Kindergesundheit und Umwelt: reagieren Kinder empfindlicher als Erwachsene ?

Kinder nehmen eine besondere Stellung ein, was Einflüsse der Umwelt (im weitesten Sinne) auf die Gesundheit angeht. Aus diesem Grund sind Gesundheits- und Umweltbehörden, Kinderärzte und Umweltmediziner häufig mit Fragen der besonderen Empfindlichkeit von Kindern gegenüber Einflüssen aus der Umwelt konfrontiert.

•    Wo aber liegen die besonderen Gefahren für Kinder?
•    Reagieren alle Kinder gleich und immer nur empfindlicher als Erwachsene?
•    Wo sind die Altersgrenzen und was macht eigentlich Kinder empfindlicher?

Der nachfolgende Text basiert auf einem kürzlich erschienenen Artikel (Straff, v. Mühlendahl: Umweltbelastungen und die Gesundheit von Kindern), der hier gekürzt und stellenweise ergänzt wiedergegeben wird. Dabei wird insbesondere auf Besonderheiten in der vorgeburtlichen Phase und in den ersten Lebensmonaten und -jahren eingegangen.

Dafür, dass gerade Kinder und Jugendliche häufig in den Fokus der Betrachtungen und Besorgnisse gestellt werden, gibt es eine Reihe von guten Gründen:

1) Embryonen, Feten und Kinder befinden sich in somatischer (körperlicher) und funktioneller Entwicklung. Entwicklungsprozesse sind in aller Regel störanfälliger als statische, ausdifferenzierte Systeme.

2) Viele physiologische und metabolische Verhältnisse variieren altersabhängig. Das gilt insbesondere für die Neugeborenenzeit, in der die Metabolisierung ("Verstoffwechselung") und Ausscheidung von Stoffwechselprodukten, Medikamenten und Schadstoffen verlangsamt und mitunter auch beschleunigt sein können. Die Größenverhältnisse der Organe, Wasser-, Energieumsatz und Atmung sind, bezogen auf Körpergewicht oder Körperoberfläche, bei Kindern ganz anders als bei Erwachsenen.

3) Verhalten und Exposition sind in der Kindheit anders als im späteren Lebensalter. Kinder sind körperlich aktiver, sie trinken und atmen – in Bezug auf das Körpergewicht – mehr als Erwachsene, sie halten sich öfter und länger draußen auf.

4) Der Mensch steht am Ende einer langen Nahrungskette, während derer sich Schadstoffe und Rückstände, insbesondere langlebige lipophile (fettlösliche) Substanzen, im Fettgewebe und – für den gestillten Säugling besonders wichtig – in der Muttermilch anreichern können.

5) Kinder haben zumeist eine lange Lebenszeit vor sich. Eine störungsfreie Entwicklung im Kindesalter ist eine gute Grundlage für die Gesundheit im Erwachsenenalter.

6) Schließlich sind Allergien und insbesondere die Neurodermitis, für die neben der genetischen Disposition Umweltfaktoren (im weitesten Sinne) verantwortlich sind, bei Kindern besonders häufig.

Derartige Tatsachen rechtfertigen eine besondere Betrachtung hinsichtlich der Empfindlichkeit von Kindern und Jugendlichen gegenüber Umwelteinflüssen und der im toxikologischen Sinne besonderen Verhältnisse für die Pränatalzeit und das Säuglings- und Kleinkindesalter.

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Anatomische und physiologische Besonderheiten

In den ersten Tagen nach der Empfängnis, bei den ersten Teilungszyklen der befruchteten Eizelle, gilt für schädigende Einflüsse weitgehend das "Alles- oder Nichts" – Gesetz. Ein nennenswerter Schaden führt zum Absterben der Eizelle.

In dem ersten Schwangerschaftsdrittel, während der Embryonalzeit, läuft etwa vom 15. bis zum 40. Schwangerschaftstag die sogenannte Organogenese ("Organbildung") ab, während derer der sich entwickelnde Organismus hoch empfindlich ist. Hier laufen komplizierte Entwicklungsmechanismen ab, die in einem zeitlich und formal sehr enggesteckten Rahmen vor sich gehen. Bei Störungen kann es – je nach dem Zeitpunkt der Störung – zu sehr spezifischen Missbildungsmustern kommen.

