Umweltbundesamt weist Kritik an NO2-Studie zurück

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Der Verkehr ist in der Stadt die größte Quelle für Stickstoffdioxid
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Das Umweltbundesamt weist Kritik an einer vom Helmholtz-Zentrum München durchgeführten Studie zur Krankheitslast von Stickstoffdioxid zurück. Die Studie wurde nach aktuellen wissenschaftlichen Standards durchgeführt. Die Ergebnisse besitzen weiter ihre Gültigkeit.

Wie wurde in der Studie vorgegangen?

Die Studie des Helmholtz Zentrums München (das Deutsche Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt) ist eine Studie zur Bestimmung der Krankheitslast in der Bevölkerung insgesamt. In Studien zur Bestimmung der Krankheitslast wird die Bedeutung von Risikofaktoren für die Gesundheit der gesamten Bevölkerung untersucht. Hierbei steht der Vergleich unterschiedlicher Risikofaktoren im Vordergrund. Solche Risikofaktoren können das Rauchen oder Bewegungsmangel sein; in der vorliegenden Studie wurde die Krankheitslast von Stickstoffdioxid untersucht. Es handelt sich also nicht um eine klassische epidemiologische Studie, in der Daten von individuellen Personen analysiert werden.

Zur Berechnung der Krankheitslast wird die von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) entwickelte „Environmental Burden of Disease“ (EBD)-Methode verwendet. Nach dieser Methode läuft die Berechnung in unserer Studie vereinfacht dargestellt in zwei Schritten ab:

Schritt 1: Die zentrale Grundlage für die Berechnung der vorzeitigen Todesfälle und der verlorenen Lebensjahre in dieser Studie ist die Todesursachenstatistik in Deutschland. Diese liefert Informationen darüber, wie viele Personen mit welchem Alter verstorben sind. Die statistische Restlebenserwartung der verstorbenen Personen wird aus den Informationen des Statistischen Bundesamtes bezogen. Somit ist bekannt, wenn z. B. eine weibliche Person in Deutschland im Alter von 60 Jahren stirbt, dass sie nach der Statistik eigentlich noch ca. 25 Jahre zu leben gehabt hätte. Diese Jahre entsprechen den verlorenen Lebensjahren. Dieser Berechnungsschritt erfolgt für die gesamte Bevölkerung, das Individuum ist dann nicht mehr identifizierbar und deswegen sind die Ergebnisse solcher Studien nicht für individuelle Personen gültig.
Diese Daten sind die Grundlage für die weiteren Berechnungen.

Schritt 2: Aus den Informationen zur Exposition der Gesamtbevölkerung mit Stickstoffdioxid, die aus Modellen flächendeckend für Deutschland vorliegen, und des der Konzentration entsprechenden Relativen Risikos aus den epidemiologischen Studien wird mit Hilfe der sogenannten PAF-Formel (siehe unten) der prozentuale Anteil bestimmt, der auf Stickstoffdioxid zurückgeführt werden kann. Erst mit diesem Schritt wird also die Anzahl der einem Risikofaktor attribuierbaren (zuschreibbaren) Todesfälle und verlorenen Lebensjahre bestimmt. Hierfür wird der prozentuale Anteil mit der Anzahl der Todesfälle und / oder verlorenen Lebensjahre multipliziert.

Die so ermittelten Zahlen sind als Indikatoren für den Gesundheitszustand der Gesamtbevölkerung zu sehen. Sie sind keinesfalls klinisch identifizierbare Todesfälle, die auf Stickstoffdioxid zurückgeführt werden können.

Eine wichtige Komponente der EBD-Methode sind die Ergebnisse aus epidemiologischen Studien, also Studien, in denen individuelle Menschen betrachtet werden. Epidemiologische Studien ermitteln den Zusammenhang zwischen Risikofaktoren (z. B. Stickstoffdioxid) und gesundheitlichen Auswirkungen (z. B. Herz-Kreislauf-Erkrankungen), indem sie unterschiedlich exponierte Personen oder Personengruppen miteinander vergleichen.

Die Ergebnisse aus epidemiologischen Studien werden häufig als Relative Risiken dargestellt und diese werden für die Berechnung der Krankheitslast benötigt. Das Relative Risiko versteht sich als der Faktor, um den sich ein Risiko (z.B. für eine Herz-Kreislauf-Erkrankung) in zwei ungleich belasteten Gruppen unterscheidet.

Zentraler Baustein der EBD-Methode ist eine mathematische Formel zur Berechnung der sogenannten „Population Attributable Fraction“ (PAF). Mit der Formel wird ein prozentualer Wert ermittelt, der angibt, wie groß der Anteil von Todesfällen ist, der auf einen Risikofaktor zurückgeführt werden kann, also der einem Risikofaktor zuschreibbare Anteil an Krankheiten oder Todesfällen. In diese Formel geht unter anderem das aus epidemiologischen Studien abgeleitete Relative Risiko ein.

