Die Auswirkungen industrieller Verschmutzung auf die kognitive Gesundheit können über Generationen hinweg anhalten

Ein seltenes Studiendesign wurde in Science of the Total Environment veröffentlicht: Wissenschaftler der University of Utah untersuchten, ob die Belastung von Großmüttern durch industrielle Schadstoffe während der Schwangerschaft das Risiko einer geistigen Behinderung bei ihren Enkeln beeinflusst. Mithilfe der einzigartig umfangreichen Datenbanken Utahs zeigten die Autoren, dass die Wahrscheinlichkeit einer Diagnose bei Kindern in der nächsten Generation umso höher ist, je höher die Dichte potenziell umweltschädlicher Industriebetriebe rund um das Haus der schwangeren Mutter der Großmutter mütterlicherseits ist. Die Arbeit wurde am 13. Juni 2025 online veröffentlicht und in die Ausgabe der Zeitschrift vom 10. August 2025 aufgenommen; die Universität veröffentlichte am 20. August eine ausführliche Zusammenfassung.

Hintergrund der Studie

Geistige Behinderungen und andere Entwicklungsstörungen sind keine Seltenheit oder „Extremfälle“: Etwa jedes sechste Kind in den Vereinigten Staaten weist mindestens eine dieser Diagnosekategorien auf, und der Anteil der offiziell diagnostizierten geistigen Behinderungen in NHIS-Umfragen schwankte zwischen 2019 und 2021 erheblich. Dies stellt eine große Belastung für Familien, Schulen und das Gesundheitswesen dar und ist ein Grund, warum Wissenschaftler zunehmend die Rolle von Umweltfaktoren untersuchen, von der Luftqualität bis hin zu bestimmten Industrieemissionen.

Der Zusammenhang zwischen pränatalen Schadstoffen und der neurologischen Entwicklung hat sich im letzten Jahrzehnt besonders deutlich herauskristallisiert. Meta-Reviews und große Kohortenstudien zeigen, dass die Belastung der Mutter mit Feinstaubpartikeln (PM2,5) und verwandten Schadstoffen während der Schwangerschaft mit einer Verschlechterung der kognitiven Fähigkeiten der Kinder einhergeht, einschließlich eines erhöhten Risikos für Entwicklungsstörungen. Unabhängige Studien derselben Autorengruppe haben bereits eine monatliche Belastung (Trimester) mit PM2,5 mit dem Risiko einer geistigen Behinderung in Verbindung gebracht. Dies ist biologisch plausibel: Schadstoffe verursachen systemische Entzündungen, oxidativen Stress und eine epigenetische Neuverdrahtung der Gehirnentwicklungsprogramme.

Klassische Studien beschränken sich jedoch fast immer auf eine Generation (Mutter-Kind). Mittlerweile tauchen Daten auf, die belegen, dass einige Effekte weiter „durchbrechen“ können – über die Keimzellen zukünftiger Eltern und das epigenetische Gedächtnis. Übersichten zur klinischen Epigenetik und zu experimentellen Modellen beschreiben, wie chemische Wirkstoffe vor der Empfängnis und während der Schwangerschaft DNA-/Chromatin-Methylierungsmarkierungen hinterlassen, die einen „Neustart“ des Genoms bewirken und mit Risiken für die Nachkommen verbunden sind. In menschlichen Proben ist ein solches Design selten, daher sind generationsübergreifende Studien ein wichtiger nächster Schritt, um zu überprüfen, ob die „Spur“ der industriellen Umwelt von der Großmutter bis zu den Enkeln erhalten bleibt.

Technisch gesehen basiert diese Arbeit auf Daten. Die USA bieten einzigartige Instrumente für die historische Rekonstruktion der Industrielandschaft: Unternehmensregister mit NAICS-Codes (was genau in Wohnortnähe produziert wurde) und das RSEI-Screening-Modell der US-Umweltschutzbehörde, das giftige Emissionen in einem relativen „Risiko-Score“ zusammenfasst. In Kombination mit Längsschnitt-Familienregistern (wie in Utah) ermöglicht dies, die Wohnadressen früherer Schwangerer mit den aktuellen Diagnosen ihrer Enkel zu verknüpfen und so nicht nur die „Anzahl der nahegelegenen Fabriken“, sondern auch die zu erwartende toxikologische Belastung zu ermitteln. Genau diese „Archäologie der industriellen Umwelt“ macht den Wert der neuen Studie aus.