In der nachfolgenden Fetalzeit kommt es bei Störungen in der Regel nicht mehr zu Fehlbildungen, sondern zu Verlusten oder Störungen an Organsubstanz oder – strukturen.

Das außerordentlich schnelle pränatale Wachstum kann Tabelle 2)  entnommen werden.

Nach der Geburt und bis zum Alter von 4 Wochen bezeichnet man die Kinder als Neugeborene, bis zum vollendeten ersten Lebensjahr als Säuglinge, danach bis zum 6. Geburtstag als Kleinkinder und dann – unschärfer definiert – als Schulkinder und später als Jugendliche.

Nach der Geburt kommt es insbesondere im ersten Lebensjahr noch einmal zu einer sehr ausgeprägten Zunahme von Länge und Gewicht. In dieser Zeit sind jedoch funktionelle Entwicklungen und Lernprozesse, die wesentlich schwerer zu erfassen und zu quantifizieren sind als die somatische (körperliche) Entwicklung, die wichtigeren und auch die störanfälligeren Vorgänge. Vor allem darin ist die besondere Empfindlichkeit des kindlichen Organismus zu sehen. So sind beispielsweise Blei und Quecksilber für Kleinkinder neurotoxischer als für Erwachsene.

Ernährung, Atmung und Flüssigkeitsaufnahme unterscheiden sich bei jungen Kindern sehr wesentlich von dem, was für Jugendliche und Erwachsene gilt (Tabelle 3).

Bei vielen Überlegungen, die neben umweltmedizinischen auch toxikologische und pharmakokinetische Probleme betreffen, sind die Körperzusammensetzung und damit z.B. die Verteilungsvolumina bei Säuglingen und Kleinkindern zu berücksichtigen (Tabelle 4).

Metabolismus im frühen Lebensalter

Vor der Geburt werden die Entgiftungs- und Eliminationsprozesse aller plazentagängigen Stoffe von der Mutter übernommen. So sind beispielsweise auch bei vollständigem Fehlen der Nieren bei der Geburt die Kreatininwerte nicht erhöht. Von Bedeutung in dieser Entwicklungsphase ist, dass es eine ganze Reihe von Stoffen gibt, die nicht nur plazentagängig sind, sondern die sich darüber hinaus in Plazenta und im Embryonen und Foeten so anreichern, dass dort die Konzentrationen höher sind als bei der Mutter. Das gilt beispielsweise für Quecksilber.

Bestimmte Parameter der Nierenfiltration sind in den ersten Lebenswochen geringer als im späteren Leben, was an den Angaben zur Kreatininclearance ablesbar ist.

Enzyme für die so genannte Biotransformation stellen eine wichtige Komponente des in vielen Fällen artspezifischen Fremdstoffwechsels dar. Durch sie werden endogene und exogene Substanzen in ihrer Struktur so verändert, dass sie weiter verstoffwechselt, mitunter gegiftet und letztlich ausgeschieden werden können. Bei den durch diese Enzyme vermittelten Reaktionen werden zwei Phasen unterschieden: Phase-I-Reaktionen führen zu einer Strukturänderung eines Moleküls (Metabolisierung); durch Phase-II-Reaktionen wird durch Konjugation mit anderen Molekülen eine Nierengängigkeit und damit eine Ausscheidung aus dem Organismus erreicht.

Die Tatsache, dass Enzymsysteme nach der Geburt und in den ersten Lebenswochen und -monaten teilweise noch nicht ihre volle Aktivität haben, führt auf der einen Seite zu verlängerten Plasmahalbwertzeiten von Fremdstoffen, andererseits aber z.T. auch zu einer verlangsamten und verminderten Aktivierung (“Giftung”) mancher toxischen Substanz. Diese Zeitraster müssen bekannt sein, wenn man sich mit der Pharmakodynamik in diesem Lebensalter beschäftigt, und sie gelten weitgehend auch für die Metabolisierung von Umweltgiften. 