Bei der EBD-Methode kann über die Anwendung der PAF-Formel die Anzahl der vorzeitigen Todesfälle und verlorener Lebensjahre ermittelt werden.

Die EBD-Methode und somit auch die PAF wurden bereits in einer Vielzahl von wissenschaftlichen Studien angewendet, die durch Gutachterverfahren im „peer-review“ geprüft wurden. Gerade im letzten Jahr wurde im Rahmen der Global Burden of Disease-Studie des Institute for Health Metrics and Evaluation (Seattle, USA) ein Fachartikel in der renommierten Zeitschrift „The Lancet“ veröffentlicht, indem ebenfalls die PAF verwendet wurde. Die PAF und ihre Grundlagen wurden ebenfalls in zahlreichen weiteren Artikeln veröffentlicht und auch die Limitationen der PAF wurden in der wissenschaftlichen Community vielfach diskutiert. Die WHO wendet die Methode bereits seit ca. 20 Jahren an und es besteht in der Wissenschaft breiter Konsens zur Anwendbarkeit der Formel.

Was ist die aktuelle Kritik von Herrn Peter Morfeld?

Herr PD Dr. Peter Morfeld kritisiert in einem aktuellen Beitrag in der Zeitschrift "Das Gesundheitswesen" gemeinsam mit Univ.-Prof. Dr. Thomas C. Erren die in Krankheitslast-Studien eingesetzte PAF-Formel und nimmt dabei unsere Studie als Beispiel. Diese Kritik ist nicht nachzuvollziehen, denn die Quantifizierung der Auswirkungen von Risikofaktoren auf die Gesundheit von Bevölkerungen in EBD-Studien wird erst durch die Nutzung der PAF ermöglicht. Sie ist also inhärenter Bestandteil solcher Studien und wird zudem von vielen renommierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern als das Mittel der Wahl für Krankheitslast-Studien angesehen.

Wir teilen zunächst die Meinung von Herrn Morfeld, dass die PAF-Formel zur Analyse von klassischen epidemiologischen Studien nicht geeignet ist, da sie zu verzerrten Ergebnissen führen kann. Für die Auswertung klassischer epidemiologischer Studien sollten andere Analysemethoden genutzt werden, wie z. B. die Cox-Regression zur Analyse von Daten aus Kohortenstudien (ein Studientyp, bei dem Menschen über einen gewissen Zeitraum untersucht oder beobachtet werden) oder die logistische Regression zur Analyse von Fall-Kontroll-Studien (ein Studientyp, bei dem bestimmte Menschen als Fälle mit anderen vergleichbaren Kontrollen untersucht oder beobachtet werden).

Wenn dennoch die PAF zur Auswertung von z. B. Kohortenstudien angewendet wird, wie von Herrn Peter Morfeld und Herrn Thomas Erren in ihren Beispielen im aktuellen wissenschaftlichen Artikel angedeutet, so kann es zu verzerrten Ergebnissen kommen. Wir vermuten, dass Herr Peter Morfeld davon ausgeht, dass die Studie des Helmholtz-Instituts eine epidemiologische Kohortenstudie ist. Die von ihm kritisierte Studie ist aber keine solche Studie, die Individuen untersucht, sondern, wie dargestellt, eine EBD-Studie. Daher trifft die Kritik nicht zu, die Ergebnisse behalten unserer Ansicht nach weiter ihre Gültigkeit.

Wie geht das Umweltbundesamt mit der Kritik um?

Herr Morfeld hat seine Kritik schon nach Erscheinen der Studie geäußert, u. a. auf einem vom Umweltbundesamt im Herbst 2018 gemeinsam mit der Deutschen Gesellschaft für Epidemiologie durchgeführten wissenschaftlichen Symposium zu der von uns beauftragten Studie. Wir nehmen Kritik an unserer wissenschaftlichen Arbeit immer ernst und überprüfen gewissenhaft die Richtigkeit unserer Schlussfolgerungen.

Aus unserer Sicht sind die vorgetragenen Argumente von Herrn Morfeld und Herrn Erren allerdings nicht geeignet, um die Anwendbarkeit der PAF-Formel für Berechnungen der Krankheitslast zu widerlegen und somit eine Fehlerhaftigkeit der UBA-EBD-Studie nachzuweisen.

Eine detaillierte wissenschaftliche Antwort auf den Beitrag der Herren Morfeld und Erren wird derzeit von mehreren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, unter anderem des Umweltbundesamtes für die Zeitschrift Gesundheitswesen vorbereitet.

 

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