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Gesundheitseffekte durch inhalierbare Feinststäube aus technischen Verbrennungsanlagen: In vitro Untersuchungen zur Wirkung feiner und ultrafeiner Partikel auf kultivierte Lungenzellen

Gesundheitseffekte durch inhalierbare Feinststäube aus technischen Verbrennungsanlagen: In vitro Untersuchungen zur Wirkung feiner und ultrafeiner Partikel auf kultivierte Lungenzellen

Volltext

Beschreibung

Verbrennungsaerosole enthalten feine und ultrafeine Partikel in hoher Zahl und mit einer großen Oberfläche. Sie sind Bestandteile des Umweltaerosols und tragen damit zu Gesundheitsschäden bei erhöhten Schwebstaubkonzentrationen bei. In dieser Studie diente Flugstaub aus Hausmüllverbrennungsanlagen als Modell für realistische Stäube, um zu untersuchen, welche Partikelgrößenfraktionen und welche chemischen Bestandteile zu den toxischen Wirkungen beitragen.

Die Flugstäube als auch synthetische Modellpartikel wurden durch in vitro Toxizitätstests mit Zelllinien aus der Lunge von Mensch und Ratte in Submerskultur untersucht. Für Flugaschepartikel >1 µm konnte gezeigt werden, dass die Zytotoxizität und die IL-8-Freisetzung mit zunehmender Partikelgröße abnahm. Darüber hinaus war die unlösliche Fraktion der Flugstäube toxischer als die wasserlösliche Fraktion. Makrophagen, die gleichzeitig mit Lipopolysaccharid (LPS) oder Epithelzellen, die gleichzeitig mit dem Zytokin TNF-α stimuliert wurden, reagierten deutlich stärker auf die Partikelexposition mit der Freisetzung von pro-inflammatorischen Zytokinen. Auch die TNF-α-induzierte ICAM-1-Expression in BEAS-2B-Epithelzellen wurde durch Flugasche verstärkt. Die Flugstäube induzierten intrazellulären oxidativen Stress (ROS) nicht nur in NR8383-Makrophagen, sondern auch in RLE-6TN-, BEAS-2B- und A549-Epithelzellen in Abhängigkeit von der Dosis. Diese Wirkung konnte durch Vorbehandlung der Partikel mit Desferrioxamin reduziert werden. Vorbehandlung der Zellen mit N-Acetylcystein hemmte die ROS-Bildung vollständig. In Kokultur-Experimenten wurden Makrophagen auf Epithelzellen ausgesät. Es konnte gezeigt werden, dass die Partikel-induzierten Reaktionen im Vergleich zu den jeweiligen Monokulturen synergistisch verstärkt wurden. Diese Zellsysteme sind somit als Testsystem für Experimente mit Aerosol geeignet, bei denen mit niedrigen Partikeldosen zu rechnen ist.

Die Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass erhöhte Schwebstaubkonzentrationen bei Risikopersonen zu einer Verschlimmerung der bestehenden Erkrankung führen, indem das empfindliche Netz der Abwehrreaktionen gestört wird.

Die Exposition von Zellen an der Luft/Flüssigkeits-Grenzschicht im CULTEX-Expositionssystem wurden gemeinsam mit dem Institut für Technische Chemie – Thermische Abfallbehandlung am Forschungszentrums Karlsruhe durchgeführt. In diesem Institut wurde Flugstaub-Aerosol in einem Aerosolreaktor generiert und in das Expositionssystem dosiert. Die Versuche mit der humanen Lungenepithelzelllinie BEAS-2B haben ergeben, dass bei geeignetem Volumenstrom keine Beeinträchtigung der Vitalität und der Zellfunktion erfolgt und die Gesamtprozedur somit einschließlich des Transports für die Zellen verträglich ist. Die Expositionstechnik ist damit prinzipiell geeignet für die Exposition von Zellen an der Luft/Flüssigkeits-Grenzschicht.

Metadaten

TitelGesundheitseffekte durch inhalierbare Feinststäube aus technischen Verbrennungsanlagen: In vitro Untersuchungen zur Wirkung feiner und ultrafeiner Partikel auf kultivierte Lungenzellen 
Stand 2004 
Seitenzahl52 
Förderkennzeichen BWB20013

 

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