Nach den ersten Lebenswochen sind die meisten Eliminationsfunktionen nicht mehr langsamer als bei Erwachsenen, sondern sie laufen z.T. sogar beschleunigt ab. Das spiegelt sich wider in den empirisch erarbeiteten Dosierungsrichtlinien für viele Medikamente, die – auf Körpergewicht oder Körperoberfläche bezogen – bei Kindern häufig deutlich höher sind als bei Erwachsenen (Tabelle 6).

Regulatorische Aspekte   

Bei der Beurteilung umweltbezogener Gesundheitsrisiken und der Ableitung von Grenzwerten soll die spezifische Empfindlichkeit von Kindern in besonderer Weise  berücksichtigt werden.

So werden in einer Reihe von nationalen und internationalen Bewertungsleitfäden Kinder als besonders empfindliche Gruppe angesprochen, welche besonders berücksichtigt werden muss (WHO 1999, WHO/EHC 237 von 2006). Sind genauere Informationen zur spezifischen Empfindlichkeit von Kindern vorhanden, so werden die Grenz- oder Richtwerte anhand derartiger Informationen festgelegt. Liegen keine genauen Informationen über die spezifische Empfindlichkeit vor, so wird dies in der gegenwärtigen regulatorischen Praxis häufig relativ schematisch durch generelle Sicherheitsfaktoren versucht. Bei der Bewertung von Chemikalien mit Hilfe des „margin of safety“- Ansatzes (MOS-Ansatz, (WHO 1999)). sowie der Ableitung von Richt- oder Grenzwerten für Schadstoffe in Umweltmedien und Lebensmitteln wird häufig die im Tierversuch gefundene Dosis ohne adverse Wirkung (NOAEL) durch die Verwendung von Faktoren auf die Situation beim Menschen adjustiert. Ein Faktor von bis zu 10 wird konventionell für Unterschiede zwischen Tier und Mensch, eingesetzt (Konietzka und Schneider 2004).

Durch einen Intraspeziesfaktor („Unsicherheitsfaktor“) von bis zu 10 für besonders empfindliche Gruppen sollen auch Kinder mitberücksichtigt werden. Zusätzlich zu diesem Intraspeziesfaktor sehen die bodenschutzrechtlichen Bestimmungen zum Schutz von Kindern gegenüber bestimmten genotoxischen Kanzerogenen einen “Default-Faktor“ (Ersatzfaktor in Ermangelung eines exakten Faktors) von in der Regel 10 vor (Kommission HBM 2005). Die gleiche Vorgehensweise wird auch für die Ermittlung von Maßnahmewerten gemäß TrinkwV 2001 angewandt (Dieter und Henseling 2003). Die Kommission „Innenraumlufthygiene“ des Umweltbundesamtes (UBA) führte zur Berücksichtigung von Kindern wegen ihres ca. doppelt so hohen Atemminutenvolumens pro kg Körpergewicht einen zusätzlichen Faktor 2 bei der Ableitung von Richtwerten ein (IRG/AGLMB 1996).

Im Rahmen des APUG-Projektes „Empfindlichkeit von Kinden gegenüber Schadstoffen“ wurde den am APUG beteiligten Institutionen (Bundesamt für Strahlenschutz (BfS), Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR), Robert Koch-Institut (RKI), Umweltbundesamt (UBA)) ein Fragebogen zugesandt, in welchem um Angaben zur Berücksichtigung von Kindern bei der Grenzwertableitung gebeten wurde.

Aus der Auswertung geht hervor, dass in vielen Feldern, in welchen Grenzwerte für Umweltmedien, für Expositionen gegenüber Strahlung und für Lebensmittel festgelegt werden, den Besonderheiten von Kindern Rechnung getragen wird (vgl. Tabelle 7).

• Zunächst wird eine spezielle Analyse der Expositionssituation, der vorliegenden Befunde und bekannter physiologischer Besonderheiten vorgenommen, um eine angemessene Grenzwertsetzung, die Säuglinge und Kinder berücksichtigt, zu erreichen.