Wie es untersucht wurde: drei Generationen auf einer Karte

Das Team verknüpfte das Utah Autism and Developmental Disabilities Registry mit der Utah Population Database, einem Stammbaum medizinischer und demografischer Daten über Jahrzehnte. Der Fokus lag auf 6.380 Kindern (Generation F2), die zwischen 2000 und 2014 in allen Bezirken des Bundesstaates geboren wurden. Für jede Großmutter (Generation F0) rekonstruierten die Autoren die Wohnadresse zum Zeitpunkt der Geburt des Kindes (Generation F1) und berechneten die Dichte der Industrieanlagen im Umkreis von 3 km und 5 km – anhand historischer Verzeichnisse von Dun & Bradstreet mit NAICS-Codes. Um nicht nur die Anzahl der Fabriken, sondern auch das potenzielle toxikologische Profil zu bewerten, wurde die Dichte zusätzlich mit den Risk-Screening Environmental Indicators (RSEI) gewichtet. Anschließend verglichen Regressionsmodelle die Belastungen dieser „Großmütter“ mit dem Vorliegen einer ID-Diagnose bei den Enkeln.

Wichtigste Ergebnisse

• Die mütterliche Linie ist am stärksten. Pro +1 Standardabweichung in der Dichte der Industriebetriebe rund um das Haus einer schwangeren Großmutter mütterlicherseits stieg die Wahrscheinlichkeit einer Identifizierung bei einem Enkel/einer Enkelin in einem Umkreis von 3 km um 12 % (OR 1,12; 95% KI 1,03–1,22) und in 5 km um 9 % (1,09; 1,003–1,19). Unter Berücksichtigung der „Toxizität“ von Objekten gemäß RSEI blieben die Schätzungen ähnlich: 1,12 (1,04–1,20) für 3 km und 1,08 (1,003–1,17) für 5 km.
• Auch die väterliche Linie „zwinkert“. Bei der schwangeren Großmutter väterlicherseits waren die Assoziationen mit „rohen“ Dichten schwächer; bei Gewichtung mit RSEI war das Signal bei 5 km verstärkt (OR 1,12; 1,02-1,22).
• Gesamtfazit: Eine historische pränatale Belastung durch industrielle Umweltverschmutzung – insbesondere in der mütterlichen Linie – ist mit einem erhöhten Risiko für Entwicklungsstörungen (insbesondere der Diagnose einer intellektuellen Behinderung) in der nächsten Generation verbunden.

Warum das passieren könnte

Es scheint kontraintuitiv: Wie kann ein erwachsenes Kind die „Prägung“ der Schwangerschaft seiner Großmutter tragen? Biologisch gesehen sind zwei Wege am plausibelsten. Erstens die epigenetische „Abstimmung“: Wenn eine Großmutter mit einer Tochter schwanger ist, werden die Keimzellen dieser Tochter abgelegt, die Jahrzehnte später zu Eltern werden – hier sind theoretisch langfristige Spuren durch toxische Belastungen möglich. Zweitens die kumulative Umwelt: Gebiete mit industrieller Verschmutzung sind oft mit einer „Maßanfertigung“ aus ererbter Infrastruktur, Lebensstilen und Anfälligkeiten ausgestattet – manche Risiken können sich über Generationen hinweg ansammeln. Dies sind Hypothesen, keine bewiesenen Kausalketten, aber sie stehen im Einklang mit einer wachsenden Literatur über die generationenübergreifenden Auswirkungen von Luftverschmutzung.

Welche Neuerungen bringt diese spezielle Studie?

