Die SAPALDIA Kohorte - mehr als 25 Jahre Forschung für eine bessere Gesundheit

Vom Exposom zum Phänom

 

SAPALDIA ist eine Schweizer Langzeitstudie zur Gesundheit in der erwachsenen Bevölkerung. Das Ziel ist es, die gesundheitlichen Auswirkungen von Umwelt- und Lebensstilfaktoren zu untersuchen.

Seit 1991 werden bei jeder SAPALDIA Runde Daten anhand von Fragebogen, Gesundheitsuntersuchungen und mit mobilen Messgeräten gesammelt. Diese Daten über die Umwelt, den Lebensstil und die Gesundheit werden bei den gleichen Studienteilnehmenden seit mehr als 25 Jahren erhoben.

Die eingeladenen Personen waren zu Beginn zwischen 18 und 60 Jahre alt und lebten damals in acht verschiedenen Orten der Schweiz (Aarau, Basel, Davos, Genève, Lugano, Montana, Payerne und Wald). Diese Orte repräsentieren nicht nur die verschiedenen Sprachregionen der Schweiz, sondern auch die unterschiedlichen Schweizer klimatischen und sozio-demographischen Bedingungen. SAPALDIA wurde erstmals 1991 durchgeführt, um den Langzeiteinfluss der Luftverschmutzung auf die Gesundheit der Atemwege zu untersuchen. Bei SAPALDIA1 nahmen 9‘651 Personen an der Studie teil. Die gleichen Personen wurden 2002 zur zweiten Runde (SAPALDIA2) eingeladen und 8‘047 machten wieder mit. Seitdem wurden zwei weitere Untersuchungsrunden SAPALDIA3 (2010) und SAPALDIA4 (2017) durchgeführt. Derzeit läuft die fünfte Befragungsrunde SAPALDIA5.

Nicole Probst-Hensch

Nicole Probst-Hensch, Professor, PhD (Pharmacy and Epidemiology), MPH

SAPALDIA ist eine multi-zentrische Studie. Die acht Studienzentren sind:

Studienzentrum: AARAU

Dr. med. Robert Bettschart
Hirslandenklinik Aarau

Studienzentrum: BASEL

Prof. Daiana Stolz
Universitätsspital Basel, Pneumologie

Studienzentrum: DAVOS

Dr. med Thomas Rothe
Spital Davos, Pneumologie

Studienzentrum: GENEVA

Prof. Paola Gasche-Soccal
Hopitaux Universitaires Genève, Services des Pneumologies

Studienzentrum: LUGANO

Prof. Marco Pons
Ospedale Regionale di Lugano, Pneumologia

Studienzentrum: MONTANA

Prof. Pierre-Olivier Bridevaux
Hôpital du Valais Sion, Centre Valaisan de Pneumologie

Studienzentrum: PAYERNE

Dr Luc Burdet
Hôpital Intercantonal de la Broye, Payerne

Studienzentrum: WALD (ZH)

Dr. Alexander Turk
Lunge Zürich

Früher

Die Studie wird seit den 90er Jahren hauptsächlich durch den Schweizerischen Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung finanziert. Die Kohortenstudie erhielt über die Jahre finanzielle Unterstützung von verschiedenen anderen nationalen und kantonalen Ämtern vom Bundesamt für Umwelt, Bundesamt für Gesundheit, Bundesamt für Verkehr, Kantone Aargau, Basel-Stadt, Basel-Land, Genève, Luzern, Ticino, Valais, und Zürich, die Schweizer Lungen Liga, die kantonalen Lungenligen von Basel-Stadt, Basel-Land, Genève, Luzern, Ticino, Valais, Graubünden und Zürich, die Stiftung ehemals Bündner Heilstätten, die Schweizerische Unfallversicherung SUVA, die Freiwillige Akademische Gesellschaft, UBS Wealth Foundation, Talecris Biotherapeutics GmbH, Abbott Diagnostics, Klinik Barmelweid, Hirslanden Klinik Aarau, European Commission 018996 (GABRIEL), Wellcome Trust WT 084703MA, Exposomics EC FP7 grant(Grant agreement No: 308610).

