Dosis-Wirkung: Studien mit abgestufter Exposition
Die meisten Studien vergleichen nur „exponiert gegen nicht exponiert“. Nur ein Teil gibt Stufen an. Die folgende Tabelle führt die Studien auf, bei denen eine Abstufung nach Messwert, Dauer oder Kategorie vorliegt.
| Exposition | Stufen und Befund | Gruppen, Design | Quelle |
|---|---|---|---|
| Skrotaltemperatur | Konzentration minus 40 % pro 1 °C (95-%-KI 8 bis 71 %); Konzentration 33,4 gegenüber 91,8 × 10^6/mL bei mehr als 75 % gegenüber weniger als 50 % der Tageswerte über 35 °C | 99 und 60 Männer, Messung der Hauttemperatur | [s173, s187] |
| Sitzende Arbeit | 6 Stunden sitzend: Median 34,7 °C; Variation sitzender Arbeit erklärt 31,5 % der Variation der Mediantemperatur | 101 Männer | [s174] |
| Blei | Blutblei über 50 µg/dl: mediane Konzentration minus 49 %; wahrscheinliche Schwelle 44 µg/dl; unter 45 µg/dl Effekte unwahrscheinlich | 503 Männer, drei Länder | [s171] |
| Blei | Gesamtzahl und Konzentration sinken mit steigendem Blutblei (p für Trend 0,003 und 0,009); mittleres Blutblei 22,8 µg/dl | 81 Bleihütten-Arbeiter | [s197] |
| Blei | Blutblei über 40 µg/dl: MDA im Seminalplasma plus 56 %, bewegliche Spermien minus 34 % | 63 Arbeiter, Zink- und Bleihütte | [s135] |
| Benzol (Tianjin) | Alle strukturellen Aberrationen IRR 1,42 / 1,44 / 1,75; Deletion 1p36.3 IRR 4,31 / 6,02 / 7,88 (niedrig / mäßig / hoch; Luft 1,2 / 3,7 / 8,4 ppm; Urinbenzol 2,9 / 11,0 / 110,6 µg/L); Brüche nur in der hohen Gruppe (IRR 1,49) | 30 Exponierte, 11 Unexponierte | [s117] |
| Benzol, Toluol, Xylol | Vitalität, Beweglichkeit, Akrosin negativ mit Beschäftigungsdauer korreliert | 24 Arbeiter | [s196, s183] |
| Benzol (Arzneimittelindustrie) | Dauerabhängig Gesamtzahl und Beweglichkeit niedriger, abnorme Morphologie höher | 160 Exponierte, 200 Kontrollen | [s116] |
| Formaldehyd | OR abnorme progressive Beweglichkeit 2,58 (niedrig) und 3,41 (hoch); abnorme Gesamtbeweglichkeit 3,21 und 4,84; β pro Einheit FEI minus 0,19 (progressiv) und minus 0,23 (gesamt) | 114 Exponierte, 76 Referenzen | [s104] |
| Formaldehyd | Je 1 Einheit FEI Gesamtbeweglichkeit minus 0,99 % u. a. (Skala im Abstract nicht erläutert); „dose and time dependent“ | 205 Männer | [s49] |
| Glykolether | Adjustierte OR mäßig 1,46 (0,93 bis 2,28), hoch 2,25 (1,08 bis 4,69); unadjustiert 1,70 und 2,54 | 2118 Männer | [s131] |
| Vibration (Ganzkörper) | TWA 0,697 m/s² (Taxifahrer) gegenüber 0,068 m/s² (Büro): Gesamtzahl, progressive und Gesamtbeweglichkeit verschieden (P < 0,05); Varianzanalyse im Abstract widersprüchlich | 70 gegen 70 | [s55] |
| Radar | Gruppen nach Expositionsdauer (12 bis 36, 37 bis 72, 73 bis 108, ab 109 Monate); Konzentration, Beweglichkeit, Klasse a niedriger (p < 0,01) gegenüber Gesundenkontrolle | 348 Seeleute | [s140] |
| Radar | Veränderungen mit Frequenzabstand, Intensität, Dauer, Abschirmung; Dosis-Wirkungs-Beziehung | Radarpersonal | [s156] |
| Radar | Starke gegen geringe Exposition: Beweglichkeit und Vitalität vermindert, COMPα erniedrigt; tägliche Arbeitszeit Risikofaktor | 88 stark, 143 gering, 39 Kontrollen | [s166] |
| Gaskondensat | Spermien je ml 45,2 (Kontrollen), 32,1 (3 bis 9 Jahre), 20,4 Mio. (über 10 Jahre); Beweglichkeit nicht stetig | 30 gegen 20 | [s107] |
| Eisenmetallurgie | Relatives Risiko männlicher Unfruchtbarkeit: Walzer Warmwalzwerk 2,9; Beschickungsmaschinist 2,8; Walzer Rohrwalzwerk 2,71; Stahlkocher 2,5; Steuerstand 1,97; Stranggussanlage 1,62; Testosteron unter 13,8 nmol/l schon bis 5 Jahre Beschäftigung | 200 gegen 190 | [s130] |
