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Aufklärung von Toxizitätsmechanismen partikulärer Emissionen mit Hilfe biochemischer Modellreaktionen

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Beschreibung

Zur Aufklärung von Toxizitätsmechanismen sphärischer und faserförmiger Feinstäube wurden Interaktionen mit neutrophilen Granulozyten sowie Interaktionen mit wichtigen Metaboliten dieser Zellen (reaktive Sauerstoffspezies, Elastase, Myeloperoxidase und a1-Proteinase-Inhibitor) in in vitro Modellen untersucht.

Als partikuläres Untersuchungsmaterial dienten hochreine Kohlenstoffstäube mit unterschiedlich großen spezifischen Oberflächen, LKW-Dieselruß, Öl- und Holzheizungsruß sowie natürliche und künstliche Mineralfasern.

Für Rußpartikel mit einer spezifischen Oberfläche >15m2/g ergab sich, daß diese wahrscheinlich über Bindung und Aufnahme durch Komplementrezeptoren eine selektive Downregulation des Respiratory burst neutrophiler Granulozyten bewirken. Zumindest für den Ölheizungsruß konnte gezeigt werden, daß er den fMLP-Rezeptor der Phagozyten blockiert.

Mineralfasern scheinen dagegen nicht mit Oberflächenrezeptoren neutrophiler Granulozyten zu reagieren, sondern lösen vielmehr durch mechanische Reizung eine Veränderung von Membranpotentialen aus, die zur Öffnung von Ca-Kanälen und zur Stimulation Ca-abhängiger Prozesse wie Respiratory burst und Degranulation führen. Außerdem können Mineralfasern neutrophile Granulozyten "primen", denn in Anwesenheit löslicher Aktivatoren (PMA, TNFa/fMLP) werden überadditive Effekte beobachtet.

Rußpartikel mit einer spezifischen Oberfläche von ³ 50m2/g können wichtige Enzyme (Elastase, Myeloperoxidase, a1-PI) adsorptiv inaktivieren. Rußpartikeln mit kleineren spezifischen Oberflächen bzw. Mineralfasern, die ebenfalls über geringe spezifische Oberflächen verfügen, fehlt diese Eigenschaft, unabhängig von der chemischen Zusammensetzung.

Eisen als Bestandteil von Rußpartikeln läßt sich wässrig mobilisieren und sowohl in gelöster als auch gebundener Form biologisch aktivieren. Fasergebundenes Eisen konnte nicht wässrig mobilisiert werden, zeigte aber in gebundenen Zustand Aktivität.

Rußpartikel und Fasern unterscheiden sich grundsätzlich in der Art, wie sie mit neutrophilen Granulozyten interagieren. Das Ausmaß der spezifischen Oberfläche spielt eine bisher weit unterschätzte Rolle bei der Wirksamkeit von Feinstäuben.

Metadaten

TitelAufklärung von Toxizitätsmechanismen partikulärer Emissionen mit Hilfe biochemischer Modellreaktionen 
Stand 1999 
Seitenzahl102 
Förderkennzeichen PUGL94006

 

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