Britische WellHome-Studie zeigt: Innenraumluft ist ein eigenständiges Pilz-Ökosystem
Grosse Längsschnittstudie zu Schimmelpilz-Bioaerosolen findet deutlich mehr Diversität drinnen als draussen
Eine Langzeitstudie des Imperial College London zeigt, dass Innenräume mikrobiologisch eigenständige Pilz-Ökosysteme bilden und nicht einfach die Aussenluft widerspiegeln. Die im Fachjournal Lancet Microbe veröffentlichte WellHome-Studie kombiniert DNA-Sequenzierung mit quantitativer PCR und weist mit statistischen Tests nach, welche Gattungen innen und welche aussen überwiegen – auch in Wohnungen ohne sichtbaren Schimmelbefall.
Anlage und Methodik
Im Rahmen der West London Healthy Home and Environment Study (WellHome) wurden zwischen Oktober 2022 und Juni 2024 118 Haushalte in West-London mit insgesamt 504 Bewohnenden begleitet (263 Frauen, 237 Männer, 4 ohne Angabe). Die Rekrutierung erfolgte gezielt über Familien mit Kindern zwischen 5 und 17 Jahren mit Asthma oder Allergien aus unterschiedlichen sozioökonomischen und ethnischen Verhältnissen, um gesundheitliche Ungleichheiten mitzuerfassen.
Probenahme: In den Wohnzimmern kamen passive Luftsammler während je 28 Tagen in zwei saisonalen Kampagnen zum Einsatz, ergänzt durch parallele Aussenluftmessungen an vier festen Standorten im Quartier. Insgesamt wurden so 262 Proben ausgewertet.
Molekularbiologische Auswertung: Zur Artbestimmung diente eine ITS2-Amplikon-Sequenzierung auf Basis von Amplicon Sequence Variants (ASV), zur Mengenbestimmung eine breit angelegte quantitative PCR auf das 18S-rRNA-Gen, ausgedrückt als Genomäquivalente (GE) pro Probe. Die gattungsspezifische GE-Menge wurde durch Multiplikation der relativen Häufigkeit einer Gattung mit der Gesamt-GE der Probe berechnet. Diese Kombination ist methodisch bedeutsam: Reine Sequenzierung liefert Diversitätsdaten, aber keine belastbaren Mengenangaben; die zusätzliche qPCR behebt diese bekannte Einschränkung rein sequenzierbasierter Studien.
Statistische Auswertung: Die Alpha-Diversität (Artenreichtum, Shannon-Index, inverser Simpson-Index) wurde aus den ASV-Zähldaten berechnet, Gruppenunterschiede mittels Welch-t-Tests geprüft (Signifikanzschwelle p < 0.05), samt Mittelwert, Standardabweichung und Effektstärke (Cohen's d). Die Beta-Diversität wurde über die Bray-Curtis-Unähnlichkeit bestimmt und mittels Hauptkoordinatenanalyse (PCoA, R-Paket vegan, Cailliez-Korrektur) visualisiert. Für die Gemeinschaftszusammensetzung kamen eine permutationelle multivariate Varianzanalyse (PERMANOVA, adonis2) und ein Streuungstest (PERMDISP, betadisper) mit je 15'000 Permutationen zum Einsatz. Saisonale Paarvergleiche wurden mit pairwiseAdonis und Bonferroni-Korrektur ausgewertet, die Gattungs-Heatmaps mit ComplexHeatmap (Bray-Curtis-Dendrogramm) erstellt, zeitliche Trends mit generalisierten additiven Modellen (GAM) und Mantel-Tests. Die Autorinnen und Autoren weisen selbst darauf hin, dass wegen des explorativen Studiendesigns keine Anpassung für Störgrössen und keine Sensitivitätsanalyse vorgenommen wurde – ein Punkt, der bei der Interpretation der Einzelbefunde mitzudenken ist.
Finanziert wurde die Studie durch das Clean Air Programme des UK Research and Innovation (UKRI), eine öffentliche Förderstelle ohne erkennbaren Interessenkonflikt.
