Partikel © Shutterstock_522205552Bakterien und ihre Zerfallsprodukte, die Endotoxine, gibt es schon seit Jahrmillionen und sie gehören auch heute noch zu den natürlichen Bestandteilen der Umwelt. In Verbindung mit Staub und Luft sind sie allgegenwärtig und überall verbreitet. Die Menschen, insbesondere in der Landwirtschaft, lebten problemlos mit ihrem intakten Immunsystem angepasst an diese Umwelteinflüsse. Heute beschreibt die Medizin ein häufig geschwächtes Immunsystem. Mit der Entstehung der riesigen Massentierhaltung hat sich die Auswirkung von Endotoxinen auf die Menschen verändert.

 

Somit rückt die intensive Landwirtschaft mit ihrer Viehhaltung weltweit in den Fokus der wissenschaftlichen Untersuchungen. Wir unterscheiden sehr wohl zwischen kleinbäuerlichen, extensiven Familienbetrieben und der industrialisierten und intensiven Landwirtschaft. In der Bilanz der Endoxinbelastung sind alle Betriebe enthalten, jedoch entspringen die Gefahren in der Landwirtschaft aus der Massentierhaltung.

 

Hohe Gehalte luftgetragener Endotoxine sind für Anlagen, die der Tierproduktion dienen, von besonderer Relevanz. Deshalb finden seit einigen Jahren die von Tierstallungen ausgehenden Emissionen stärkere Beachtung.

 

An bestimmten Arbeitsplätzen kommen Endotoxine in hoher Konzentration staubgebunden in der Luft vor und wirken auf das respiratorische System des Menschen. Die Anforderungen der Biostoff-Verordnung (BioStoffV) werden konkretisiert durch Technische Regeln für Biologische Arbeitsstoffe (TRBA). Die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAUA) schreibt mit der TRBA 230 Schutzmaßnahmen für die Landwirtschaft vor.

 

Endotoxine sind ein Teil der äußeren Membran von gramnegativen Bakterien. Sie werden während des Absterbens dieser Organismen freigesetzt. Sie verbreiten sich in der Umgebung z. B. über Staubteilchen und können im Menschen zahlreiche physiologische Reaktionen auslösen. Als systemischer Bestandteil bestimmter Bakterien sind sie nahezu überall zu finden.

 

Endotoxine können bei Kontakt mit Schleimhäuten und bei Übertritt ins Blut bei Menschen:

  • Fieber
  • Atemwegsentzündungen
  • trockenen Husten
  • chronische Bronchitis
  • Kurzatmigkeit
  • Schüttelfrost
  • Gelenkschmerzen
  • können Allergien fördern und chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) auslösen.

 

Die Belastung durch Endotoxine wird in erster Linie immer im Zusammenhang mit der Feinstaubbelastung gesehen (s. a. Abschnitt „Feinstaub“). In diesem Fall Staub aus pflanzlichen oder tierischen Ursprung (Ammoniak) durch verschiedene Prozesse, die mit der landwirtschaftlichen Tätigkeit in Verbindung gebracht werden.

Endotoxine sind in der Umwelt zwar weit verbreitet, doch kommen sie oft nur in geringer Konzentration vor. Es gibt jedoch Standorte, an denen auch gramnegative Bakterien günstige Wachstumsvoraussetzungen vorfinden. Hier werden dann stark erhöhte Konzentrationen an Endotoxinen erfasst, z. B. in der Landwirtschaft, Nahrungs- und Futtermittelindustrie.

 

Hohe Gehalte luftgetragener Endotoxine sind für Anlagen, die der Tierproduktion dienen, von besonderer Bedeutung. Deshalb finden seit einigen Jahren die von Tierstallungen ausgehenden Emissionen stärkere Beachtung.

 

Die Effekte unterschiedlicher Endotoxinkonzentrationen in der Luft sind:

>    100 EU/m3            gesteigerte Häufigkeit von Atemwegsentzündungen bei Dauerexposition

> 1.000 EU/m3            Systemische Effekte wie: Fieber, Muskel- und Gliederschmerzen

> 2.000 EU/m3            Toxische Pneumonie

 

Erläuterung:
EU/m3 = Aktivität pro Volumen                   EU = Endotoxin Unit (Einheit)

100 EU entsprechen etwa 10 ng (Nanogramm), 1 ng ist der milliardste Teil von 1 g

 

 

Es gibt keine Grenz- und Richtwerte, die international anerkannt sind, wie etwa ein am NOEL orientierter Grenzwert, der in den Niederlanden diskutiert wird. Das sei in bestimmten Branchen, z.B. in Bereichen der Landwirtschaft, kurz- und mittelfristig nicht umsetzbar.

NOEL bedeutet: No-Observed-Effect-Level.
Der NOEL ist die höchste Dosis (Expositionskonzentration), bei der keine signifikanten Effekte, also keine Abweichungen von der biologischen Norm beobachtet wurden. Es ist die maximale nicht wirksame Dosis. Die Dosis- Wirkungsbeziehungen sind beim Menschen noch sehr unklar.

 

Nach Messergebnissen und einschlägiger Fachliteratur besteht in der Landwirtschaft eine erhöhte Belastung gegenüber Endotoxinen laut

Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, BAUA

Dort wird auf eine epidemiologische Studie von Smid (1992, 1993)* mit Aussagen zu chronischen Effekten verwiesen. In der Querschnittstudie von Smid mit 315 Arbeitern in Tierfutterbetrieben führten Endotoxin-Langzeitexpositionen oberhalb 150 EU/m³ zu chronisch pulmonalen Effekten.

