Lungenzellen der Skipper: Abgase von Schiffsdieselmotoren

Medizin am Abend Fazit:  Abgase von Schiffsdieselmotoren erzeugen starke biologische Effekte in menschlichen Lungenzellen

Internationale Studie legt heute neue Ergebnisse vor





Prof. Dr.Ralf Zimmermann

Es ist bekannt, dass Partikelemissionen aus Verbrennungsprozessen zu vermehrten Erkrankungen der Lunge und des Herzkreislaufsystems führen können. Insbesondere Bewohner von Küstenregionen sind durch Emissionen aus Schiffsmotoren belastet. Allerdings sind die Kenntnisse, auf welche Weise derartige Emissionspartikel den Zellstoffwechsel von menschlichen Lungenzellen beeinflussen und welche chemischen sowie physikalischen Partikeleigenschaften für bestimmte zelluläre Reaktionen verantwortlich sind, noch gering. 
 
An der Universität Rostock und dem Helmholtz Zentrum München wurde im Rahmen einer Studie des internationalen Konsortiums Helmholtz Virtual Institute of Complex Molecular Systems in Environmental Health – Aerosol and Health (HICE, www.hice-vi.eu, Sprecher: Prof. Dr. Ralf Zimmermann) die Wirkung von Aerosolpartikeln aus den Abgasen eines Schiffsdieselmotors auf menschliche Lungenzellen untersucht.

Dazu wurde von Wissenschaftlern der Universität Rostock, des Helmholtz Zentrum München, des Karlsruher Instituts für Technologie, der Technischen Universität München, des Max Delbrück Zentrums für Molekulare Medizin, der Universität Luxemburg, der Universität Cardiff sowie der Universität Ostfinnland im Rahmen einer Messkampagne ein Schiffsdieselmotor betrieben. Als Kraftstoff kamen Schweröl oder normales Diesel zum Einsatz. In einem mobilen biologischen Laboratorium wurden die dabei entstandenen Abgase in verdünnter Form direkt über Lungenzellen geleitet. Dabei wurde ein neues Verfahren angewandt, das die Zellen direkt und unter realistischen Bedingungen mit den Abgasen in Kontakt bringt.

Die Ergebnisse der Studie werden heute (3. Juni 2015) im open-access Journal PLOS ONE vorgestellt (Oeder et al, “Particulate Matter from both Heavy Fuel Oil and Diesel Fuel Shipping Emissions show Strong Biological Effects on Human Lung Cells at Realistic and Comparable in vitro Exposure Conditions, PLOS ONE2015).

Beim Betrieb des Schiffsmotors mit dem unraffinierten Schweröl zeigen die Emissionen erwartungsgemäß eine höhere emittierte Feinstaubgesamtmasse als bei Verwendung des hochwertigen Dieselkraftstoffes. Weiterhin werden bei Schwerölbetrieb viel höhere Konzentrationen an bekanntermaßen toxischen Substanzen, wie bestimmten Metallen (Vanadium, Nickel), polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK) oder oxidierten organischen Verbindungen gefunden. Insgesamt sind die aus der Schwerölverbrennung stammenden Partikel reicher an organischen Verbindungen, Schwefel- und Metalloxiden bei einem relativ geringen Gehalt an elementarem Kohlenstoff (Ruß). Die Feinstaubpartikel der Diesel-Emissionen dagegen weisen höhere Anteile an elementarem Kohlenstoff (Ruß) auf.

Die Ergebnisse verdeutlichen, dass dringend weitere Studien zur Wirkungsweise und akuten Toxizität von Feinstaubpartikeln aus dem Schiffsverkehr notwendig sind. Der Einfluss der Ruß-Fraktion der Emissionen scheint dabei besonders interessant zu sein. Es ist empfehlenswert, die Emissionen von Feinstäuben aus Schiffsemissionen ̶ unabhängig vom verwendeten Kraftstoff und analog zum Straßenverkehr ̶ durch Implementierung von Abgasfiltern zu reduzieren. Die bisher ergriffene Maßnahme zur Emissionsreduktion, nämlich Schweröl durch Dieselkraftstoff (Marine Gas Oil, MGO) zu ersetzen, könnte sich nach den Ergebnissen der Studie für die Reduktion akuter Gesundheitseffekte als unzureichend erweisen.

Medizin am Abend DirektKontakt:

Universität Rostock
Institut für Chemie
Prof. Dr. Ralf Zimmermann
Tel: +49 381 498-6460 / Sekretariat -6527
Mail: ralf.zimmermann@uni-rostock.de
ralf.zimmermann@helmholtz-muenchen.de
Ingrid Rieck Universität Rostock

Kohlenmonoxid-Gabe nach SAB - Subarachnoidal - Blutung (Schlaganfall)

Medizin am Abend Fazit:  Kohlenmonoxid könnte nach Schlaganfall helfen

Kohlenmonoxid ist als giftiges Gas bekannt, das Hirnschäden verursachen kann. 