Von der „Luftverschmutzungs-Studie“ zur „Altersgesundheits-Studie“

SAPALDIA hat sich von der Luftverschmutzungsstudie zu einer umfassenden Gesundheitsstudie entwickelt, welche verschiedenste Einflüsse auf chronische Krankheiten und deren Auswirkungen auf das Schweizerische Gesundheitssystem untersucht. Es ist zentral, dass dafür prospektive Daten und biologische Proben von der Schweizer Bevölkerung gesammelt werden. Der Reichtum der SAPALDIA Daten kann viele verschiedene Forschungsfragen beantworten helfen und ist in breite Europäische Forschungsnetzwerke eingebunden.

Hier einige Ziele der SAPALDIA Forschung in den letzten 30 Jahren:

SAPALDIA1: Untersuchen, ob es einen Zusammenhang zwischen Luftverschmutzung und Lungenfunktion der Bevölkerung gibt. Feststellen wie häufig Erwachsene in der Schweiz an Allergien leiden.

SAPALDIA2: Nachweisen, dass eine verbesserte Luftqualität mit einer Verlangsamung der alters-bedingten Lungenfunktionsabnahme zusammenhängt.
Untersuchen, ob es einen Zusammenhang zwischen Luftverschmutzung und verschlechterter Herzfunktion gibt.

SAPALDIA3: Untersuchen, wie sich andere Faktoren, wie zum Beispiel regelmässige körperliche Bewegung, Ernährung oder Lärm auf die Gesundheit von Erwachsenen in der Schweiz auswirken.

SAPALDIA4: Untersuchen, welche Faktoren ein gesundes Altern nachhaltig fördern, indem bisher gesammelte Daten mit neu erfassten verfeinerten Merkmalen und Funktionen des fortschreitenden Alterns in Zusammenhang gebracht werden.
Untersuchen welche Faktoren erklären können, wie häufig und welche Gesundheits- und Sozialdienste in Anspruch genommen werden.

SAPALDIA5: Für die kommende SAPALDIA Untersuchung werden zwei Fragebogenrunden im Abstand von einem Jahr bei allen Teilnehmern durchgeführt. Das Ziel ist es weiterhin Informationen zum Gesundheitszustand, in Inanspruchnahme von medizinischen & sozialen Dienstleistungen und zu den Lebensumständen und Umweltfaktoren zu sammeln, da sich diese immer wieder ändern können.

Studiendesign

Komplexe Daten um komplexe chronische Krankheiten besser zu verstehen

Wer sich zuhause durch Flug, Zug und Strassenlärm gestört fühlt, macht weniger regelmässig Sport oder geht weniger häufig laufen. Diese Beobachtung erklärt sich wahrscheinlich dadurch, dass man weniger gut schläft (Foraster et al. 2016. Environ Int).

Asthma und allergische Symptome werden im Alter seltener, aber treten doch noch häufig auf. Personen, die selber Asthma haben oder bei denen in der Familie Allergien vorkommen, haben ein erhöhtes Risiko an einer allergischen Form des Schnupfens zu leiden. Wer auf dem Bauernhof aufwuchs, ältere Geschwister hat, oder zurzeit auf dem Land lebt, hat weniger allergischen Schnupfen (Abramson et al 2016. Allergol Int).

Bewegung scheint nicht gleich Bewegung zu sein, dies zeigen die SAPALDIA Daten. Bewegung in der Freizeit hat einen stärkeren Effekt auf das Körpergewicht als Bewegung bei der Arbeit. Das bedeutet, dass Sport und regelmässiges Laufen in der Freizeit gute Mittel sind, um die Gewichtszunahme in Schach zu halten (Wanner et al 2016. Prevent Med Rep).

Die Wand der Halsschlagader wird mit steigendem Alter tendenziell dicker und die Arterien werden steifer. Dieser Alterungsprozess kann auch durch regelmässigen Sport nicht ganz verhindert, aber doch verlangsamt werden (Caviezel et al 2015. PLOSone; Endes et al 2016. Eur J Epidemiol).

