Im Gesamtvorhaben valide Kriterien zur Abschätzung der humantoxischen Wirkung verschiedener synthetischer CBNP-Modifikationen auf verschiedene funktionelle Bereiche gesunder und vorgeschädigter Lungen zu etablieren soll Arbeitspaket 5 den Beitrag für den Alveolarbereich liefern. In Abhängigkeit von der CBNP-Oberflächenmodifikation zielt das Projekt darauf Pathomechanismen der Änderungen des pulmonalen Surfactants und des Metabolismus der charakteristischen alveolaren Typ II Pneumozyten zu ermitteln. Endziel ist die Erstellung eines Kataloges, der den CBNP in Abhängigkeit ihrer Oberflächenmodifikation ein toxisches Potential für die untersuchten Parameter zuschreibt. Für die Untersuchungen werden die in Arbeitspaket 1 hergestellten CBNP im Vergleich zu Referenz- und Vergleichspartikel (Printex-90 und Pyrolyyx-CB) auf gesunde und vorgeschädigte Lungen von Mäusen eingesetzt. Nach 3-monatiger Expositionsdauer werden die exponierten Tiere hinsichtlich ihrer Lungenfunktion untersucht, die Lungen lavagiert und die Typ II Pneumozyten für weitere ex vivo Untersuchungen isoliert. Unter Verwendung von zell- und molekularbiologischen Methoden werden dabei die Integrität und die Regulation des Surfactant- und Antioxidantien-Metabolismus sowie als Ausdruck des Entzündungszustandes die Zytokinexpression und die Regenerationsprozesse bestimmt.
Dieses Projekt hatte zur Aufgabe, ein in-vitro-Modell fuer die Kultivierung von Lungenzellen zu entwickeln. Anhand dieses Modells sollten dann die Auswirkungen der Inhalationsnoxen O3 und NO2 auf die kultivierten Zellen untersucht werden. Das in-vitro-Modell wurde fuer 2 unterschiedliche Zellsysteme entwickelt: Das erste fuer Endothelzellen und Pneumocyten Typ II, und das zweite fuer Fibroblasten. In beiden Systemen wurde mit Schadstoffkonzentrationen gearbeitet, die fuer Ozon um den Faktor 5 bis Faktor 50 hoeher als die Konzentratonen der Umgebungsluft liegen (ausgehend von 200 Mikrogramm pro Kubikmeter), fuer Stickstoffdioxid um den Faktor 200 hoeher als Konzentrationen, die umweltrelevant sind (ausgehend von 400 Mikrogramm pro Kubikmeter). Bei beiden Noxen konnte zeit- und dosisabhaengig ein Anstieg des Zelltodes festgestellt werden. Durch Antioxidantien (Vitamin E, SOD bzw Histidin) war eine cytoprotektive Wirkung erzielbar, dh es konnte eine prozentuale Verringerung des schadgasbedingten Zelltodes erreicht werden. Weitere Erkenntnisse zur Ozonapplikation bei Fibroblasten waren: unterschiedliche Fibroblastenklone zeigten eine deutliche Variabilitaet in ihrer Sensitivitaet gegenueber O3 (bei Messung der Zellmortalitaet). Die Fibroblasten wiesen ausserdem metabolische Veraenderungen auf in Bezug auf Parameter, die auf Aenderungen des Kollagenstoffwechsels hinweisen. Diese Untersuchung zeigt, dass die Schadgase O3 und NO2 Veraenderungen bei Lungenzellen hervorrufen. Bei hohen Ozonkonzentrationen kam es zu zellulaeren Veraenderungen, die Hinweise auf die Entstehung einer Lungenfibrose darstellen. Es bleibt jedoch abzuwarten, inwieweit diese Zellen beeinflusst werden, wenn umweltrelevante Konzentrationen appliziert werden.