Ergebnisse: Diversität und Zusammensetzung
Über die 262 Proben wurden mehr als 2000 Pilzgattungen nachgewiesen. Die Innenraumluft zeigte in allen drei Alpha-Diversitätsmassen (Artenreichtum, Shannon-Index, inverser Simpson-Index) höhere Werte als die Aussenluft – ein Befund, den die Autoren auch mit anderen Studien zu diesem Thema in Übereinstimmung sehen.
Die häufigsten Gattungen unterschieden sich zwischen den beiden Milieus:
| Gattung (spp) | Raumluft (Ø, %) | Aussenluft (Ø, %) |
|---|---|---|
| Penicillium | 6.8 (± 8.6) | – |
| Cladosporium | 6.2 (± 7.5) | 6.1 (± 4.4) |
| Aspergillus | 3.7 (± 7.0) | – |
| Wallemia | 3.6 (± 6.4) | – |
| Alternaria | 3.6 (± 5.0) | 2.9 (± 3.2) |
| Filobasidium | – | 4.3 (± 5.2) |
Anteil = mittlere relative Häufigkeit unter den jeweils fünf (innen) resp. den im Artikel namentlich genannten (aussen) häufigsten Gattungen; Werte gemäss Studie, nicht abschliessend. Ein Strich bedeutet, dass die Gattung nicht unter den dort namentlich ausgewiesenen häufigsten Gattungen des jeweiligen Milieus aufgeführt ist, nicht zwingend, dass sie dort fehlt.
Für Gattungen mit mindestens 2.5 % mittlerer Häufigkeit in mindestens einem der beiden Milieus prüfte das Team mit dem Welch-t-Test, ob der Innen-Aussen-Unterschied statistisch gesichert ist:
| Gattung | Richtung | t-Wert | p-Wert | Cohen's d |
|---|---|---|---|---|
| Vishniacozyma | signifikant höher aussen | 7.27 | < 0.0001 | 2.95 |
| Aureobasidium | signifikant höher aussen | 7.98 | < 0.0001 | 2.56 |
| Penicillium | signifikant höher innen | 11.63 | < 0.0001 | 0.85 |
| Filobasidium | signifikant höher aussen | 3.49 | 0.0011 | 0.89 |
| Bjerkandera | signifikant höher innen | 9.13 | < 0.0001 | 0.66 |
| Wallemia | signifikant höher innen | 8.39 | < 0.0001 | 0.61 |
| Aspergillus | signifikant höher innen | 7.82 | < 0.0001 | 0.57 |
| Cladosporium | kein signifikanter Unterschied | – | – | – |
Bemerkenswert: Obwohl Cladosporium und Alternaria zu den häufigsten Gattungen in beiden Milieus zählen, ergab der Test für sie keinen statistisch signifikanten Innen-Aussen-Unterschied – ihre Präsenz ist also vergleichbar hoch, unabhängig vom Standort. Eine ergänzende Cluster-Analyse der 20 häufigsten Gattungen (Heatmap) bestätigte das Grundmuster: Aspergillus, Penicillium, Mucor und Wallemia bildeten eine klar innenraum-assoziierte Gruppe, während Alternaria, Cladosporium, Vishniacozyma, Aureobasidium und Filobasidium stärker mit der Aussenluft assoziiert waren.
Ergebnisse: Saisonale Dynamik
Die Innenraumluft zeigte eine deutlich ausgeprägtere saisonale Struktur als die Aussenluft: Bei den innenraum-typischen Gattungen erklärten zeitliche Unterschiede rund 20.3 % der Variabilität in der Gemeinschaftszusammensetzung (Mantel-Statistik R = 0.206). Die Aussenluft blieb bei den Gattungen mit über 1 % Häufigkeit über das Jahr vergleichsweise stabil.
Einschränkung zu diesem Befund: Die zitierte Stabilität bezieht sich ausdrücklich auf die relative Häufigkeit der Aussenluft-Gattungen (Zusammensetzung, aus der Sequenzierung), nicht auf die absolute Menge (Genomäquivalente aus der qPCR). Eine über das Jahr ähnliche Artenzusammensetzung schliesst grosse saisonale Schwankungen der Gesamtmenge nicht aus. Ob und wie stark die absolute Aussenluft-Belastung saisonal variierte, ist den öffentlich zugänglichen Auszügen der Studie nicht zu entnehmen; dieser Punkt bleibt hier offen.