| Taxifahrer, Fahrer | Normale Formen 45,8 % gegenüber 64,0 %, besonders bei längerer Berufsdauer; abnorme Befunde bei mehr als 8 Jahren Fahrpraxis häufiger als bei weniger | 72 gegen 50; 78 Fahrer | [s202, s170] |
| Polnische Computeroperateure | Anteil pathologischer Formen nimmt mit den Arbeitsjahren zu | 20 Männer, ohne Kontrolle | [s209] |
| Computerzeit | Mehr als 10 Stunden täglich: Konzentration, Vitalität, Beweglichkeit niedriger als bei 0 bis 5 und 6 bis 10 Stunden | 118 Computerbeschäftigte | [s133] |
| PAK (Kokerei) | Nur in der Hochexpositionsgruppe niedrigere Normalformen (p = 0,0001) und mehr sperrige Addukte (p = 0,04) bei Nichtrauchern; hohe Exposition niedrigere Beweglichkeit (p = 0,046) | 106 Teilnehmer; Nichtraucher | [s112, s79] |
| DEHP (PVC) | Oberhalb des Medians von 23,7 µg/m³: Denaturierungsneigung β = 0,038, DFI β = 0,140, Beweglichkeit β = -0,227 | 45 Arbeiter | [s118] |
| Mangan | Urin-Mangan (15,92 ± 8,49 µg/l): negativer linearer Zusammenhang mit progressiver und Gesamtbeweglichkeit, positiver mit GnRH und LH | 84 gegen 92 | [s70] |
| Chrom | r = 0,301 (p = 0,016) zwischen abnormer Morphologie und Blut-Chrom | 61 gegen 15 | [s148] |
| Bor | Bis 47,17 ± 17,47 mg B/Tag und Blutbor 570,6 ± 160,1 ng B/g keine Effekte; Tier-NOAEL-Äquivalent 2020 ng/g gegen mittleren Blutborwert der Hochexponierten 223,89 ± 69,49 ng/g (Faktor 9) | 212 und 204 Arbeiter | [s75, s92] |
| 2-Brompropan | Unter 10 ppm (TWA) keine schweren Störungen; Ereignis mit 97,4 % 2-Brompropan in der Reinigungslösung: zwei von acht Männern mit Azoospermie, vier mit Oligospermie oder verminderter Beweglichkeit | 11 Männer; 8 Männer | [s190, s203] |
| Ionisierende Strahlung | Hodenhistologie: keine Veränderungen bei 1 bis 10 cGy, Veränderungen bei 10 bis 20 cGy, Sklerose von 50 % der Kanälchen bei 30 bis 50 cGy nach 10 bis 15 Jahren; Azoospermie bei zwei Männern mit mehr als 10 rem | Liquidatoren, ohne Kontrollen | [s155, s210] |
| Durchleuchtung | Mehr als 50 Aufnahmen pro Woche: OR für einen Sohn 0,353 (0,178 bis 0,703) | 177 Ärzte | [s54] |
| Strahlenhaltung | Hohe Exposition mit expositionsförderlicher Haltung RR 1,36 (1,04 bis 1,78), ohne 1,30 (0,96 bis 1,78) für ein weibliches Kind | 209 Chirurgen | [s17] |
| Arbeitsstress | Dosis-Wirkungs-Beziehungen zwischen wahrgenommenem Arbeitsstress und progressiven Spermien, Gesamtzahl beweglicher Spermien, Morphologie, abnormen Köpfen und aufgerollten Flagellen (kontinuierliche Analyse); dichotom keine Assoziation | Fall-Kontroll, Universitätsklinik | [s198] |
| Arbeitsstress | Hoher Stress gegen niedrig: Konzentration OR 2,14, Gesamtzahl OR 1,95; kein Effekt bei hoher sozialer Unterstützung | 384 Arbeiter | [s71] |
| Zirkadiane Desynchronisation | Je Stunde Desynchronisation OR 1,16 (1,02 bis 1,31) für niedrige Spermienzahl | 796 Studierende | [s62] |
| Schwere körperliche Arbeit | Oligospermie 13 % gegenüber 6 % | 456 Männer | [s101] |
| Mobilfunk (Ratte) | Spermatiden (× 10^6/ml) 398,6 (Schein), 365,40, 354,60 und 298,60 bei zunehmender Nutzungsdauer und Nähe (p = 0,041) | 20 Ratten | [s82] |
| Vibration (Ratte) | Embryonenverlust vor Einnistung bei Paarung am Tag 1, 8, 16, 30 nach Exposition: 55,1 %, 49,3 %, 30,0 %, 14,3 % | 1119 Ratten | [s124] |