• Im Bereich der Innenraumluft wird der oben genannte Defaultansatz gewählt und die besondere Situation bei Kindern durch einen zusätzlichen Sicherheitsfaktor von 2 berücksichtigt. Dieser ist in einem altersspezifisch höheren Atemminutenvolumen pro kg Körpergewicht begründet.

• Ein sogenannter Defaultansatz wird auch für genotoxische Kanzerogene (erbgutschädigende, krebserzeugende Substanzen) gewählt. Der zusätzliche Faktor von 10 beruht auf der Analyse vorliegender Studien zur Entstehung von Krebs, die auf eine erhöhte Empfindlichkeit bei Tieren, die in frühen Lebensaltern gegenüber genotoxischen Kanzerogenen experimentell exponiert wurden, im Vergleich zu Tieren hinweisen, die in höherem Lebensalter exponiert wurden.

• Für Pestizide wird beim Vorliegen von Hinweisen auf Embryo- bzw. Fetotoxizität oder postnatalen Entwicklungsstörungen ein zusätzlicher Faktor von bis zu 10 in die Grenzwertsetzung einbezogen. Dieser spezielle Faktor wird auch angewendet, wenn die Datenlage zur Toxizität in der Entwicklungsphase lückenhaft ist.

• Für Säuglingsanfangsnahrung und Folgenahrung hat die Europäische Kommission in einer Richtlinie Schädlingsbekämpfungsmittel (Pestizide) benannt, deren Anwendung bei landwirtschaftlichen Erzeugnissen, die zur Herstellung dieser Produkte bestimmt sind, untersagt ist (EU Richtlinie 91/321 2003).

• In einer weiteren Richtlinie der Kommission wurden Rückstandshöchstgehalte von einigen Pestiziden für Getreidebeikost und andere Beikost für Säuglinge und Kleinkinder festgelegt, die deutlich unter den Werten für Erwachsenennahrung liegen. In Deutschland wie in Europa ist dies 10µg pro kg für jeden einzelnen Stoff in diätetischen und Kinder-Nahrungsmitteln. Ebenso hat die Kommission in einer Verordnung die Gehalte von Aflatoxin und Ochratoxin in Lebensmitteln für Säuglinge und Kleinkinder deutlich unterhalb der Werte für Erwachsene festgelegt (EU Verordnung Nr. 683 2004).

 

  
 

Schützen wir unsere Kinder ausreichend vor Umweltgefahren?

Werden unsere Kinder durch Gesetze und Verordnungen ausreichend vor Umweltgefahren und –schäden (im weitesten Sinne) geschützt? Reichen unsere vielfältigen, aber nicht immer effizienten Bemühungen um Reinhaltung unserer Umwelt aus? Hierauf gibt es keine allgemein gültige, keine apodiktische Antwort.

In West- und Mitteleuropa ist die Umwelt in den letzten Jahrzehnten in vielerlei Hinsicht besser und sauberer geworden. Unser Trinkwasser und unsere  Nahrungsmittel sind von hoher Qualität, auch die (Außen)luft ist in vielen (nicht in allen) Parametern besser geworden. Die Daten des aktuellen Kinder-Umweltsurveys (KUS) belegen dies. Die Belastung mit umweltmedizinisch relevanten Stoffen wie Blei, Quecksilber, PAK und PCB hat weiter abgenommen. Eindrucksvoll ist auch der Rückgang von persistierenden Organochlorsubstanzen in der Muttermilch (NLGA 2002).

Einige Umweltstoffe gelten aufgrund ihrer Persistenz in den Umweltmedien als bedenklich: als Beispiele stehen hier polyzyklische Moschusverbindungen, Phthalate (Heudorf et al. 2007), Flammschutzmittel und perfluorierte Tenside.