Es braucht Jahre bis alle Spuren, die das Rauchen hinterlassen hat, ganz verschwunden sind und bis das EKG Profil einer Person, die aufgehört hat zu rauchen, wieder dem EKG Profil einer Person gleicht, die nie geraucht hat (Girard et al. 2016. Environ Res).

Asthma ist eine komplexe Lungenkrankheit. Möglicherweise ist es gar nicht eine Krankheit, sondern eine Gruppe von unterschiedlichen Krankheiten, die aber alle zu Asthmaattacken führen können. Basierend auf den Angaben wie häufig die Asthmaattacken sind, ob Asthma zusammen mit Allergien auftritt, ob Asthma-Medikamente eingenommen werden oder in welchem Alter Asthma diagnostiziert wurde, konnten wir in den SAPALDIA Daten verschiedene Asthma-Typen identifizieren. Es wird vermutet, dass starkes Übergewicht ein Risikofaktor für Asthma ist.  Tatsächlich gab es Unterschiede, ob und inwieweit Übergewicht die verschieden Asthma-Typen beeinflusst. (Jeong et al 2016. eingereicht)

Jede 20. Person, die 2010 bei SAPALDIA3 mitgemacht hat, hat Diabetes mellitus Typ 2. Und: je höher die Feinstaubbelastung am Wohnort, desto grösser das Risiko für Diabetes Typ 2. (Eze et al 2014. Environ Int).

Erhöhter Blutdruck, Übergewicht und vor allem Fett am Bauch, sowie erhöhte Blutzucker- und Blutfettwerte werden von den Ärzten „Metabolisches Syndrom“ genannt. In SAPALDIA konnten wir zeigen, dass die Belastung durch Feinstaub auch das Risiko für das metabolische Syndrom erhöht (Eze et al 2015. PLOS One).

Die Analyse der SAPALDIA Daten zu Genen, Luftverschmutzung und Lungenfunktion erlaubten die Identifikation des Cadherin13 Gens. Je nach Genvariante von Cadherin13 reagiert die Lunge stärker oder schwächer auf Feinstaub. Wahrscheinlich verstärkt Cadherin13 den Luftschadstoffeffekt auf die Lungen indem es Adiponectin – ein entzündungsregulierender Botenstoff - weniger verfügbar macht. Adiponectin ist auch im Zusammenhang mit Gewichtsreduktion von Bedeutung (Imboden et al 2015. Environ Health Perspect).

Das Lungenprotein CC16 wird in der Lunge produziert und ist im Blut messbar. Je mehr CC16 von der Lunge produziert wird, desto besser können die entzündlichen und oxidativen Angriffe von Umwelteinflüssen von der Lunge bekämpft werden. Dieser schützende Effekt von CC16 konnte auch in den Blutproben der SAPALDIA Teilnehmer gezeigt werden. Je höher der CC16 Wert im Blut, desto stabiler blieb die Lungenfunktion über die Jahre. Dieses Resultat ist ein Wegweiser für mögliche neue Medikamente gegen Lungenkrankheiten (Guerra et al 2015. Lancet Resp Med).

In einer der grössten Europäischen Forschungszusammenarbeit (ESCAPE) zum Thema Luftverschmutzung und Gesundheit konnte nachgewiesen werden, dass Luftverschmutzung, auch wenn sie sehr niedrig ist, die durchschnittliche Lungenfunktion der Bevölkerung verschlechtert. Interessanterweise reagiert die Lunge von stark übergewichtigen Personen stärker auf die Luftverschmutzung (Adam et al 2015. Eur Resp J).

Ein Ernährungsmuster, das einen hohen Anteil an Früchten, Gemüse, Nüssen und Fisch, sowie den Konsum von Suppen, Wasser, Tee und Kaffee umfasst, ist bei SAPALDIA Teilnehmenden mit einer besseren Lungenfunktion verbunden als ein Ernährungsmuster mit einem hohen Anteil an Proteinen (wie Fleisch, Wurst, Eier), salzigen Snacks und Alkohol (Steinemann et al 2018. Respiration).