Befunde zur Dosis-Wirkung im engeren Sinn (abgestufte Messung und konsistenter Gradient) sind selten und betreffen vor allem Wärme, Blei, Benzol, Formaldehyd, Glykolether und Radar. Bei Blei liegt zusätzlich eine Schwelle vor (44 µg/dl), bei Bor ein Sicherheitsabstand zum Tier-NOAEL (Faktor 9). Keine der Studien erlaubt es, aus der Dosis eine Gefährdungsschwelle für eine Berufsgruppe abzuleiten. Insbesondere ist die Skala der Formaldehyd-Schätzer in [s49] aus dem Abstract nicht nachvollziehbar, und die Benzol-Expositionen der chinesischen Studien sind nicht mit den Luftwerten der Tianjin-Studie vergleichbar (unterschiedliche Bezugsgrößen).
Subgruppen und Effektmodifikation
| Subgruppe oder Modifikator | Befund | Quelle |
|---|---|---|
| Rauchen | Petrochemie: exponierte Raucher hatten schlechtere Dichte, Gesamtzahl und Vorwärtsbeweglichkeit als nicht exponierte Nichtraucher (P < 0,01), exponierte Nichtraucher eine niedrigere Vorwärtsbeweglichkeit (P < 0,05). Blutblei bei Rauchern deutlich höher. Taxifahrer: Rauchen mit schlechterer Morphologie. Styrol: Rauchen und Alter wichtiger als Styrol | [s182, s127, s202, s169] |
| Alkohol | Taxifahrer: mäßiger Alkoholkonsum mit besserem Befund; im Abstract der 826er-Studie Alkohol als „positiver Faktor“ für die Konzentration (OR 0,60; 0,36 bis 0,99), vom Recherchebericht als schwer deutbar eingestuft | [s202, s34] |
| Varikozele | Teratozoospermie und Zellkernveränderungen nur bei Arbeitern mit Varikozele häufiger; Berufs- und Varikozele-bedingte Hitze nicht trennbar | [s94, s163] |
| Primäre gegenüber sekundärer Infertilität | Zusammenhang aromatischer Lösungsmittel bei primärer Infertilität und strengeren Schwellen stärker | [s195] |
| Oxidativer Stress | Formaldehyd-Assoziationen bei hohem oxidativem Stress stärker | [s49] |
| Soziale Unterstützung | Kein Zusammenhang zwischen Arbeitsstress und Spermien bei hoher sozialer Unterstützung (p = 0,80 und 0,39); Interaktion p = 0,002 und 0,02 | [s71] |
| Schichtform | Wechselschicht: niedrigeres Hazard für Schwangerschaft; kein Unterschied zwischen fester Tag- und fester Schichtarbeit; im europäischen Vergleich kein Zusammenhang für Dauerschicht und geteilte Schichten | [s09, s58] |
| Schlafqualität | Schichtarbeit zusammen mit hohem PSQI-Wert mit Oligozoospermie assoziiert; Schlafdauer positiv mit Konzentration | [s57] |
| Bildung | Höhere Bildung schützend (OR 0,624; 0,415 bis 0,937) in der Xinjiang-Klinikstudie | [s05] |
| Berufsdauer | Taxifahrer, Benzol, Gas, Computeroperateure, Metallurgie: stärkere Befunde bei längerer Dauer | [s202, s196, s107, s209, s130] |
| Aktuelle gegenüber früherer Exposition | Glykolether: frühere Exposition mit Auffälligkeiten, aktuelle niedrige Exposition nicht korreliert; die Autoren vermuten, früher übliche Glykolether könnten langfristig gewirkt haben | [s138] |
| Rauchende Kokereiarbeiter gegenüber nichtrauchenden | Nichtraucher-Analyse: nur Hochexposition mit niedrigeren Normalformen | [s112] |
| Jahreszeit | Stadtpolizisten, Eigenkontrolle: Chromatinschaden im Winter höher (Median 22,6 gegenüber 18,6 %, p = 0,003), Beweglichkeit im Winter höher | [s60] |