Insgesamt sind es heute weniger als vor zehn und zwanzig Jahren anthropogene Einzelnoxen, sondern es sind in individualmedizinischer Hinsicht viel mehr soziale, ökonomische, psychologische und Lifestyle-Faktoren, die als bedrohlich für Kinder und Jugendliche angesehen werden: Konsum legaler und illegaler Drogen, Medienkonsum und Gewalt, soziale Vernachlässigung, Migration und Armut, Ernährung und Bewegungsarmut. Der Kinder-Umweltsurvey zeigt beispielsweise, dass die Belastung der Kinder durch Passivrauch seit 1990/92 nicht gesunken, sondern eher gestiegen ist. Ein weiteres alarmierendes Ergebnis ist, dass bereits 13 % der 8 – 14-Jährigen (also Kinder und Jugendliche in einem Alter, in dem sie noch keiner Disco-Musik ausgesetzt sind) einen Hörverlust von mehr als 20 Dezibel zeigen. Die übermäßige UV-Exposition im frühen Kindesalter durch ungeschütztes Sonnenbaden und später – im Jugendlichenalter - durch Solarienbesuch wird von Fachleuten als sehr relevantes Risiko eingestuft. Soziales Gefälle korreliert u.a. mit Belastungen im Innenraum (Schimmelpilzproblematik).

Sachliche Information und Kommunikation über Umwelthemen

Wenn wir wissen, dass es eine völlig schadstofffreie Kinderumwelt nicht geben kann – sie hat es übrigens auch in den vergangenen Jahrhunderten nie gegeben – und wenn man gleichzeitig einen größtmöglichen Schutz von Kindern und Jugendlichen anstrebt, dann lässt sich eine Quantifizierung der Größe von Risiken und gleichzeitig der Effektivität und der Kosten von Minimierungsbemühungen nicht umgehen. Das ist ein aufwändiger Prozess, sowohl bei der  Erarbeitung von Daten und Fakten, wie auch bei der Risikokommunikation mit Betroffenen und Interessengruppen. Keineswegs ist es hilfreich, wenn in diesem Prozess gezielt nebelhaft Ängste erzeugt werden.

Die Meldung einer Umweltschutzorganisation im Jahr 2000, dass Tributylzinn in Babywindeln gefunden wurde, zeigt die unerwünschte Tatsache auf, dass diese Substanz inzwischen ubiquitär vorhanden ist. Die Verbindung mit Babywindeln und die damit verbundene Beunruhigung von vielen Eltern konnte als Versuch einer umweltpolitischen Aufmerksamkeitslenkung noch verstanden werden (v. Mühlendahl und Otto, 2006). Dass Tributylzinn in den in den Windeln vorkommenden Mengen für die Gesundheit der Babys völlig unbedenklich ist, hätte aber klar gesagt werden müssen.

Gravierender sind die Ängste, die mit der Aussage von Biomonitoring-Studien von Umweltorganisationen erzeugt werden. „Über 300 Schadstoffe in der Muttermilch“ (Cameron und Smolka, BUND 2005) – das klingt bedrohend und verhindert, dass Säuglinge gestillt werden. Mit ausreichend empfindlichen Messmethoden würde man wahrscheinlich noch weitere Chemikalien auffinden können.

Aber: die Anzahl der nachweisbaren Stoffe in der Muttermilch oder im Wein (PAN Europe Press 2008; cf. BfR 2008) kann nicht das einzige relevante Beurteilungsmaß sein. Erst wenn auch  Konzentrationen und Mengen, wenn Expositions- und Aufnahmewege, Toxizität und Toxikokinetik berücksichtigt werden, erhalten wir valide Daten für sachlich begründete umweltpolitische Entscheidungen. Diese sollten stets unter Kosten-Nutzen-Gesichtspunkten gefällt werden.

Mit Blick auf die oftmals verzerrte Darstellung von Umweltthemen in den Medien mag eine pro-aktive Kommunikation über Umweltrisiken zwischen der Fachwelt, Interessengruppen und Laien hierfür hilfreich sein.

Literatur:

Straff W, Mühlendahl KEv (2006): Umweltbelastungen und die Gesundheit von Kindern. In: Wichmann HE, Schlipköter HW, Füllgraff G. Handbuch Umweltmedizin, 35. Erg. Lfg. 12/06

Umweltbundesamt (2004): Umweltbedingte Gesundheitsrisiken – Was ist bei Kindern anders als bei Erwachsenen?

WHO (2006): Principles for evaluating health risks in children associated with exposure to chemicals. Environmental Health Criteria 237.

www.apug.de