Das chemotaktische Verhalten von Alveolarmakrophagen und Blutmonozyten nach Expositionen mit unterschiedlichen NO₂-Konzentrationen

Zusammenfassung

Die Chemotaxis von Alveolarmakrophagen und Blutmonozyten ist von Bedeutung bei der Eliminierung der in die Lunge eingedrungenen Fremdkörper oder Mikroorganismen. Um den Einfluß des Reizgases Stickstoffdioxid (NO₂) auf die Chemotaxis dieser Zellen zu untersuchen, wurden von fünf Patienten mit Verdacht auf ein Bronchialkarzinom (vier Männer, eine Frau, mittleres Alter 59 ± 10 Jahre) während einer diagnostischen Bronchoskopie Alveolarmakrophagen gewonnen. Blutmonozyten wurden von sieben gesunden Probanden (fünf Männer, zwei Frauen, mittleres Alter 32 ± 10 Jahre) isoliert. Diese Zellen wurden auf Polycarbonatmembranen plaziert, für jeweils 15 Minuten NO₂-Konzentrationen zwischen 1,0 und 5,0 ppm ausgesetzt und anschließend mit der Komplementkomponente C5a (10 ng/ml) als chemotaktisch wirkendes Agens inkubiert. Die Anzahl der Alveolarmakrophagen oder Blutmonozyten, die die Polycarbonatmembran unter dem Einfluß des C5a aktiv durchwanderten, wurde mit Hilfe eines Lichtmikroskops bestimmt. 1,0 ppm NO₂ bewirkte einen 33 %igen, 5,0 ppm einen 61 %igen Abfall der Zellwanderungsrate der Alveolarmakrophagen im Vergleich zur Kontrollbegasung mit Luft. Bei den Blutmonozyten ergab sich ein Abfall der Zellwanderungsraten um bis zu 55 %. Einen nennenswerten zytotoxischen Effekt zeigten NO₂-Expositionen mit bis zu 3,0 ppm nicht; bei 5,0 ppm waren 13,0 ± 3,0 % der Zellen avital. Diese Ergebnisse weisen auf eine Beeinträchtigung der Chemotaxis von Alveolarmakrophagen und Blutmonozyten durch NO₂ in innenraumrelevanten Konzentrationen hin. Aufgrund der weitgehend erhaltenen Vitalität der Zellen nach den Reizgasexpositionen ist der Abfall der Zellwanderungsrate am ehesten auf zelluläre Mechanismen zurückzuführen.

Abstract

The chemotaxis of alveolar macrophages (AM) and blood monocytes (BM) is important in the elmination of particles and microorganisms which have invaded the lung. The effect of nitrogen dioxide (NO₂) on chemotaxis was tested on AM obtained by diagnostic bronchoscopy from five patients suspected of having bronchial carcinoma (four men, one woman; mean age 59 ± 10 years). Blood monocytes were also studied with blood from seven healthy subjects (five men, two women; mean age 32 ± 10 years). These cells were placed on polycarbonate membranes for 15 min each, exposed to NO₂ concentrations between 1.0 and 5.0 parts per million (ppm), and then incubated with complement component C5a as chemotactically active agent. The number of AM or BM which actively migrated through the polycarbonate membrane under the influence of C5a was measured by means of a light microscope. The migration rate of AM (compared to air exposure) was reduced by 33 % with 1.0 ppm NO₂ and by 61 % with 5.0 ppm. The migration rate of BM in similar conditions was reduced by as much as 55 %. There was no significant cytotoxic effect of NO₂ exposure at 1.0 and 3.0 ppm. With 5.0 ppm 13.0 ± 3.0 cells were no longer viable. - These results indicate that NO₂ concentrations relevant to indoor conditions affect the chemotaxis of AM and BM after short-time NO₂ exposures. The data further suggest that NO₂ exposures of these cells depressed chemotactic mechanisms without relevant cytotoxicity.