Zusätzlich verschiebt die Art der Population die Effektschätzung. Bei gesunden Samenspendern (12301 Männer) liegen die Odds Ratios für einzelne Berufe bei etwa 1,3 bis 2,0 [s53]; in Klinikpopulationen von Infertilitätsfällen oder in Fall-Kontroll-Studien mit Infertilitätsdiagnose als Zielgröße finden sich Odds Ratios von 2 bis über 7 (Blei 5,43, Bildschirmgeräte 8,01, Lehrer 7,72 [s120, s179]); bei nachweislich fertilen Männern (Study for Future Families) sind niedrigere Konzentration und Beweglichkeit in bestimmten Berufen beschrieben [s50]; die prospektiven Kohorten (LIFE, dänische Schwangerschaftsplaner), die kalifornische Studie und die dänische Zentrenstudie fanden für Jobstrain, Sitzen, Schicht, Vibration, Lärm und Hitze meist keinen Zusammenhang [s157, s108, s159, s101]. Dieses Muster, größere Effekte in selektierten und kleineren Populationen, ist typisch für Verzerrung durch Selektion und Mehrfachtestung und spricht dafür, die großen Odds Ratios nicht als Risikoschätzer für Beschäftigte zu lesen.
Reversibilität
| Befund | Ergebnis | Evidenz | Quelle |
|---|---|---|---|
| Radarexposition, Seeleute | Nach mindestens 48 Monaten Exposition und seit sechs Monaten ohne Exposition besserten sich Morphologie (p < 0,01) und Beweglichkeit (p < 0,05), blieben aber gegenüber Gesunden verändert (Konzentration p < 0,05; Beweglichkeit, Klasse a und b, abnorme Formen p < 0,01) | Querschnittsvergleich, kein Verlauf | [s140] |
| Zirkadiane Desynchronisation | Spermienzahl der Maus erholte sich nach Aufhebung der Asynchronie; bei Studierenden stieg die Spermienzahl 2014 bei Verringerung der Desynchronisation | Maus; Kohorte | [s62] |
| Intensives Radtraining | Nach mindestens einer Woche Pause Rückkehr auf Ausgangswerte (außer Morphologie und Konzentration) | Systematische Übersicht, 4 Studien, Sicherheit „very low“ | [s16] |
| Leichte Erhöhung der Hodentemperatur | Morphologische Anomalien erst nach 73 Tagen wieder normal | Freiwilligenversuche, nach narrativer Übersicht | [s45] |
| Benzol, Spermien-Chromosomen | Aberrationen können aus Stamm- oder Spermatogonienzellen stammen; Sorge vor bleibenden Wirkungen bei früher Exponierten | Aussage der Autoren im Abstract, keine Verlaufsstudie | [s117] |
| Glykolether | Frühere Exposition mit erniedrigter Konzentration und Beweglichkeit assoziiert, aktuelle niedrige Exposition nicht | Querschnitt (109 Männer) | [s138] |
| Isofluran (Maus) | Effekte kehrten nach Ende der Exposition nicht sicher zurück | Mausmodell | [s35] |
| 2-Brompropan (Korea) | Die Prognose der Fortpflanzungsstörung sei schlecht gewesen | Übersicht | [s123] |
| Tschernobyl-Liquidatoren | Sklerose von 50 % der Kanälchen 10 bis 15 Jahre nach Bestrahlung bei 30 bis 50 cGy; lymphoide Infiltration 5 Jahre nach dem Unfall | Histologische Serie, Abstract | [s155] |
| Vibration (Ratte) | Embryonenverlust sinkt von 55,1 % (Tag 1) auf 14,3 % (Tag 30), zugleich stark verminderte Fertilität der Männchen am Tag 30 | Tierversuch | [s124] |
| Stadtpolizisten | Chromatinschaden höher im Winter als im Sommer bei denselben Männern | Eigenkontrolle, Saison vermengt | [s60] |
| Blei, Chelatbehandlung | Nach Behandlung sinkt Blutblei von 61,7 auf 36,3 µg/dl; Testosteron und FSH sinken, Prolaktin und Progesteron steigen | 35 Patienten ohne Kontrolle, keine Spermienparameter | [s24] |
Reversibilität ist damit am besten für Wärme- und Zirkadian-Modelle gezeigt (Rückbildung im Mausmodell, nach Pausen von mindestens einer Woche beim Radtraining und nach 73 Tagen in den Wärmeversuchen), schlechter für Radar (nur teilweise Besserung im Querschnitt) und unklar oder ungünstig für Benzol-Aberrationen, Strahlung und 2-Brompropan. Keine der Quellen berichtet eine prospektive Beobachtung einer Berufsgruppe nach Beendigung der Exposition mit wiederholten Samenanalysen. Die Rückbildung beim Radtraining und die Wärmeversuche betreffen Sport und Experiment, nicht den Beruf.
