Dass die Haut mit verschiedenen Mikroorganismen besiedelt ist, weiß man bereits seit einiger Zeit. Dass jeder einzelne Mensch aber auch von Organismen und Chemikalien umgeben wird, die eine ganz individuelle Mischung um den Körper entstehen lassen, ist relativ neu.

Der Mensch lebt nicht für sich allein: Nicht nur, dass der Körper aus mehr Bakterien als menschlichen Zellen bestehen kann. Ständig prasseln gewaltige Mengen chemischer Moleküle, Mikroben, Strahlen und Partikel aller Art auf ihn ein. Nicht ohne Folgen: Allergien und Krankheiten werden ebenso beeinflusst wie die Lebenserwartung. "Probleme wie Diabetes und Herzinfarkt werden zu rund 70 Prozent durch Umwelt- und den Lebensstil-Faktoren bestimmt", erklärt Annette Peters, Leiterin des Instituts für Epidemiologie am Helmholtz-Zentrum München.

Von Geburt an atmen wir Feinstaub ein, essen Pflanzenschutzmittel mit, nehmen Umweltgifte über die Haut auf, profitieren aber auch von etlichen, vielfach noch unbekannten Wechselwirkungen. Unser Erbgut mag zu einem großen Teil bestimmen, wie wir aussehen, an welchen Krankheiten wir leiden werden, wie lange wir leben. Immensen Einfluss hat aber auch unsere Umwelt. Zusammengefasst werden solche vom Erbgut unabhängigen Einflüsse unter dem Begriff Exposom.

"Das Exposom ist so interessant, weil wir seit einiger Zeit verstanden haben, dass die Umwelt auch unsere Gene verändern kann", erklärt die Umweltmedizinerin Claudia Traidl-Hoffmann von der Technischen Universität München. "Durch Faktoren aus der Umwelt werden Gene ein- oder ausgeschaltet." Epigenetik ist das Fachwort für diese Abläufe, die auch eine Erklärung dafür seien, warum bestimmte, vermeintlich genetisch bedingte Erkrankungen zunehmen.

Neue Therapiemöglichkeiten

Zudem liefere das Exposom Wissen für die Therapie schwerer Erkrankungen. So habe eine Studie am Lehrstuhl für Umweltmedizin, UNIKA-T, gezeigt, dass bei Neurodermitis die Diversität des Mikrobioms auf der Haut reduziert ist, so Lehrstuhlinhaberin Traidl-Hoffmann. "Wenn wir wissen, welche Organismen bei gesunden Menschen auf welche Weise miteinander interagieren, können wir daraus neue Medikamente und Therapieformen entwickeln und so einen völlig neuen Ansatz in der Medizin schaffen."

Die Wechselwirkungen zwischen Körper und Umwelt lassen sich derzeit kaum in Gänze erfassen. Zwar gebe es Messungen zu einzelnen Faktoren wie Luftverschmutzung, erklärt Michael Snyder von der Stanford University School of Medicine in Kalifornien. Die Belastung einzelner Menschen mit biologischen und chemischen Stoffen sei aber noch nicht wirklich erfasst worden. "Niemand weiß, wie riesig das menschliche Exposom ist und was für Dinge sich darin finden."

Forscher um Snyder wollen zumindest die chemischen Substanzen und Mikroben erfassen, denen Menschen je nach Umgebung ausgesetzt sind. In einem Versuch statteten sie 15 Männer und Frauen aus dem Raum San Francisco bis zu 890 Tage lang mit einem Gerät aus, das Partikel aus der Luft filtert - und wiesen ein Sammelsurium etwa an Bakterien, Viren, Chemikalien, Pflanzenpartikeln und Pilzen nach.

Gerät misst alle Stoffe aus der Umgebung

Das streichholzschachtelgroße, am Arm getragene Gerät "atmete" jeweils eine Luftmenge, die etwa dem Fünfzehntel der Menge eines menschlichen Atemzugs entsprach. In der Regel wurde der Filter zweimal pro Woche gewechselt. Was die Membran auffing, analysierten die Forscher über chemische und Erbgut-Analysen. Für den Abgleich schufen sie eine Datenbank zu mehr als 40.000 Arten von Bakterien, Viren und Pilzen.

Unterschiede im Exposom gab es unter anderem abhängig von Region, Wetter, Jahreszeit - und sogar von Eigenheiten des jeweiligen Haushalts wie Haustieren, Haushaltschemikalien und blühenden Pflanzen in Haus und Garten, berichten die Forscher im Magazin "Cell". Spuren von Staub-, Haut- und Spinnmilben gab es, von Mücken, Fliegen, Bienen und Kakerlaken - und von Viren, die in dem Kleingetier vorkommen.

"Im Endeffekt haben wir alle unsere eigene Mikrobiom-Wolke, die wir mit uns herumschleppen und verteilen", sagt Snyder. Binnen kurzer Zeit sei ein Mensch mehr als tausend Arten von Lebewesen ausgesetzt.

Pestizide und Krebserreger

Zu den Substanzen, die in den Filterproben fast immer gefunden wurden, zählten das Insektenabwehrmittel DEET, das Pestizid Omethoat und krebserregend wirkende Stoffe wie Diethylenglycol (DEG). "Insgesamt lassen unsere Ergebnisse annehmen, dass wir ständig tausenden erwarteten wie unerwarteten Chemikalien ausgesetzt sind, oft an bestimmten Orten", heißt es in der Studie.

"Das ist eine neue Forschungsrichtung, die sich gerade erst etabliert", erklärt die Münchner Epidemiologin Peters. "Die technischen Möglichkeiten dafür sind jetzt erst da." Die Analyse der US-Forscher zeige etwa sehr gut saisonale Unterschiede. "Möglich wäre, mit solchen Daten zu Viren Erkältungswellen früh zu erkennen." Spannend sei auch die Varianz je nach genutzten Innenräumen. "Da gibt es große Unterschiede abhängig von den dort verwendeten Farben und Baumaterialien."

Für die Umweltmedizin biete der Ansatz neue Möglichkeiten herauszufinden, welche Substanz bestimmte Symptome eines Patienten verursacht. Lebensmittelunverträglichkeiten zum Beispiel könnten über die Haut entstehen, erklärt Peters.

Die gesammelten Daten kratzten erst an der Oberfläche des Exposoms und seinem Einfluss auf die Gesundheit, erklärt auch Snyder. Sein Team will die Untersuchung auf mehr Menschen in mehr Regionen ausweiten und die Technik so vereinfachen, dass jeder sein persönliches Exposom messen könne - vielleicht mit einer Art Smartwatch. Langfristig könnten solche Nachweise etwa Allergikern helfen, genauer zu bestimmen, auf welche Pollen oder Substanzen sie gerade reagieren.

Das Zusammenspiel von Umwelt und Gesundheit zu ergründen, sei eine der großen wissenschaftlichen Herausforderungen, betont die Chefärztin der Umweltmedizin am Klinikum Augsburg Traidl-Hoffmann. "Wie macht uns Umwelt krank - oder auch gesund? Und wie können wir in einer sich massiv wandelnden Welt gesund bleiben und eine Prävention für die großen Umwelterkrankungen wie Diabetes, Krebs, Allergien und Asthma schaffen?"