 

Eine sehr übersichtliche Info zu Staub in der Landwirtschaft gibt eine Broschüre der

Sozialversicherung für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau

 

In einer kanadischen Studie wurde festgestellt, dass in einem Abstand von sowohl 30 m als auch in einer Entfernung von 160 m die Konzentrationen von Endotoxinen in Bezug auf das Umgebungsniveau 3 bis 6 mal erhöht waren.

Außenluftkonzentrationen von Endotoxinen sind wahrscheinlich abhängig von der Position in Bezug auf natürliche oder vom Mensch verursachte Quellen in der Umgebung. Es gibt saisonale Einflüsse und die Art der Verbreitung durch Wind. Man spricht von Verbreitung „unter dem Wind“ (in der Region) oder „über den Wind“ (weiträumige Verteilung).

Im Allgemeinen werden in Studien in der nördlichen Hemisphäre die höchsten Luftkonzentrationen zwischen etwa Mai und September, also im Frühling und Sommer gefunden.

 

Für diesen saisonalen Effekt als Quelle von Endotoxinen gibt es verschiede Erklärungen:

  • Laub in der Vegetationsperiode
  • Zerstäubung von Bodenpartikeln
  • günstige meteorologische Umstände für das Wachstum gramnegativer Bakterien
  • Temperaturinversionen in der Atmosphäre unter denen sich Luftschadstoffe anhäufen

 

Konzentrationen in „Luftfedern“, die den Stall verlassen, nehmen ab mit dem Abstand zum Stallgebäude, in dem Teilchen sedimentieren, insbesondere aber durch Verdünnung mit relativ sauberer Außenluft. Die Ausbreitung von Staubteilchen und Endotoxinen aus Ställen kennzeichnet sich also durch ein hohes Maß an Variation in Zeit und Raum, wobei Emissionsniveaus, Emissionseigenschaften, Wetterumstände und Umwelteigenschaften eine wichtige Rolle spielen . Wie dieser Rückgang mit der Entfernung zum Stall verläuft, erfordert dringend mehr Forschung, vor allem da jetzt gezeigt wurde, dass einige Krankheitserreger noch in großer Entfernung vom Stall wiedergefunden werden.

 

Laut einer Niederländischen Studie zur Viehhaltung aus 2016 ist das Endotoxinniveau innerhalb der Viehzuchtbetriebe sehr hoch. Der vom Niederländischen Gesundheitsrat vorgeschlagene Grenzwert für Arbeitnehmer von 90 EU/m3 (Konzentration an einatembaren Endotoxinen) wird in den durch die Untersuchung bemessenen Geflügel- und Schweinefarmen ohne Ausnahme überschritten.

 

Darüber hinaus können mehrere Viehhaltungsbetriebe innerhalb eines Gebietes, zusammen zu einer regionalen Erhöhung von Umgebungskonzentrationen führen , die sich außerhalb der direkten „Federemissionen“ von Betrieben erstreckt. Es gibt darüber hinaus Hinweise zu einer positiven Wechselbeziehung zwischen Endotoxin-Niveaus und der Anzahl der Tiere in einer Region.

 

Gemäß dem zuvor erwähnten Niederländischen Bericht über die Endotoxin-Emissionen in der Viehzucht, gibt es vorsichtige Hinweise darauf, dass die Emissionen von Endotoxinen, neben der Verteilung außerhalb der Ställe , auch in Schlachthöfen auftreten können, bei der Verteilung von Festmist auf den Acker und auch bei der Verwendung von Gülle. Mit Einsatz von Gülle auf dem Feld wird ja ein Produkt in die Umwelt gebracht, dass reich an Mikroorganismen und Endotoxinen ist.

 

Vieles ist noch unbekannt, bezüglich des Überlebens und der Ausbreitung von fäkalen Mikroorganismen in den Böden und deren Abbau zu Endotoxinen, deren Stabilität im Boden, im Grund- und Oberflächenwasser, die mögliche Verwehung von Endotoxinen aus den gedüngten Böden und den Feldfrüchten, und die möglichen Gesundheitsrisiken von Hals- und Atemwegserkrankungen, die dabei entstehen können.

 

Endotoxine können auch bis zu einem gewissen Niveau, eine Schutzwirkung gegen Allergene aufbauen. Dies würde eine längere Belastung mit Endotoxinen, zusammen mit anderen mikrobiellen Faktoren, die sogenannte „Hygiene-Hypothese“ stützen, nämlich, dass Kinder von Viehzüchtern weniger Allergien haben.

 

Eine erhöhte Zunahme von Endotoxinen führt auch zu einer erhöhten Zunahme der Anzahl von Beschwerden bezüglich Infektionen der Atemwege und es wurde das Auftreten von atopischen Ekzemen bei Kindern von 0 bis 4 Jahren häufiger in Gebieten mit Bauernhöfen festgestellt. Natürlich gibt es auch einen Unterschied in der Empfindlichkeit gegenüber Endotoxin. Menschen, die außerhalb von Gebieten mit Bauernhöfen geboren wurden und erst später in solch einem Gebiet leben, reagieren auf den Kontakt mit ansonsten harmlosen Substanzen aus der Umwelt überempfindlich.