Gesamtbild nach Exposition (Einschätzung dieses Kapitels)
| Exposition | Richtung der Befunde | Konsistenz | Dosis-Wirkung | Reversibilität | Sicherheit der Evidenz |
|---|---|---|---|---|---|
| Wechselschicht | Nachteil (Zahl, Konzentration, Vitalität, Schwangerschaftsrate) | Mäßig: Kohorte und Querschnitte ja, Metaanalyse und LIFE nein | Nur Desynchronisation je Stunde | Tier und Studierende ja | Niedrig bis mäßig |
| Sitzende Arbeit | Temperatur ja, Standardparameter uneinheitlich, DFI höher | Gering | Temperatur: ja | Wärmeversuche nach 73 Tagen | Niedrig |
| Fahrer | Meist Nachteile | Gering (Confounding) | Berufsdauer | Unbekannt | Sehr niedrig |
| Hitzearbeit | Nachteile in Stahl und Klinik, nicht in Sfax und LIFE | Gering | Nicht stetig | Unbekannt | Sehr niedrig |
| Schwere körperliche Arbeit | Nachteile (Konzentration, Gesamtzahl, Morphologie) | Zwei Studien | Nicht belegt | Unbekannt | Sehr niedrig |
| Blei | Nachteile bei hoher Exposition, nicht bei niedriger | Mäßig | Ja, mit Schwelle | Unbekannt | Mäßig |
| Benzol und aromatische Lösungsmittel | Aberrationen, DNA-Schäden, Beweglichkeit | Hoch in der Richtung, geringe Unabhängigkeit | Ja (Tianjin) | Fraglich | Niedrig |
| Glykolether | Nachteile | Mäßig | Ja | Fraglich (frühere Exposition) | Niedrig |
| Formaldehyd | Beweglichkeit, DFI | Eine Arbeitsgruppe | Ja | Unbekannt | Niedrig |
| PAK (Kokerei) | DNA-Addukte; Standardparameter uneinheitlich | Eine Arbeitsgruppe | Teilweise | Unbekannt | Niedrig |
| Ionisierende Strahlung | Nachteile, aber kleine Studien | Mäßig | Histologie ja | Ungünstig | Sehr niedrig |
| Radar, Hochfrequenz | Radar Nachteile; Hochfrequenz „very uncertain“ | Gering | Radar ja | Teilweise | Sehr niedrig |
| Bor | Kein Effekt | Hoch (aber überlappende Stichproben) | Kein Gradient bis hohe Dosis | nicht anwendbar | Niedrig bis mäßig für „kein Effekt“ |
| Arbeitsstress | Gemischt | Gering | Kontinuierlich ja | Unbekannt | Sehr niedrig |
| Bildschirm- und Computerarbeit | Gemischt | Gering | Stunden pro Tag in einer Studie | Unbekannt | Sehr niedrig |
| Pestizide in Herstellung und Anwendung | Nachteile in kleinen Studien | Gering | Nicht belegt | Unbekannt | Sehr niedrig |
Dieses Kapitel enthält keine Handlungsempfehlungen. Alle Einstufungen beschreiben die Aussagekraft der gesichteten Studien, nicht das Risiko einzelner Beschäftigter.