Atemzugbezogene intrapulmonale Partikeldeposition in WKY-Ratten während der postnatalen Lungenentwicklung

Einleitung: Die Abschätzung der deponierten Dosis inhalierter Partikel hinsichtlich einer Gesundheitsgefährdung sowie inhalativ applizierter Medikamente ist im wachsenden Organismus von großer Bedeutung. Die postnatale Entwicklung der Rattenlunge verläuft strukturell und funktionell ähnlich der menschlichen Lungenentwicklung und eignet sich daher als Modell.

Methoden: Mittels Aerosolphotometrie wurde die intrapulmonale Deposition von Sebacat-Partikeln (2µm) in anästhesierten, intubierten und spontan atmenden WKY-Ratten zu verschiedenen Entwicklungsstufen bestimmt, welche die sekundäre Alveolarisierung bis hin zur reifen Lunge beinhalteten (7, 14, 21, 35, 90 Tage). Ein in unserem Labor etablierter Aufbau zur Messung der Deposition im erwachsenen Tier wurde dazu miniaturisiert (Photometer-Totraum: 50µl) und die Aerosolkonzentration kontinuierlich als Funktion des Atemstroms bodyplethysmographisch bestimmt.

Ergebnisse: Für Atemmuster nahe der jeweils altersentsprechenden physiologischen Normalatmung – das Atemzugvolumen stieg mit zunehmendem Alter von 0,19ml auf 2,4ml an – variierte die Partikeldeposition zwischen 5 und 15%. Die Werte an Tag 7 sowie an Tag 90 lagen vergleichbar bei circa 8%, hingegen zeigte sich eine deutlich höhere Deposition im Alter von 21 und insbesondere 35 Tagen von bis zu 15%.

Diskussion: Diese ersten Daten stützen die Annahme, dass die Deposition von 2µm-Partikeln sowohl durch die Lungenreife und damit -struktur als auch durch die altersabhängigen Volumina und Flussparameter bestimmt wird. Ein Depositionsmaximum tritt im Laufe der Lungenentwicklung offenbar kurze Zeit nach Abschluss der sekundären Alveolarisierung auf.

Die Studie wurde durch den NIH-Grant HL070542 gefördert.