Wie Schwermetalle das Herz belasten

Was sich auf Populationsebene durch vermehrte Fälle von Herzkrankheiten bemerkbar macht, beginnt auf molekularer Ebene mit der Eigenschaft der zweiwertigen Cadmium– und Blei­-Ionen, für den Körper essenzielle zweiwertige Ionen zu ersetzen. Blei kann die Stelle von Calcium einnehmen und damit den Elektrolythaushalt in bestimmten Geweben stören. Cadmium ähnelt Zink und ist in der Lage, es in verschiedenen Enzymen und Metalloproteinen auszutauschen. Beide Schwer­metalle stehen zudem im Verdacht, Kupfer zu ersetzen. 

Die Funktion der Enzyme wird dadurch eingeschränkt. Hiervon betroffen sind unter anderem antioxidative Enzyme wie die Superoxiddismutase. Verlieren diese Enzyme ihre Aktivität, nimmt der oxidative Stress in der Zelle zu und es kommt vermehrt zu Lipidperoxidation. Diese wiederum fördert die Bildung arteriosklerotischer Plaques. 

Auch Arsen greift in den Fettmetabolismus ein. Makrophagen beginnen, vermehrt Fette einzulagern, und bilden Schaumzellen an Gefäßwänden. Arsen be­einträchtigt außerdem die Calcium-Homöostase im Herzmuskel und kann so Herzrhythmusstörungen verursachen. Schwermetallexposition korreliert zudem mit der Ausschüttung von Entzündungsmarkern. Histondeacetyl­asen und Histonacetyltransferasen katalysieren epigenetische Modifizierungen. Auch sie enthalten Zink-Ionen und können durch Cadmium und Blei in ihrer Funktion beeinträchtigt werden. 

Ein klarer Grenzwert, unterhalb dessen im Vergleich zu einer nicht exponierten Bevölkerung kein kardiovaskulärer Schaden zu erwarten wäre, lässt sich für keines der drei Metalle ableiten. Es scheint daher folgerichtig, die Exposition der Bevölkerung so weit wie realistisch möglich zu reduzieren. 

Dies ist in der Zweiten Ver­ordnung zur Novellierung der Trinkwasserverordnung vom 20. Juni 2023 erfolgt. Die Verordnung legt Qualitätskriterien für Trinkwasser fest. Grenzwerte werden unter anderem für Pestizide, mikrobiologische Verunreinigungen und organische Lösungs­mittel, aber auch für Schwermetalle festgelegt.

Der bisherige Grenzwert für Blei und Arsen beträgt 0,01 mg/l und gilt bis zum 11. Januar 2028, danach gilt für Blei 0,005 mg/l und für Arsen 0,004 mg/l. Der Grenzwert für Cad­mium liegt bei 0,003 mg/l und bleibt unverändert. Reduziert wurde dafür der Grenzwert für Chrom von bisher 0,025 mg/l auf 0,005 mg/l, der ab dem 12. Januar 2030 gelten soll. Die Grenzwerte anderer Schwermetalle wie Quecksilber (0,001 mg/l), Uran (0,01 mg/l) und Nickel (0,02 mg/l) wurden nicht gesenkt [2]. 

Da es sich um natürlich vorkommende Elemente handelt, lässt sich ihr Auftreten in der menschlichen Umwelt nicht vollkommen eliminieren. Wohl aber können menschliche Aktivitäten, die eine Anreicherung der Schwermetalle in bestimmten Ökosystemen fördern, kontrolliert werden (Bergbau, Metallindustrie, Müllverbrennung, Aus­bringung von Klärschlamm als Dünge­mittel).

Neben Trinkwasser sind Lebensmittel eine Hauptquelle für die Schwermetallexposition von Menschen. Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) untersucht in seiner MEAL-Studie (Mahlzeiten für die Expositionsabschätzung und Analytik von Lebensmitteln) das Vorkommen von potenziell toxischen Stoffen in einer breiten Palette von Nahrungsmitteln. 

Insgesamt lag die Belastung aller untersuchten Lebensmittel mit Blei und Cadmium deutlich unter 1 mg/kg. Zu den stärker mit Blei und Cadmium belasteten Lebensmitteln zählen einige Pilzarten, Kakaopulver, dunkle Schokolade, Muscheln, Algen und Gemüsechips. Relativ hohe Blei-Mengen wurden zudem in manchen Gewürzen (z. B. Paprika- und Pfefferpulver) und Leber gefunden. Hohe Cadmium-Gehalte konnten in Sonnenblumenkernen und Leinsamen nach­gewiesen werden [3]. Sehr hohe Arsen-Gehalte von über 1 mg/kg wurden in einigen Fischarten und Algen gefunden. Auch Reis ist eine Arsen-Quelle, was vor allem in Bevölkerungen problematisch ist, deren Ernährung hauptsächlich darauf basiert. Kaum belastet mit den drei toxischen Elementen waren Eier, Milchprodukte, Früchte und Fruchtsäfte [4].

Kein Lebensmittel, aber doch eine Quelle für Cadmium, ist die Tabakpflanze. Sie hat die Eigenschaft, Cadmium aus dem Boden aufzunehmen und in ihren Blättern zu akkumulieren. Dabei geht sie so effizient vor, dass die Cadmium-Konzentration der Blätter die des Bodens überschreiten kann. Raucher reichern daher etwa zweimal soviel Cadmium in ihrem Körper an wie Nichtraucher [5]. 

Auch einige andere Pflanzen akkumulieren das Schwermetall. Dazu gehören Sonnenblumen, Raps und Indischer Senf [6, 7]. Was problematisch für die Lebensmittelgewinnung ist, kann auf der anderen Seite genutzt werden, um Cadmium aus kontaminierten Böden gezielt abzureichern.

Neben Lebens- und Genussmitteln können auch Arzneimittel, etwa aus der ayurvedischen Medizin, Schwermetalle enthalten.