Schiffsabgase beeinflussen Makrophagen

Partikelemissionen aus Schweröl- und Dieselverbrennung

Schiffsabgase belasten die Gesundheit der Küstenanwohner. Welchen Einfluss sie auf Makrophagen in der Lunge haben, konnten Wissenschaftler jetzt belegen.

Agglomerate von Rußpartikeln aus der Verbrennung von Schiffsdiesel. (Quelle: Universität Rostock)

Forscher des Helmholtz Zentrums München und der Universität Rostock in Kooperation mit Kollegen der Universität Luxemburg, des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin, des Karlsruher Instituts für Technologie und der Universität Eastern Finland haben ihre Ergebnisse jetzt im Wissenschaftsjournal PLOS ONE veröffentlicht. Da Makrophagen auch bei Lungenerkrankungen wie COPD eine entscheidende Rolle spielen, ist die Studie wichtig, um die gesundheitlichen Risiken von Schiffsabgasen zu verstehen.

In 2015 haben die Wissenschaftler bereits nachgewiesen, dass Partikelemissionen aus Schweröl- und Destillatkraftstoff (Diesel) menschliche Lungenzellen beeinflussen und für starke biologische Reaktionen der Zellen verantwortlich sind („Wie Schiffsabgase auf Lungenzellen wirken"). Es werden z.B. Entzündungsprozesse ausgelöst, die auch Einfluss auf die Entstehung interstitieller Lungenerkrankungen haben können.

Nun hat das Team um Prof. Dr. Ralf Zimmermann, Sprecher des internationalen Konsortiums Helmholtz Virtual Institute of Complex Molecular Systems in Environmental Health (HICE), Leiter der Kooperationsgruppe Comprehensive Molecular Analytics (CMA) am Helmholtz Zentrum München sowie Leiter des Lehrstuhls für Analytische Chemie an der Universität Rostock durch weitere Untersuchungen herausgefunden, dass auch Makrophagen durch die Abgase beeinflusst werden. Diese sind wesentlich empfindlicher als Lungenepithelzellen und reagieren somit stärker auf die Exposition.

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„Makrophagen sind als Fresszellen des Immunsystems bekannt und reagieren empfindlicher auf in der Lunge abgeschiedene Partikel als Lungenepithelzellen, da sie sozusagen die ‚first line of response‘ zur Bekämpfung von in die Lunge eingedrungenen Fremdkörpern wie Keimen oder eben auch Feinstaubpartikeln darstellen“, erklärt Sean Sapcariu, Erstautor der Studie und Doktorand an der Universität Luxemburg, einem der Kooperationspartner im HICE. „Wir konnten für die Schiffsemissionen bei den unterschiedlichen Kraftstoffen Schweröl und Diesel unterschiedliche Effekte auf die Auslösung von Entzündungsreaktionen finden“, so Sapcariu. Feinstäube aus Schwerölemissionen haben zwar einen stärkeren Einfluss auf das Entstehen von Entzündungsreaktionen als Partikel, die beim Betreiben von Schiffsmotoren mit Diesel emittiert werden, letztere aktivieren allerdings andere biologische Effekte stark. So werden unter anderem die DNA-, RNA- und Proteinsynthese stärker beeinflusst.

„Wir haben dann festgestellt, dass die emittierten Partikel sowohl aus den Schweröl- als auch aus den Dieselemissionen ähnlich hohe toxische Wirkungen auf die Makrophagen hatten. Die toxischen Effekte, die zum Absterben von Zellen führen, sind bei den Schwerölemissionen überraschenderweise sogar etwas geringer, obwohl die Konzentrationen bekannter Schadstoffe in den Schwerölemissionen viel höher sind“, fügt Zimmermann hinzu. „Der zurzeit propagierte und teilweise schon umgesetzte Verzicht auf Schweröl in der küstennahen Schifffahrt bringt für den Gesundheitsschutz der Menschen in den Küstengebieten daher wahrscheinlich weniger als erwartet. Die einfachste und sicherste Maßnahme gegen diesen Missstand wäre die Einführung von effizienten Abgaspartikelabscheidern auch in der Schifffahrt. Denn diese würden die schädliche feinen Partikel aus dem Abgas „herausfiltern“ und somit die Gesundheitsauswirkungen der Emissionen sicher reduzieren, und das unabhängig vom verwendeten Kraftstoff. Da derartige Maßnahmen in der Regel nicht auf freiwilliger Basis erfolgen, besteht aus unserer Sicht dringender Handlungsbedarf für die Politik und bei nationalen und europäischen Fachbehörden.“

Hintergrund:

Makrophagen sind weiße Blutkörperchen und zählen zum Immunsystem. Sie werden gerne als Fresszellen bezeichnet, da sie Mikroorganismen in sich aufnehmen und verdauen. Weitere Aufgaben der Zellen ist das Zerstören von Tumorzellen, Entfernen von Zellabfall, Präsentieren von Antigenen und Wundheilung.

Originalpublikation:

Sapcariu, S. C.et al. (2016). Metabolic Profiling as well as Stable Isotope Assisted Metabolic and Proteomic Analysis of RAW 264.7 Macrophages Exposed to Ship Engine Aerosol Emissions: Different Effects of Heavy Fuel Oil and Refined Diesel Fuel, PLOS ONE, Volume 10, DOI: 10.1371/journal.pone.0157964.

Fachlicher Ansprechpartner:

Prof. Dr. Ralf Zimmermann, Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Kooperationsgruppe Comprehensive Molecular Analytics, Ingolstädter Landstr. 1, 85764 Neuherberg, E-Mail: ralf.zimmermann@helmholtz-muenchen.de.

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