Was sind PFAS und warum sind sie problematisch?

PFAS sind aus unserem Alltag kaum wegzudenken – sie stecken in Kosmetika, Outdoor-Kleidung oder beschichteten Pfannen. Ihre Beliebtheit verdanken sie ihren besonderen Eigenschaften: Sie sind hitzebeständig, wasser- und fettabweisend sowie äußerst langlebig. Doch genau diese Eigenschaften machen sie auch problematisch. Die sogenannten Ewigkeitschemikalien gelangen über Böden, Gewässer und Luft in unsere Nahrung, unser Trinkwasser – und schließlich in unseren Körper. Dort reichern sie sich an und können langfristig unsere Gesundheit beeinflussen.

„PFAS sind nicht akut toxisch. Doch da wir ihnen nahezu überall in unserer Umwelt begegnen und uns ihnen kaum entziehen können, haben wir es quasi mit einer chronischen Exposition zu tun. Und die ist insbesondere für vulnerable Gruppen wie Schwangere, kleine Kinder oder chronisch Kranke problematisch“, sagt Prof. Ana Zenclussen, Leiterin des Departments Umweltimmunologie am UFZ.

Geschwächte Immunantwort nach hoher PFAS-Exposition

PFAS werden mit verschiedenen gesundheitlichen Problemen in Verbindung gebracht – darunter Fettleibigkeit, hormonelle Störungen oder bestimmte Krebsarten. Auch das Immunsystem scheint unter dem Einfluss der Chemikalien zu leiden. So zeigen epidemiologische Studien, dass PFAS die Bildung von Antikörpern nach einer Impfung gegen SARS-CoV-2 beeinträchtigen können. Doch wie steht es um die zelluläre Immunantwort – also jenen Teil der Abwehr, der für den Schutz vor schweren Verläufen besonders wichtig ist? Dieser Frage sind die Forschenden in ihrer aktuellen Studie nachgegangen.

„Und anders als das bei anderen Viren der Fall ist, sagt ein hoher Antikörpertiter gegen SARS-CoV-2 im Blut nicht unbedingt etwas darüber aus, ob auch die Entwicklung der zellulären Immunantwort adäquat war“, erklärt Ana Zenclussen. „Daher schließen wir mit unserer Studie hier eine wichtige Lücke.“

Realistische Belastungsszenarien mit PFAS im Labor simuliert

Für ihre Untersuchung nutzte das Forschungsteam Blutproben von Personen, die mehrfach gegen SARS-CoV-2 geimpft waren und bereits eine Infektion hinter sich hatten. Aus den Proben isolierten die Wissenschaftler:innen Immunzellen, die sie im Labor für 24 Stunden einer PFAS-Belastung aussetzten.

„Dafür haben wir eine spezielle Mischung verwendet, die die PFAS-Exposition der europäischen Bevölkerung realitätsnah abbildet“, so Ana Zenclussen. Entwickelt wurde diese Mischung von den norwegischen Partnern auf Basis einer umfangreichen Kohortenstudie. Um ein möglichst breites Bild der möglichen Auswirkungen zu erhalten, testeten die Forschenden neben dieser realistischen Konzentration auch deutlich höhere Belastungen – bis hin zum tausendfachen Wert. Solche Konzentrationen entsprechen der Exposition von Personen, die beruflich mit PFAS in Kontakt kommen, etwa in der Herstellung.

Die Wahl eines realitätsnahen PFAS-Gemischs war für das Studiendesign entscheidend, wie Dr. Oddvar Myhre vom Norwegian Institute of Public Health in Oslo unterstreicht: „Um die komplexen Wechselwirkungen mit dem Immunsystem zu verstehen, insbesondere im Zusammenhang mit der Reaktion auf Impfungen, war es wichtig, ein für den Menschen relevantes PFAS-Gemisch zu verwenden. Diese Vorgehensweise spiegelt reale Expositionsszenarien gut wider und trägt so dazu bei, die potenziellen Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit PFAS-Kontaminationen zu klären.“

Spektrale Durchflusszytometrie liefert detaillierte Immunprofile

Im Anschluss an die PFAS-Exposition wurden die Immunzellen Bestandteilen des Corona-Virus SARS-CoV-2 ausgesetzt. Können die zuvor mit PFAS behandelten Immunzellen noch ausreichend auf das Virus reagieren und es bekämpfen? Oder fällt die Immunantwort schlechter oder deutlich anders aus?

Um diese Fragen zu beantworten, hat das Forschungsteam um Ana Zenclussen eine detaillierte Immunanalyse durchgeführt. Dafür nutzten sie die sogenannte spektrale Durchfluss-Zytometrie – ein modernes Verfahren, mit dem in einem Messschritt die in einer Probe enthaltenen Immunzelltypen identifiziert, quantifiziert und analysiert werden können. Dabei kann auch die Funktionalität der jeweiligen Zelltypen über die Messung ausgeschütteter Botenstoffe bestimmt werden.

Im Vergleich zu den unbehandelten Proben schütteten in den Proben, die zuvor erhöhten PFAS-Konzentrationen ausgesetzt waren, zwei Immunzelltypen vermehrt entzündungsfördernde Botenstoffe aus. „Das deutet auf eine überschießende Immunreaktion hin“, erläutert Ana Zenclussen. „Interessant ist, dass dieser Effekt insbesondere bei den Immunzellen der männlichen Studienteilnehmenden zu sehen war.“

Geschlechtsspezifische Unterschiede bei der Immunreaktion

Bei den weiblichen Studienteilnehmenden zeigte sich ein anderes Bild. Hier waren nach erhöhter PFAS-Exposition im Verhältnis weniger B-Zellen vorhanden. B-Zellen sind Immunzellen, die für die Entwicklung von Antikörpern und die Ausbildung einer langfristigen Immunität entscheidend sind. „Dass eine hohe PFAS-Belastung das Immunsystem je nach Geschlecht unterschiedlich beeinflusst, ist ein wichtiger Hinweis, dem in weiterführenden Studien weiter nachgegangen werden sollte“, sagt Zenclussen.

Bei beiden Geschlechtern war die Bildung von für die Immunantwort wichtigen Botenstoffen, die für das Anlocken weiterer Immunzellen oder die Wundheilung wichtig sind, insgesamt herunterreguliert. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass eine Exposition mit hohen PFAS-Konzentrationen die Immunantwort auf SARS-CoV-2 durchaus verändert und womöglich in ihrer Effektivität reduziert“, sagt Ana Zenclussen. „Das könnte bedeuten, dass Menschen mit hoher PFAS-Belastung möglicherweise ein höheres Risiko für einen schlechten Krankheitsverlauf haben oder auch weniger gut auf Impfungen ansprechen. Mit angepassten und individualisierten Impfstrategien könnte dem aber entgegengewirkt werden.“

Die Ergebnisse der Studie liefern neue Erkenntnisse darüber, wie Umweltschadstoffe wie PFAS die Immunabwehr des Menschen beeinflussen können – und das geschlechtsspezifisch.

Originalpublikation:
Stembridge Ayuk, H., Pierzchalski, A., Tal, T., Myhre, O., Lindeman, B., Smith, N. M., Stojanovska, V., & Zenclussen, A. C. (2025). Evaluating PFAS-induced modulation of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) immune response to SARS-CoV-2 spike in COVID-19 vaccinees. Environment International, 183, 109409. DOI: 10.1016/j.envint.2025.109409

Quelle: Helmholtz Zentrum für Umweltforschung