Im Rahmen des europäischen Projekts ECRHS, bei dem SAPALDIA schon seit Anfang an dabei ist, wurde untersucht, ob eingeführte Rauchverbote die Exposition mit Passivrauch verringert haben. Die Studie konnte zeigen, dass sich nach Einführung von Rauchverboten die Wahrscheinlichkeit auf der Arbeit Passivrauch ausgesetzt zu sein merklich verringert hat. Rauchverbote in öffentlichen und privaten Arbeitsplätzen haben also effektiv das schädliche Passivrauchen verringert (Olivieri et al 2019. Indoor Air).

Epidemiologische Studien zeigen, dass Luftverschmutzung ein gemeinsamer Risikofaktor für Lungen- und Hirn-/Herzgefäss-Erkrankungen ist. Im Rahmen des europäischen EXPOsOMICs Projekts, bei dem SAPALDIA mitmacht, zeigten Forschende, dass gewisse Stoffwechselvorgänge im Körper (z.B. der Linoleatstoffwechsel) durch eine langjährige Luftverschmutzung, besonders durch Feinstaub, gestört werden. Sie konnten auch zeigen, dass der Linoleatstoffwechsel auch in Asthma bei Erwachsenen und in Hirn-/Herzgefäss-Erkrankungen eine Rolle spielt. Diese Resultate deuten darauf hin, dass Luftverschmutzung Stoffwechselvorgänge, die häufigen chronischen Erkankungen gemeinsam sind, stören und damit das Risiko für Krankheiten wie Asthma und Hirn-/Herzgefäss-Erkrankungen erhöhen kann (Jeong et al 2018. Environ Int). (Linoleat ist ein Salz der ungesättigten Fettsäure Linolsäure)

Beim Putzen mit chemischen Reinigungsmitteln (z.B. Reinigungssprays) sind die Atemwege den chemischen Dämpfen der Mittel ausgesetzt. Forscher von ECRHS haben gezeigt, dass bei Frauen, die regelmässig zuhause putzen oder als Reinigungskraft arbeiten, die Lungenfunktion schneller abnimmt. Dies bedeutet, dass der längerfristige Gebrauch von chemischen Reinigungsmitteln beim Putzen ein langfristiges Gesundheitsrisiko für die Atemwege darstellen könnte (Svanes et al. 2018. Am J Respir Crit Care Med.).

Verkehrslärm, insbesondere Strassen- und Fluglärm, kann mit einem erhöhten Risiko Diabetes mellitus Typ 2 zu entwickeln in Verbindung gebracht werden. Dies konnten Forscher mit SAPALDIA-Daten zeigen (Eze et al 2017. Inter J Epidemiol). Forscher zeigten zudem, dass längerfristiger Verkehrslärm in der Nacht einen Effekt auf die Kontrolle des Blutzuckerspiegels hat, insbesondere bei Diabetikern. Das heisst, dass eine ärztliche Empfehlung an Diabetiker heissen könnte: schliessen Sie das Fenster nachts oder schlafen Sie auf der ruhigeren Seite Ihrer Wohnung (Eze et al. 2017.  Int J Environ Res Public Health).

Lungenerkrankungen sind bei Erwachsenen mit einem erhöhten Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen verbunden, doch man weiss wenig über frühe Auswirkungen in der Jugend. In der SAPALDIA Jugendstudie, wurden während SAPALDIA3 257 Kinder von SAPALDIA Teilnehmer*innen untersucht. Es wurde gezeigt, dass bei asthmatischen Jungen schon in der Jugend ein erhöhtes Risiko für frühe Blutgefässveränderungen im Herz-Kreislauf-System besteht. Diese Resultate deuten darauf hin, dass Asthma in der Kindheit das Risiko für Herz-Kreislauf-Krankheiten im späteren Erwachsenenalter erhöhen könnte (Dratva et al 2018. Eur J Pediatr).

