Zur Bedeutung von Apoptose und Proliferation bei Stickstoffdioxid-Exposition der Lunge

Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung und das Lungenemphysem werden weltweit mit steigender Tendenz diagnostiziert. Als Hauptursache für die Entwicklung eines Emphysems wird das Zigarettenrauchen verantwortlich gemacht. Doch bisher ist nicht klar, wie der Zigarettenrauch die Lunge schädigt und...

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Main Author: Zimmermann, Gregor S.
Contributors: Fehrenbach, Heinz (Professor Dr. ) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2007
Innere Medizin
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung und das Lungenemphysem werden weltweit mit steigender Tendenz diagnostiziert. Als Hauptursache für die Entwicklung eines Emphysems wird das Zigarettenrauchen verantwortlich gemacht. Doch bisher ist nicht klar, wie der Zigarettenrauch die Lunge schädigt und letztendlich bei nur 15 % der Rauchern zum Emphysem führt. Eine Theorie der Emphysemgenese besagt, dass das gehäufte Vorkommen von Apoptose für den progredienten Verlust an Alveolen mitverantwortlich ist. Da NO2 als einer der Inhaltstoffe des Zigarettenrauchs in vitro bei Lungenepithelzellen zur Apoptose führt, galt es zu untersuchen, ob sich dies so auch in vivo darstellt. Zusätzlich galt es zu klären, ob neben dem gehäuften Vorkommen von Apoptose auch Proliferation vermehrt auftritt und ob infolge der Exposition ein Emphysem beobachtet werden kann. Hierzu hatten wir 8-12 Wochen alte männliche Fischer 344 Ratten über 3, 7 und 21 Tage mit 10 ppm NO2 exponiert. Zusätzlich wurde eine Gruppe über 21 Tage exponiert und für 4 Wochen unter Raumluft gehalten. Es wurden jeweils altersgleiche Kontrollgruppen unter Raumluft geführt. Die Lungen wurden standardisiert über die Trachea fixiert und nach immun- bzw. enzymhistochemischer Markierung auf Proliferation (Ki67) bzw. Apoptose (TUNEL) an Paraffinschnitten quantitativ untersucht. Zur Klärung der Frage, welche Zellen der Alveolarwand apoptotisch werden, wurden apoptotische Zellen mittels Doppelmarkierung auf Alveolarepithelzellmarker und Endothelzellmarker untersucht. Die strukturellen Veränderungen des Lungenparenchyms wurden mithilfe des volume-weighted mean volume (volumen-gewichtetes mittleres Alveolarvolumen) an Methacrylat-Schnitten quantifiziert. Durch die Exposition konnte eine gesteigerte Proliferation und Apoptose in den Versuchgruppen beobachtet werden. Dieser Anteil proliferierender bzw. apoptotischer Zellen reduzierte sich im Verlauf der Expositionsdauer. Mithilfe der Doppelmarkierung konnte gezeigt werden, dass es sich bei den apoptotischen Zellen um Alveolarepithelzellen Typ II handelt. Das Volumen-gewichtete Alveolarvolumen der exponierten Tiere stieg mit der Dauer der Exposition und ging nach Beendigung der Exposition und Erholung unter Raumluft sogar geringfügig zurück. In den Lungen der Kontrolltieren zeigte sich altersabhängig ebenfalls eine Vergrößerung des Volumen-gewichteten Alveolarvolumens, jedoch erst mit Verspätung gegenüber den Tieren der Versuchsgruppe. Es zeigt sich hierbei kein gehäuftes Vorkommen von Apoptose und Proliferation. Durch unsere Versuche konnten wir zwar nachweisen, dass die Exposition mit 10 ppm NO2 zur gehäuften Apoptose von Alveolarepithelzellen führt, jedoch nicht zum Lungenemphysem. Zudem konnten wir zeigen, dass die strukturellen Veränderungen der Lungenarchitektur auch von der Kontrollgruppe erreicht wurden. So kann nicht ausgeschlossen werden, dass die unter Exposition mit 10 ppm NO2 beobachteten Veränderungen zu einem beschleunigten Wachstums im Sinne einer Adaptation oder sogar zu einem vorzeitigen Alterungsprozess der Lunge geführt haben.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2007.0238