Verzögerte Clearance von inhalierten Nanopartikeln aus der menschlichen Lunge

Durch die stark wachsende Nanotechnologie und die zunehmende Feinstaubbelastung ist mit eine zunehmenden Exposition des Menschen durch ultrafeine und Nano-Partikeln zu rechnen. Über Retention, Clearance und Translokation gibt es am Menschen aber nur wenige und teils widersprüchliche Daten, insbesondere auch an Patienten mit Lungenerkrankungen.

100nm große radioaktiv markierte Kohlenstoffpartikel (modifiziertes Technegas) wurden mittels Aerosolbolustechnik selektiv in den Atemwegen und in der Lungenperipherie abgelagert und die Retention und Clearance wurde mittels Gammaszintigrafie über 2 Tage erfasst. Zur Analyse einer systemischen Translokation wurden Aktivitätsanalysen in Blut und Urin vorgenommen, und eine Akkumulation von Partikeln in der Leber wurde mittels Gammaszintigrafie untersucht. Die Untersuchungen wurden an Nichtrauchern, Rauchern und an COPD Patienten durchgeführt.

Bei keinem der drei Probandengruppen konnte über den Zeitraum von 2 Tagen eine signifikante Partikelclearance aus der Lungenperipherie detektiert werden. Bei gesunden Nichtrauchern wurden von den in den Atemwegen deponierten Partikeln nur 25% über die mukoziliare Clearance innerhalb von 24 Stunden gereinigt. Die verbleibende Fraktion war wie die alveolare Fraktion langzeit-retiniert. Die Kinetik der mukoziliaren Clearance war bei Rauchern und bei COPD Patienten verlangsamt, ebenso war die Fraktion der langzeit-retinierten Partikel in den Atemwegen erhöht. Es konnte bei keiner Probandengruppe eine signifikante Aktivitätserhöhung über der Leber detektiert werden, so dass eine mögliche Translokation der Partikel unter 1% der deponierten Dosis liegt.

Die Clearancekinetik inhalierter Nanopartikeln unterscheidet sich signifikant von der feiner Partikeln, so dass mit einer Akkumulation solcher Partikeln in der Lunge bei chronischer Exposition gerechnet werden muss. Die Dosimetrie erhöht sich außerdem bei Patienten mit entzündlichen Lungenerkrankungen.