Die Autoren maßen keinen abstrakten „Smog“, sondern rekonstruierten die Industriegeschichte von Landkreisen: Wo und wann Fabriken betrieben wurden, wie hoch ihr potenzielles Risiko je nach Produktionsart war (NAICS + RSEI), wie nah eine schwangere Frau an ihrem Wohnort lebte. Ein solcher „archäologischer“ Ansatz, selbst für drei Generationen gleichzeitig, ist äußerst selten – in der Regel beschränken sich Studien auf die Exposition einer Schwangerschaft und moderne satellitengestützte Luftqualitätsmessungen. Hier zeigt sich, dass das historische Industrieumfeld bei Enkelkindern statistisch erkennbare Spuren hinterlässt.

Wie man das ohne Übertreibung liest

• Es handelt sich um eine Beobachtungsstudie: Es werden Zusammenhänge aufgezeigt, nicht aber Kausalitäten nachgewiesen. Störfaktoren (Migration, sozioökonomischer Status der Familien, assoziierte Umweltverschmutzungsquellen) sind weiterhin möglich.
• Dies ist in Utah der Fall, wo einzigartige Register und Stammbäume verfügbar sind; die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Regionen muss noch getestet werden.
• Ergebnis – geistige Behinderung (ID), d. h. eine spezifische klinische Diagnose aus der Gruppe der Entwicklungsstörungen; bei den Ergebnissen geht es nicht um alle kognitiven Ergebnisse gleichzeitig.

Was das für Politik und Familien bedeutet – praktische Schritte

- Städte und Staaten:

• bei der Zoneneinteilung sowie bei der Boden- und Wassersanierung historische Industriekarten berücksichtigen und „überlieferten“ Gebieten Priorität einräumen;
• die epidemiologische Überwachung und frühzeitige Untersuchung der kindlichen Entwicklung in Gebieten mit einer dichten Industriegeschichte zu verstärken;
• Integrieren Sie Unternehmensregister (D&B/NAICS) mit Gesundheitsdaten, um generationenübergreifende Risiken zu bewerten.

- Gesundheitswesen und Schulen:

• Familien aus „industriellen“ Gebieten zur frühzeitigen Entwicklungsbeurteilung und -unterstützung (Logopäden, Beschäftigungstherapie, individuelle Entwicklungsprogramme) überweisen;
• Schulen Sie Kinderärzte und Pädagogen darin, subtile Anzeichen von Verzögerungen zu erkennen und schnell Hilfe zu leisten.

- Familien:

• Wenn Sie in der Nähe eines Industriegebiets wohnen, achten Sie auf gute Hygiene im Haushalt (Nassreinigung, HEPA-Staubsauger, Belüftung außerhalb der Hauptemissionszeiten), testen Sie Wasser und Boden (wenn möglich).
• Vermeiden Sie während der Schwangerschaft sekundäre Giftquellen (Rauch, Lösungsmittel) und lassen Sie sich über Nahrungsquellen mit Metallen (Raubfische usw.) beraten.

Einschränkungen und „Was kommt als nächstes“ für die Wissenschaft

Erforderlich sind Bestätigungen in unabhängigen Kohorten und mit unterschiedlichen Schadstoffen (Luft, Boden, Wasser), Längsschnittstudien mit Biomarkern für Exposition/Wirkung (Methylom, epigenetische Uhr) und eine bessere Rekonstruktion der tatsächlichen Exposition (nicht nur „Nähe zur Pflanze“, sondern auch gemessene Emissionen). Vergleiche nach Abstammung (mütterlich vs. väterlich) und die Bewertung der kombinierten Wirkung mütterlicher und großmütterlicher Expositionen, die bereits in anderen Studien zu vielen Schadstoffen zu höheren Risiken führen, wären sinnvoll.

Forschungsquelle: Grineski SE et al. Multigenerationale Auswirkungen umweltverschmutzender Industrien und Entwicklungsstörungen. Science of the Total Environment, Band 989, Artikel 179888; ePub 13. Juni 2025; Druck - 10. August 2025. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2025.179888