Partikel im Körper

Das Einatmen von Partikeln im Größenbereich zwischen etwa 10 und 1000 Nanometern ist für den menschlichen Organismus zunächst einmal nichts Ungewöhnliches. Tag für Tag ist er mit verschiedensten Nanopartikeln, darunter auch Viren (20 – 300 Nanometer) und Bakterien (1 – 10 Mikrometer) konfrontiert und verfügt entsprechend über Abwehr- und Reinigungsmechanismen, welche die Lunge schützen. Schätzungen zufolge inhalieren wir täglich mit der Atemluft etwa 100 Milliarden Nanopartikel.

Größere Staubpartikel werden bereits in der Nase abgefangen und mit dem Nasensekret ausgeschieden. Für kleinere Teilchen, die in die Lunge eindringen und sich dort ablagern können, gibt es im Wesentlichen zwei Selbstreinigungsmechanismen: die mukoziliäre Clearance und die phagozygotische Aufnahme durch Fresszellen, die das Lungengewebe permanent reinigen.

Transportvorgaenge von Partikeln in der Lunge

Mukoziliäre Clearance

Über die mukoziliäre Clearance (lat. mukus = Schleim, cilia = Flimmerhaar; engl. clearance: Beseitigung, Klärung) versteht man die Selbstreinigung der Bronchien mit Hilfe einer schützenden Schleimschicht. Die Staubpartikel lagern sich auf dieser Schleimschicht zunächst im Bronchialbereich ab, werden aber von dort durch die konzertierte Bewegung der Flimmerhärchen (Zilien) laufend abtransportiert. Somit können sich auch Nanopartikel nicht in den Bronchien anreichern. Der Schleim mit den Nanopartikeln wird aus den Atemwegen zum Rachen transportiert, hier wird er abgehustet oder verschluckt und durch den Verdauungstrakt ausgeschieden.

Phagozytose und Endozytose

Diese Abwehrmechanismen der Lunge funktionieren gegen Partikel aller Art und Herkunft, insbesondere die mukoziliäre Clearance bietet einen sehr effektiven Schutz im Bronchialbereich. Lediglich in den tieferen Lungenregionen können sich Nanopartikel effektiv anreichern, da sie dort für den Abtransport schlecht zu erreichen sind. Zudem beeinträchtigt eine permanent hohe Belastung mit Partikeln – zum Beispiel bei Rauchern – die Selbstreinigungsmechanismen in der Lunge.

Phagozygotische Aufnahme

In den tieferen Lungenbereichen (Bronchiolen, Alveolen) gibt es keinen Mukus, da dieser den Gasaustausch behindern würde, und vor allem keine Zilien. Dort zersetzen Fresszellen der Alveolen, die sogenannten Alveolarmakrophagen, die Nanopartikel, indem sie sie umfließen und einschließen. Enzyme und Sauerstoffradikale zersetzen die Partikel chemisch und machen sie unschädlich. Wo eine solche Zersetzung nicht möglich ist, verbleiben die Partikel in den Makrophagen, wo sie isoliert und damit für den Organismus auch weitgehend unschädlich sind.

 

 

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Informationen zum Inhalt

Quellen:

Wissenschaftliche Beratung:

Prof. Dr. Annette Peters, Helmholtz Zentrum München, Institut für Epidemiologie II
Dr. Tobias Stöger, Helmholtz Zentrum München, Institut für Lungenbiologie
Dr. Otmar Schmid, Helmholtz Zentrum München, Institut für Lungenbiologie

Quellen:

Letzte Aktualisierung:

16.02.2016

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