, einem Zwischenprodukt des Häm-Stoffwechsels, das zur subikterischen Verfärbung der Haut und einer Braunfärbung des Urins führt. Ein wichtiger Biomarker zur Diagnose einer Blei-Vergiftung ist die δ-Aminolävulinsäure (δ-ALA). Aufgrund der Hemmung des Enzyms δ-Amino­lävulinsäure-Dehydratase (δ-ALA-D) kommt es zu einem Konzentrationsanstieg in Blut und Harn, der bei unklaren Beschwerden einen ersten Hinweis liefern kann.

Blei-Exposition führt im Körper zu oxidativem Stress durch die Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS). Diese Sauerstoffradikale sind in der Lage, die DANN zu schädigen. Außerdem inaktiviert Blei antioxidativ wirkende Enzyme wie die Superoxiddismutase (SOD) und Katalase (CAT) und senkt die Glutathion-Konzentration. Die internationale Agentur für Krebsforschung stuft anorganische Blei-Verbindungen als wahrscheinlich karzinogen (Gruppe 2A) ein, während organische Blei-Verbindungen aufgrund mangelnder Beweise noch nicht eingestuft sind (Gruppe 3).

Besonders empfindlich ist das Nervensystem, eine Blei-­Exposition kann hier leicht zu irreversiblen Schäden führen. Motorische und sensorische Störungen (Blei-Enzephalo­pathie) sind ebenso möglich wie neurologische Beeinträchtigungen (Schlaflosigkeit, Aggressivität, Apathie). Kinder mit erhöhter Blei-Konzentration im Blut zeigen oft Konzentra­tionsschwäche, Sprachstörungen, Verhaltensauffälligkeiten und Wachstumsverzögerung.

Reproduktionstoxische Effekte sind sowohl bei der Frau als auch beim Mann zu beobachten. Erhöhte Blei-Konzentra­tionen im Blut können zu Unfruchtbarkeit, Frühgeburten, reduziertem Geburtsgewicht, Fehlgeburten und weiteren Komplikationen führen. Im Mann können unter anderem reduzierte Libido, verminderte Spermienzahl und -motilität, abnormale Spermienmorphologie und Unfruchtbarkeit auftreten.

Weitere Effekte lassen sich am kardiovaskulären System beobachten. Hier können Schäden an den Blutgefäßen auftreten und deren Permeabilität verändert werden. Andere auftretende Symptome sind ein erhöhter Blutdruck und die verstärkte Entwicklung von Arteriosklerose. Insgesamt scheint die Wahrscheinlichkeit, an einer Erkrankung des Herz-Kreislauf-Systems zu versterben, mit steigendem Blut-Blei-Spiegel größer zu werden. Desweiteren sind häufig Schädigungen der Nieren und Probleme am Gastrointestinaltrakt (Blei-Koliken) zu beobachten.

Anzumerken ist, dass sich die Wirkung anorganischer Blei-Verbindungen von der organischer deutlich unterscheidet. Organische Verbindungen wie etwa Tetraethylblei sind sehr lipophil und daher leicht über die Haut resorbierbar. Sie schädigen in erster Linie das zentrale Nervensystem (ZNS) und können eine toxische Psychose und Lähmungen hervorrufen. Die toxische Spezies in diesem Fall ist das Triethylblei-Ion.

Wird eine Blei-Vergiftung diagnostiziert, sollte als erstes die Quelle ausfindig gemacht und beseitigt werden, um eine weitere Blei-Aufnahme zu verhindern. Anschließend sollte eine Therapie mit einem Chelatbildner erfolgen (siehe Abb. 1). Hierzu sind Substanzen wie Dimercaprol, Ethylen­diamintetraacetat (EDTA), Dimercaptobernstein­säure (DMSA, Chemet^®) oder D-Penicillamin geeignet, die grundsätzlich oral oder als Infusion verabreicht werden können. Sie bilden mit Schwermetall-Ionen ungiftige Komplexe, die dann ausgeschieden werden. Neben Schwermetallen werden jedoch auch wichtige Spurenelemente und Mineralstoffe komplexiert. Das kann beispielsweise zu einer Störung des Calcium-Stoffwechsels führen. Daher ist die zusätzliche Gabe von Mikronährstoffen und Mineralien eine sinnvolle Ergänzung der Therapie. Auch Antioxidanzien wie Thiamin, Vitamin C und E können die Behandlung unterstützen indem reaktive Sauerstoff­spezies unschädlich gemacht werden. N-Acetylcystein und N-Acetylcysteinamid wirken sowohl als Chelatbildner als auch als Antioxidans. Einige pflanzliche Extrakte, etwa Knoblauch und Koriander, können ebenfalls dazu beitragen, die Blei-Konzentration im Blut zu senken.

Chelatbildner sind nicht in der Lage organische Blei-Verbindungen zu komplexieren. Hier können jedoch unterstützende Maßnahmen getroffen werden, um die Ausscheidung über den Urin zu erhöhen. Auch eine Sedierung des Patienten kann beim Auftreten von Aggressivität und Halluzinationen notwendig sein.

Neue Zahlen aus den USA

Bis vor Kurzem wurde angenommen, dass eine Blei-Konzentration von < 5 µg/dl im Blut keine schädlichen Auswirkungen auf die Gesundheit hat. Eine neuere Studie aus den USA, die in „The Lancet Public Health“ veröffentlicht wurde, kommt jedoch zu dem Ergebnis, dass auch niedrigere Konzentrationen einen Risikofaktor darstellen, besonders für kardiovaskuläre Erkrankungen. Die untersuchte Population setzte sich aus Teilnehmern des Third National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES-III) zusammen, deren Blut im Mittel eine Blei-Konzentration von 2,71 µg/dl aufwies. Beim Vergleich des zehnten Perzentils (1,0 µg/dl) mit dem 90. Perzentil (6,7 µg/dl) konnten eine um 37% erhöhte Gesamtsterblichkeit und eine um 70% erhöhte kardiovaskuläre Sterblichkeit festgestellt werden. Außerdem wurde eine um etwa 50% erhöhte Sterblichkeit durch koronare Herzerkrankungen beobachtet. Die Analyse von Individuen mit Konzentrationen unterhalb von 5 µg/dl ergab eine vergleichbare Tendenz. Daraus berechneten die Autoren, dass Blei für den Tod von etwa 400.000 Amerikanern jährlich verantwortlich ist. Das ist eine zehnfache Steigerung gegenüber den bisherigen Annahmen. Weiterhin konnte in einer randomisierten, doppelblinden, placebokontrollierten Studie gezeigt werden, dass eine Chelattherapie in Kombination mit einem Multivitaminpräparat das Risiko für kardiovaskuläre Komplikationen bei Herzinfarktpatienten um 18% senkte. Bei Diabetespatienten wurde das Risiko sogar um 34% reduziert. Aufgrund des ubiqitären Vorkommens von Blei wurden diese Zusammenhänge bisher größtenteils übersehen. Eine risikolose Blei-Konzentration im Blut scheint es nicht zu geben. Ähnliche Untersuchungen für Deutschland könnten beispielsweise im Rahmen der bundesweiten NAKO-Gesundheitsstudie angestellt werden. In dieser Langzeit-Bevölkerungsstudie, die über 20 bis 30 Jahre läuft, soll geklärt werden, welche Faktoren (Umwelt, Ernährung, Genetik) dazu führen, dass jemand an Volkskrankheiten wie Krebs, Diabetes, Infektionskrankheiten und Herzinfarkt erkrankt oder eben nicht. |