Direkte und indirekte Genotoxizität alveolengängiger Betonitpartikel in Abhängigkeit ihrer Varietäten in vitro

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Seit der Einstufung von reinem Quarzstaub als Humankanzerogen wird die Kanzerogenität bzw. Genotoxizität verschiedener Varietäten quarzhaltiger Staubgemische kontrovers diskutiert. Zu diesen zählen auch die weit verbreiteten quarzhaltigen Tonerdemineralien wie Bentonite. Das Ziel dieser Arbeit war es, direkte und indirekte genotoxische Wirkungen alveolengängiger Bentonitpartikel mit Quarzgehalten bis zu 6 % und verschiedenen Modifikationen (alkalisch, sauer, organisch) in kultivierten humanen Lungenfibroblasten (IMR90) zu ermitteln. Dabei wurden auch die zelluläre Partikelaufnahme und das zytotoxische Potenzial untersucht. Bei allen Bentonitproben wurde Pyrogenfreiheit nachgewiesen, wodurch eine Beeinflussung durch andere biologisch aktive Substanzen ausgeschlossen werden konnte. Bei Untersuchungen mit Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) zeigte sich, dass alkalisch modifizierte Partikel besser aufgenommen werden als unbehandelte und Zellkompartimente wie der Zellkern unberührt bleiben. Zellzahlbestimmungen ergaben, dass modifizierte Bentonite mit höheren Quarzgehalten eine stärkere zytotoxische Wirkung besitzen als Rohbentonite oder Bentonite mit Quarzgehalten <4 %. Diese Wirkung ist vor allem auf membranschädigende Effekte zurückzuführen. Die Bildung von Mikrokernen als Indikator für die genotoxische Wirkung war nur in wenigen Fällen erhöht (p <0,05) und trat häufiger bei modifizierten Bentoniten mit höheren Quarz- und Metallgehalten nach 48- und 72-stündiger Inkubation auf. Bentonite mit höheren Quarz-/Metallgehalten neigten eher zu klastogenen Effekten, was auf eine oxidative Schädigung hindeutet. Die Bildung azellulär gemessener reaktiver Sauerstoffverbindungen (ROS) stand in Relation zum Metallgehalt und zur Bildung von Mikrokernen. Darüber hinaus ergeben sich durch den Rückgang der Mikrokernbildung nach Eisenchelatorzugabe Hinweise auf die Präsenz intrazellulärer eisengenerierter ROS. Diese Zusammenhänge verdeutlichen, dass ROS im Wirkungsmechanismus der Bentonite eine Schlüsselfunktion einnehmen. Die Freisetzung von Zytokinen war in den makrophagenähnlichen THP1- und MonoMac6-Zellen sehr gering, so dass sich daraus allein keine nennenswerte inflammatorische Wirkung ableiten läst. Der genomische Schaden reichte nicht aus, um Apoptose in signifikanter Weise auszulösen. Hier traten nekrotische Effekte deutlicher hervor. Es bleibt festzuhalten, dass Bentonite mit höheren Quarzgehalten (≥4 %) in Abhängigkeit vom Metallgehalt (vorwiegend Eisen) einen geringfügigen genomischen Schaden in IMR90-Zellen auslösen können. Die chemische Modifikation scheint erst im Zusammenwirken mit einem hohen Quarzgehalt einen maßgeblichen Einfluss auf die zellulären Effekte zu haben. Ob die vorgefundenen Indizien auch zur Auslösung mutagener bzw. kanzerogener Prozesse beitragen können, bleibt in nachfolgenden Studien zu klären.
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Dokumententyp:
Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Fakultät / Institut:
Medizinische Fakultät » Universitätsklinikum Essen » Institut für Hygiene und Arbeitsmedizin
Dewey Dezimal-Klassifikation:
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Stichwörter:
Feinstaub, Genotoxizität, Bentonit, Quarz, Apoptose, Zytokine
Beitragende:
Prof. Dr. med. Rettenmeier, Albert W. [Betreuer(in), Doktorvater]
PD Dr. rer. nat. Thomale, Jürgen [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Prof. Dr. Alink, Gerrit [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Deutsch
Kollektion / Status:
Dissertationen / Dokument veröffentlicht
Datum der Promotion:
24.04.2006
Dokument erstellt am:
01.12.2006
Dateien geändert am:
06.12.2006
Medientyp:
Text