Innen liessen sich mehrere saisonale Muster unterscheiden:
- Alternaria und Cladosporium erreichten ab Juni ihre sommerlichen Höchstwerte.
- Filobasidium und Peniophora zeigten Spitzenwerte im Frühherbst.
- Bjerkandera, Malassezia, Penicillium, Trametes, Wallemia und Xylodon traten in den Winter- und Frühlingsmonaten häufiger auf.
- Aspergillus zeigte einzelne markant hohe Werte im Winter, die sich statistisch aber nicht eindeutig als saisonaler Trend absichern liessen.
Fallbeispiel: Belastung ohne sichtbaren Befall
Als Einzelfallbeispiel beschreiben die Autorinnen und Autoren eine Wohnung ohne erkennbaren Schimmelbefall, in der dennoch dauerhaft erhöhte Aspergillus-Werte gemessen wurden; ein dort lebendes Kind mit bestätigter Aspergillus-Allergie musste wiederholt hospitalisiert werden. Die Studie weist ausdrücklich darauf hin, dass dieser Einzelfall keinen Kausalitätsnachweis liefert, sondern lediglich illustriert, dass eine rein visuelle Beurteilung die tatsächliche Bioaerosol-Belastung unterschätzen kann.
Methodische Einordnung
Für eine Beobachtungsstudie dieser Art ist die WellHome-Studie solide aufgestellt: Peer-Review in einer Lancet-Fachzeitschrift, öffentliche Förderung, eine dem Hintergrundteil vorangestellte systematische Literatursuche sowie eine im Feld seltene Kombination aus qualitativer Sequenzierung und quantitativer PCR über zwei Jahressaisons mit sauber dokumentierten statistischen Verfahren (Effektstärken, Permutationstests, Korrektur für multiples Testen). Die Autoren selbst bezeichnen sie als erste grössere UK-Untersuchung dieser Art; vergleichbare Arbeiten existieren bislang nur vereinzelt auf Stadt- oder Landesebene.
Einschränkend gilt: Es handelt sich um eine Beobachtungsstudie aus einer einzigen Region (West-London) ohne Anpassung für Störgrössen, die keine Kausalzusammenhänge zwischen Bioaerosol-Belastung und Gesundheitsfolgen belegen kann. Der städtische britische Wohnungsbestand, das Klima und die Heiz-/Lüftungsgewohnheiten unterscheiden sich von der Schweizer Bausubstanz; die konkreten Zahlenwerte lassen sich deshalb nicht direkt auf hiesige Verhältnisse übertragen, die Systematik und die Methodik aber durchaus.
Eine weitere Einschränkung betrifft die taxonomische Auflösung: Sowohl die ITS2-Sequenzierung als auch die qPCR differenzierten durchgehend nur bis auf Gattungsebene, nicht bis auf Artebene. Das ist bei dieser Methodenkombination üblich, da insbesondere bei ökologisch wichtigen Gattungen wie Aspergillus, Penicillium oder Cladosporium die genetischen Unterschiede im ITS2-Abschnitt zwischen nah verwandten Arten oft zu gering sind, um sie zuverlässig zu trennen. Für die gesundheitliche Einordnung ist das relevant, weil innerhalb derselben Gattung klinisch bedeutsame Arten (etwa Aspergillus fumigatus) und weitgehend harmlose Arten nebeneinander vorkommen können, ohne dass die Studie zwischen ihnen unterscheidet.
Bedeutung für die Praxis
Die Forschenden fordern von der Politik die Entwicklung quantitativer Expositionsschwellenwerte für Bioaerosole, wie sie für andere Luftschadstoffe bereits bestehen – ein Instrument, das weder in Grossbritannien noch in der Schweiz existiert. Für die hiesige Sachverständigenpraxis bestätigt die Studie vor allem einen methodischen Trend: Die Kombination aus Sequenzierung und quantitativer PCR ergänzt die klassische Kultur- und Sichtprüfung dort, wo eine Schimmelbelastung ohne sichtbaren Befall vermutet wird, etwa bei ungeklärten Symptomen empfindlicher Personen. Verbindliche Grenzwerte auf dieser Datengrundlage sind aber, auch laut den Studienautoren selbst, noch nicht in Sicht.