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Cadmium: Risikofaktor für frühe Gefäßschäden

Eine hohe Cadmium-Konzentration im Blut junger Menschen erhöht das Risiko für frühe Schädigungen der Blutgefäße. Das haben österreichische Forscher um Doz. David Bernhard nun im Rahmen einer Studie nachgewiesen. Raucher nehmen täglich rund doppelt soviel Cadmium auf wie Nichtraucher. Das Schwermetall Zink reduziert den Effekt von Cadmium und stellt damit einen möglichen Ansatzpunkt für eine Therapie dar.

Vor einigen Jahren hat Priv.-Doz. David Bernhard das Rauchverhalten der Innsbrucker Medizinstudenten untersucht. Mehr als ein Drittel der Studierenden hatte sich damals als Raucher deklariert. Im Blut dieser jungen Menschen fanden die Forscher zum Teil hohe Konzentrationen von zahlreichen Schwermetallen. „Aus früheren Studien wussten wir bereits, dass Metalle zu jenen Rauchinhaltsstoffen zählen, die bei der Schädigung der Blutgefäßwände eine besondere Rolle spielen“, erzählt David Bernhard. „In den letzten drei Jahren haben wir uns unabhängig vom Rauchen sehr intensiv mit Metallen als Risikofaktoren für Herz- und Gefäßerkrankungen beschäftigt“, sagt Bernhard, der bis vor kurzem das Forschungslabor der Univ.-Klinik für Herzchirurgie in Innsbruck leitete und nun an der Medizinischen Universität Wien forscht.

Raucher besonders gefährdet

In der renommierten Fachzeitschrift Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology berichten die Forscher nun, dass Cadmium einen neuer Risikofaktor für frühe Gefäßschädigungen darstellt und unabhängig von anderen Faktoren ist. Sie untersuchten dazu 195 junge Frauen im Alter von rund 22 Jahren. „Bereits in diesem Alter haben Personen mit einem hohem Cadmium-Gehalt im Blut ein deutlich erhöhtes Risiko für frühe Gefäßwandschäden“, schildert die Erstautorin Barbara Messner das Ergebnis der in Innsbruck durchgeführten Untersuchung. In Tierversuchen hat sich dieses Ergebnis bestätigt: Bei jenen Tieren, die Cadmium über das Trinkwasser aufgenommen haben, hat sich die Arteriosklerose massiv beschleunigt. Das Team um David Bernhard hat auch die molekularen Mechanismen entschlüsselt, über die das Cadmium die Zellen zerstört: Das Schwermetall verursacht demnach Schäden an der DNA der Endothelzellen und löst dadurch einen programmierten Zelltod (Apoptose) aus. Doch sterben die Zellen dann aus bisher noch ungeklärter Ursache einen nekrotischen Tod (Necroptosis), was zur verstärkten Durchlässigkeit der Gefäßinnenwand führt. „Dadurch kann die Zellschicht ihre Aufgabe als Barriere und selektive Austauschfläche nicht mehr wahrnehmen und es dringen Lipide und Immunzellen in die Gefäßwand ein. Das ist die Basis für die Entstehung der Arteriosklerose“, sagt Bernhard. Cadmium wird im Alltag zum Beispiel über die Nahrung (Meeresfrüchte, Pilze, Gemüse), aber auch über das Trinkwasser aufgenommen. Raucher sind besonders gefährdet: Sie nehmen täglich etwa die doppelte Menge an Cadmium wie Nichtraucher. Dabei erreichen die Cadmium-Konzentrationen in der Gefäßwand bis zu 20 µM. In den Zellkulturexperimenten hatten die Wissenschaftler Zellschäden schon ab einer Konzentration von 1,5 µM festgestellt.

Mögliche Therapie

In ihren Versuchen haben die Wissenschaftler aber auch festgestellt, dass Zink all die Effekte des Cadmium hemmt. „Dies bestätigte sich auch in unseren klinischen Daten: So hatten Personen mit hohem Cadmium- aber niedrigem Zink-Gehalt im Blut ein zwanzigfach erhöhtes Risiko für Gefäßwandschäden“, erzählt David Bernhard. „Jene Personen mit hohen Cadmium- und hohen Zink-Konzentrationen hatten dagegen ein normales Risiko.“ Die Forscher halten es deshalb für möglich, eine Therapie auf Basis von Zink zu entwickeln. „Das Problem dabei ist, dass der Zink-Spiegel im Körper sehr genau reguliert wird und die Gabe von Zink den Spiegel im Blut nicht ausreichend erhöht“, so Bernhard.

An der Studie arbeiteten neben dem Team um Barbara Messner und David Bernhard auch Forscher der Univ.-Klinik für Neurologie, des Biozentrums und des Departments für Anatomie, Histologie und Embryologie in Innsbruck sowie aus Deutschland und den USA mit. Unterstützt wurden die Forscher unter anderem durch den Jubiliäumsfonds der Österreichischen Nationalbank.