Vergleich der funktionellen und biochemischen Auswirkungen von inhalierten Nano- und Mikropartikeln im Mausmodell mit Schwerpunkt auf die räumliche Verteilung und Unterschiede in der Toxizität je nach Partikelgröße

Abstract

Die schädlichen Auswirkungen von Feinstaub auf die Gesundheit sind bereits lange bekannt und seit den 80-er Jahren werden in der EU kontinuierlich Richtlinien für eine Verbesserung der Luftqualität erarbeitet und überwacht. Dies geschah auf der Basis von epidemiologischen Studien, die zunächst die Einflüsse von PM10 untersuchten, dann jedoch erkannt wurde, dass von kleineren Partikel PM2.5 noch schädlichere Wirkungen ausgehen könnten. Somit werden aktuell Messungen der Feinstaubbelastung und große epidemiologische Studien in Bezug zu PM2.5 durchgeführt. Durch einige präklinische Studien und wenige epidemiologische Erkenntnisse erhärtet sich jedoch der Verdacht, dass die schädlichsten systemischen Auswirkungen durch die kleinsten Partikel, PM0.1 ausgelöst werden, die durch die Luft- Blut-Schranke in den Kreislauf gelangen und so auch weitere Organe erreichen können. In dieser Arbeit werden Mikropartikel der Größen 2.16μm und 4.13μm mit Nanopartikeln der Größe 0.25μm im Hinblick auf ihre räumliche Verteilung nach der Inhalation im Mausmodell untersucht und molekulare Funktions- und Inflammationsmarker betrachtet, die Aufschluss auf die schädlichen Auswirkungen der unterschiedlich großen Partikel liefern können. Die Ergebnisse zeigen, dass Mikropartikel vorwiegen in der Lunge akkumulieren und dort zu einer lokalen Aktivierung des Immunsystems mit Entzündungsreaktion führen, die sich jedoch auch systemisch ausbreiten kann. Nanopartikel dagegen verweilen kürzer in der Lunge und zeigen dort eine weitaus geringere Immunaktivierung und Inflammation. Jedoch überwinden sie die Luft-Blut-Schranke und gelangen über den Kreislauf zu weiteren Organen, wie beispielsweise Herz und sogar in das Gehirn, wo sie zu Inflammation und Funktionseinschränkungen führen können. Somit verdeutlicht diese Arbeit, dass bei der Betrachtung von gesundheitlichen Folgen der Feinstaubbelastung eine weitere Differenzierung zwischen PM2.5 und PM0.1 erfolgen sollte. Sie zeigt die Notwendigkeit auf, eine standardisierte, flächendeckende Messung von PM0.1 zu etablieren und so größere epidemiologische Studien zu ermöglichen, die weiteren Aufschluss über den Einfluss von Nanopartikeln auf die Gesundheit liefern.