Untersuchungen zur partikelinduzierten Apoptose in Makrophagen

Obwohl apoptotische Prozesse für die Aufrechterhaltung eines vielzelligen Organismus' essentiell sind, zeigen Studien einen Zusammenhang zwischen partikelinduzierter Entzündung der Lunge, Fibrose und Apoptose. Ziel unserer Studie ist die Untersuchung verschiedener Partikel hinsichtlich ihrer Eigenschaft, in Makrophagen Apoptose zu induzieren. Dafür wurden murine Makrophagen (RAW264.7) mit verschiedenen Partikeln wie Quarz (DQ12, 9,4m²/g), amorphem Silika (a-SiO₂ 200m²/g), ZnO (f <10m²/g, uf 50m²/g), MgO (ø 20nm) und TiO₂ (f 10m²/g, uf 50m²/g) belastet. Untersuchungen zur Zelltoxizität (WST-1-Assay) nach 24, 48 und 72 h Belastung mit Partikel-Konzentrationen von 1 bis 80µg/cm² zeigten für DQ12, a-SiO₂ und ZnO starke und für MnO f und ufTiO₂ eher geringere Effekte, wobei feines TiO₂ deutlich zytotoxischer wirkte als feines. Spezifische Untersuchungen zum Nachweis apoptotischer Zellen unter Ausschluss nekrotischer Effekte wurden 1. durchflusszytometrisch mittels Nachweis des subdiploiden DNA-Gehaltes (7-Aminoactinomycin D-Färbung); 2. unter Nutzung des Cell Death Detection ELISA (Roche), sowie 3. mittels Caspase-Glo 3/7-Assay (Promega) durchgeführt. Hier zeigten sich ebenfalls die stärksten Effekte nach Belastung mit DQ12 und a-SiO₂ im Vergleich zu allen anderen getesteten Partikeln. Während bei TiO₂ größenabhängige Effekte nachweisbar waren, hatte insgesamt die chemische Zusammensetzung für die Toxizität der untersuchten Partikel größere Bedeutung. Die unterschiedliche Sensitivität der etablierten Apoptose-Assays unterstreicht insbesondere für die Nanotoxikologie die Notwendigkeit des Einsatzes unabhängiger Nachweisverfahren. Unsere zukünftigen Untersuchungen fokussieren auf die Mechanismen partikelinduzierter Apoptose und deren Einfluss auf Entzündungsreaktionen sowie Gewebeumbau in vivo.