Übergewicht ist wiederholt mit nicht-allergischem Asthma in Verbindung gebracht worden. In Maus-Modellen gab es Hinweise, dass Entzündungsmechanismen eine massgebliche Rolle spielen. Mithilfe von SAPALDIA-Daten wurde untersucht, welche biologischen Mechanismen dahinterstecken könnten. SAPALDIA Forschende konnten bestätigen, dass das mit Übergewicht verbundene erhöhte Risiko für nicht-allergisches Asthma durch epigenetische Veränderungen in entzündungsfördernden Genen mitbeeinflusst wird (Jeong et al 2019. Int J Environ Res Public Health).

Spielt Rauchen eine Rolle bei der Entwicklung von Asthma bei Erwachsenen? Hinweise dafür konnten Forscher im Rahmen des GABRIEL Projekts liefern. Sechs Studien haben an diesem Projekt teilgenommen und SAPALDIA war natürlich auch dabei. Durch eine genomweite Assoziationsstudie konnten Forschende zeigen, dass es Genvarianten auf Chromosom 9 und 12 gibt, die sowohl mit Tabakrauchen, als auch mit der Entwicklung von Asthma bei Erwachsenen verbunden sind (Vonk et al 2017. Int J Hyg Environ Health).

In SAPALDIA haben 4% der Teilnehmer*innen eine eingeschränkte Lungenfunktion. Die Gründe dafür können vielfältig sein. In den SAPALDIA Daten lässt sich aber erkennen, dass sich Personen mit eingeschränkter Lungenfunktion körperlich weniger häufig und weniger intensiv betätigen und dass sie auch häufiger an anderen Krankheiten wie Bluthochdruck, Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Depression leiden (Carsin et al 2019. Respir Med).

Ein gesunder Lebensstil (viel Bewegung, Gewichtskontrolle, Nichtrauchen und geringer Alkoholkonsum) schützt nicht nur vor chronischen Erkrankungen, sondern wirkt sich auch positiv auf den Verlauf einer bestehenden chronischen Krankheit aus. In den SAPALDIA Daten war jedoch bei Männern trotz bekannter Bluthochdruck oder Diabetes Diagnose keine Verbesserung des Lebensstils zu beobachten. Empfehlungen für einen gesunden Lebensstil sind eine wichtige Komponente jeder Behandlung von Diabetes und Bluthochdruck, und müssen besonders bei Männern betont werden (Walther et al 2017. Prev Med).

Wer auf der Arbeit Metallen oder Mineralstaub ausgesetzt ist, leidet häufiger an chronischer Bronchitis und hat häufiger Probleme mit Auswurf. Dies sind Resultate einer Analyse im Rahmen des ECRHS Projekts (Lytras et al 2019. Occup Environ Med).

Eine SAPALDIA-Studie konnte belegen, dass sich langjährige Luftschadstoffbelastung negativ auf die Herzrhythmusvariabilität auswirken kann, besonders bei Personen, denen das GSTM1-Gen fehlt. Dieser Zusammenhang war nur bei gesunden Personen erkennbar (Meier-Girard et al. 2019. Environ Int).  

In einem Zusammenschluss von vielen Studien unter Beteiligung von SAPALDIA konnte gezeigt werden, dass man anhand von epigenetischen Mustern (Änderung der DNA-Methylierung) die biologischen Vorgänge identifizieren kann, durch die sich soziale Ungleichheiten auf ein gesundes Altern auswirken können (Fiorito et al. 2019. Aging).

Lungenfunktion wird durch Umwelt und Lebensstil beeinflusst. Das geschieht durch Epigenetik, denn epigenetische Veränderungen der DNA Methylierungsmuster regulieren biologische Abläufe. Wir konnten zeigen, dass vor allem tabakbedingte Methylierungsmuster die Lungenfunktion beeinflussen. Dies zeigt einmal mehr die Schädlichkeit des Rauchens. Die Resultate werden auch für die Beurteilung der Schädlichkeit von E-Zigaretten wichtig sein (Imboden et al 2019. Eur Respir J).

Eine SAPALDIA-Studie konnte zeigen, dass das Risiko im späten Erwachsenenalter an Asthma zu erkranken zunimmt, wenn Teilnehmende zwischen verschiedenen Lebenszeitpunkten (Kindheit, Pubertät, junges Erwachsenenalter, usw) eine Zunahme der Körpersiloutte (Gewichtszunahme) berichteten. Bei Frauen war das insbesondere zwischen 45 und der Menopause der Fall (Hansen et al. 2019. Respiratory Medicine).

