Einfluss von anorganischem Feinstaub auf Epithelzellen und Monozyten

Einleitung: Der menschliche Organismus ist im Alltag einer Vielzahl von Noxen ausgesetzt, unter anderem feinen, anorganischen Partikel, die in der Umgebungsluft enthalten sind. Diese werden bei entsprechender Größe als Feinstaub bezeichnet. Da Feinstaub auch in die alveolären Regionen der Lunge gelangen kann, sollte geklärt werden, ob definierte Anteile dieses urbanen Feinstaubs in der Lage sind, Alveolarepithelzellen zu stimulieren. Hierfür wurde die Zelllinie A549 alleine oder in Kokultur mit Monozyten sowie frisch isolierte Alveolarepithelzellen eingesetzt.

Methoden: Der Staub wurde durch Kleinmahlen von Blei(II)sulfat bzw. Calciumsulfat hergestellt. So konnte eine Korngröße bis zu 2 bis 3µm gewonnen werden. Monozyten wurden aus menschlichem Blut isoliert und allein oder zusammen mit der Zelllinie A549 kultiviert, welche auch separat kultiviert wurde. Des Weiteren wurden frisch isolierte humane Alveolarepithelzellen Typ II (AECII) zur Stimulation verwendet. Anschließend wurde per qPCR bzw. ELISA die Zytokine IL-6, IL-8 und TNFα bestimmt.

Ergebnisse: Im kleinsten Mahlgrad zeigt sich bei der Zelllinie A549 die Tendenz, dass mit kleinerer Mahlgröße auch die Ausschüttung an IL-6 zunimmt. Bei einer mittleren Korngröße trifft dies nicht mehr zu. Bei A549 und AECII waren nach Stimulation mit Blei(II)sulfat IL-6 (AECII: 6-fach, A549: 2-fach) und IL-8 erhöht (AECII: 5-fach; A549: 2-fach). Die Stimulation mit Calciumsulfat führt bei AECII ebenfalls zu erhöhter IL-6 (29-fach) und IL-8 (26-fach) Freisetzung. Ebenfalls erhöhte Konzentrationen an IL-6 und IL-8 zeigten sich bei Stimulation von Kokulturen der Zelllinie A549 mit Monozyten (IL-6: bis zu 17×erhöht, IL-8: bis zu 28×erhöht, TNF-α: bis zu 6×erhöht).

Diskussion: Die Korngröße hat einen erheblichen Einfluss auf die Menge an ausgeschütteten Zytokinen. Zudem wurden weitaus größere Zytokin-Konzentrationen in Kokulturen festgestellt. Bei Stimulation der Monozyten alleine zeigte sich eine unregelmäßige Verteilung der Zytokinfreisetzung. Daher kann nicht behauptet werden, dass eine kleinere Korngröße automatisch eine höhere IL-6 und IL-8-Ausschüttung mit sich bringt. Eine Tendenz ist zu erkennen, allerdings zeigt sich keine Linearität.