Pneumologische Diagnostik mit Modellaerosolen

Zusammenfassung

Die Elimination deponierter Partikel (anorganische und organische Partikeln, Bakterien, Viren) aus der Lungenperipherie (alveolare Clearance) erfolgt durch Phagozytose, Alveolarmakrophagen, intrazellulären Abbau (Digestion), Migration und Translokation. Die alveolare Clearance schwer löslicher Partikeln verläuft sehr langsam und ist primär an die Funktion der Alveolarmakrophagen geknüpft. Der Transport der Partikel zum Bronchialsystem ist beim Menschen von untergeordneter Bedeutung, so dass die Elimination der Partikeln vornehmlich durch Digestion (Lösung) innerhalb der Makrophagen bestimmt wird. Wenn keine Metabolisierung des gelösten Materials im Körper stattfindet, erfolgt die Ausscheidung aus dem Körper über den Urin. Die Pathophysiologie der alveolaren Clearance kann mittels Magnetopneumographie über einen langen Zeitraum untersucht werden. Dazu werden ferromagnetische Magnetit-Testpartikel durch kontrollierte Inhalation in der Lungenperipherie abgelagert. Nach der Magnetisierung und Ausrichtung in einem starken externen Magnetfeldpuls kann die Menge der retinierten Partikel mit einem empfindlichen supraleitenden Magnetfeldsensor (SQUID, superconducting quantum interference device) erfasst werden. Lange andauernder Zigarettenrauchkonsum und chronische Entzündungen in der Lungenperipherie (Sarkoidose, interstitielle Lungenfibrose) führen zu einer signifikanten Verminderung der alveolaren Clearance. Patienten mit chronischer Bronchitis zeigen hingegen nur eine geringe Beeinträchtigung der alveolaren Clearance.

Abstract

The elimination of deposited particles (inorganic and organic particles, bacteria, viruses) from the periphery of the human lung (alveolar clearance) implies phagocytosis by alveolar macrophages, intracellular digestion, migration and translocation. Alveolar clearance of poorly soluble particles happens very slowly and primarily depends on the function of alveolar macrophages. In humans, the transport of particles to the bronchial tree is of secondary relevance, suggesting that the elimination of particles primarily depends on digestion (dissolution) processes within macrophages. The dissolved material is excreted via urine, if there is no further metabolization within the body. The pathophysiology of the alveolar clearance mechanisms in the human lung can be studied by a magnetic tracer technique (magnetopneumography). Ferromagnetic magnetite test-particles are deposited in the periphery of the lung by controlled inhalation. After magnetization and particle alignment in a strong external magnetic field pulse, the amount of retained particles can be detected by a sensitive magnetic field sensor (SQUID, superconducting quantum interference device). Long lasting cigarette smoking and chronic lung inflammations (sarcoidosis, interstitial lung fibrosis) induce a significant impairment of alveolar clearance capacity, while patients with chronic bronchitis show only a moderate impairment of alveolar clearance.

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