In einer europaweiten Studie unter Beteiligung von SAPALDIA wurde gezeigt, dass der Sozialstatus ein wichtiger Faktor ist, der in der Analyse miteinbezogen werden muss, um den Gesundheitseffekt von Luftverschmutzung, z.B. von NO2 (Stickstoffdioxid) auf die und Lungenfunktion zu bestimmen. (Keidel et al 2019. Int J Environ Res Public Health).

Es gibt mehr und mehr Hinweise darauf, dass Luftverschmutzung eine Rolle bei der Entstehung von Asthma spielt. Eine Studie unter Beteiligung von SAPALDIA konnte zeigen, dass gewisse Biomarker des Immunsystems dabei eine Rolle spielen (Mostafavi et al. 2019. Sci. Rep.)

In grossen internationalen Studien, bei denen Daten von mehr als 400'000 Teilnehmenden mit einbezogen wurden, konnte man über 270 genetische Risikofaktoren für die Lungenfunktion identifizieren. Die Kenntnis von genetischen Faktoren kann langfristig die Behandlung von COPD (chronisch obstruktive Lungenerkrankung) verbessern, weil die Krankheitsmechanismen besser verstanden werden.  So kann sogar auch zur Prävention dieser schweren Erkrankung beigetragen werden (Shrine et al. 2019. Nature Genetics; Wain et al. 2018. Nature Genetics; Jackson et al. 2018. Wellcome Open Research).

Asthma ist eine chronische behandelbare Lungenkrankheit. Es kommt vor, dass Asthma auch wieder verschwinden kann (Remission). In einer Zusammenarbeit mit anderen Kohortenstudien wurden Gene identifiziert, die wahrscheinlich bei der Remission von Asthma eine Rolle spielen (Vonk et al. 2018. Clin. Exp. Allergy).

Allergischer Heuschnupfen kommt in gewissen Familien häufiger vor als in anderen und in einer grossen internationalen Studie mit fast 60'000 Personen mit Heuschnupfen, zu der auch SAPALDIA Analysen beigesteuert hat, wurden 20 neue Gene identifiziert, die das Risiko erhöhen Heuschnupfen zu bekommen (Waage et al. 2018 Nature Genetics).

Dank Berechnungsmodellen können in der Schweiz für alle Adressen die Belastung mit Flug-, Eisenbahn- und Strassenverkehrslärm geschätzt werden. Mit den SAPALDIA-Daten konnte gezeigt werden, dass erhöhte Verkehrslärmbelastung am Wohnsitz mit einem erhöhten Risiko für Adipositas und einem grösseren Taillenumfang verbunden ist. Dies konnte für andere Lärmquellen wie Flug- oder Eisenbahnlärm so nicht nachgewiesen werden (Foraster et al. 2018.  Environ. Int.).

Das Protein Alpha1-Alpha-Trypsin (AAT) zirkuliert im Blut und schützt die Lunge vor Angriffen, die durch Rauchen verstärkt werden. Es ist bekannt, dass bei einem genetisch bedingten Mangel an AAT Protein im Blut und bei gleichzeitigem Rauchen eine chronische Lungenerkrankung bereits im mittleren Erwachsenenalter auftreten kann. SAPALDIA-Forschende konnten kürzlich nun zeigen, dass AAT nicht nur die Lunge, sondern auch die Blutgefässe schützen kann. Ob es klinisch relevant ist diesen traditionellen Lungenrisikofaktor auch für Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu beachten, muss zuerst mit weiteren Studien belegt werden (Curjuric et al. 2018. Artherosclerosis). Weiterhin konnten wir mit SAPALDIA-Daten epigenetische Muster (Analyse der DNA-Methylierung) analysieren und zeigen, dass die epigenetische Regulierung der Genregion von AAT wider Erwarten nicht die Lungenfunktion in der allgemeinen Bevölkerung beeinflusst (Beckmeyer-Borowko et al. 2018 Resp. Res.).