Geringe Mengen Kohlenmonoxid können das Gehirn aber auch schützen, Hirnschäden reduzieren und die Gehirnfunktion nach einem blutungsbedingten Schlaganfall verbessern, wie ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des Universitätsklinikums Freiburg zeigt. Wie die Forscher in der Fachzeitschrift Journal of Clinical Investigation zeigen, beschleunigt Kohlenmonoxid den Abbau von Häm, einem hochgiftigen Bestandteil roter Blutkörperchen, der sich während des Schlaganfalls anreichern und Entzündungen auslösen kann. 


Mikroglia-Zellen (rot) bauen nach einer Hirnblutung Häm ab und bilden dabei Kohlenmonoxid. Können sie das nicht, verbessert die externe Gabe die Erholung der Hirnzellen. Blau: Nervenzell-Kerne. Nils Schallner / Universitätsklinikum Freiburg
 
Etwa 10.000 Menschen erleiden jährlich eine Subarachnoidal-Blutung – kurz SAB. Bei dieser Schlaganfall-Form tritt Blut aus einer geplatzten Arterie im Gehirn aus. Plötzlich eintretender sehr starker Kopfschmerz ist das zentrale Symptom einer SAB. Besonders betroffen sind Frauen zwischen 45 und 55 Jahren. Nur jeder zweite Patient überlebt eine SAB länger als ein Jahr, viele leiden langfristig unter Einschränkungen der Gehirnfunktion.

Kohlenmonoxid unterstützt die Entgiftung im Gehirn

Eine SAB ist für die Patienten doppelt gefährlich: es kommt zu einer Sauerstoffunterversorgung und das ausgetretene Blut ist für das Gehirn giftig.

Die Forscher um Dr. Nils Schallner, Arzt an der Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin des Universitätsklinikums Freiburg (Ärztlicher Direktor: Prof. Dr. Hartmut Bürkle), und Kollegen vom Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) sowie der Harvard Medical School in Boston, USA, prüften nun, ob das Inhalieren von geringen Mengen an Kohlenmonoxid das Gehirn bei der Entsorgung des aus dem Hirngefäß ausgetretenen Blutes unterstützen kann.

Dafür verglichen sie, wie sich zwei Gruppen von Mäusen nach einer Hirnblutung erholten: eine Gruppe wurde eine Woche in normaler Atemluft gehalten, die andere Gruppe erhielt eine Woche lang täglich für eine Stunde zusätzlich eine geringe Menge Kohlenmonoxid. Dann mussten die Tiere sich in einem Test zum räumlichen Erinnerungsvermögen unterziehen. „Die Tiere, die Kohlenmonoxid eingeatmet hatten, schnitten bei diesen Tests deutlich besser ab“, sagt Dr. Schallner, der sich derzeit als Forschungsstipendiat am BIDMC befindet. Die Schädigung des Hirngewebes und die kognitiven Einschränkungen wurden durch die Kohlenmonoxid-Gabe verringert. „Daraus schlossen wir, dass das normalerweise giftige Gas Kohlenmonoxid in geringer Dosierung die Erholung nach einem Schlaganfall verbessern könnte“, so Dr. Schallner weiter.

Für einen Großteil der Schäden nach einer Hirnblutung ist das Molekül Häm verantwortlich, das in den roten Blutkörperchen für den Sauerstofftransport wichtig, außerhalb der Zellen aber hochgiftig ist. Die Forscher hatten zuvor in ihrer Studie in Zellen und im Tiermodell gezeigt, dass spezielle Hirnzellen, Mikroglia genannt, das Häm durch das Enzym Häm-Oxygenase 1 (HO-1) entgiften. Bei diesem Abbau wird Kohlenmonoxid freigesetzt.

Das Gas ist aber nicht nur ein Nebenprodukt des Abbaus, sondern wirkt sich selbst positiv auf den Häm-Abbau aus. Tiere, die kein HO-1 und entsprechend auch kein Kohlenmonoxid bildeten, profitierten ebenfalls von der Kohlenmonoxid-Gabe:

„Eine Kohlenmonoxid-Gabe „von außen“ kann einen Mangel an körpereigener Kohlenmonoxid-Produktion ausgleichen“, erklärt Dr. Schallner. Die Ergebnisse könnten zukünftig als Grundlage für klinische Studien mit Patienten dienen, die einen blutungsbedingten Schlaganfall erleiden. Darauf weisen auch erste Analysen hin, die mit Liquor-Proben von Patienten mit SAB durchgeführt werden.

Geleitet wurde die Studie durch Prof. Dr. Khalid Hanafy, neurologischer Direktor der Neurointensiv-Einheit des BIDMC, und Dr. Leo E. Otterbein, Forscher am Transplant Institute des BIDMC. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft und die National Institutes of Health waren Hauptförderer der Studie.

Original-Titel der Arbeit: Microglia regulate blood clearance in subarachnoid hemorrhage by heme oxygenase-1

Doi: 10.1172/JCI78443

Medizin am Abend DirektKontakt 

Benjamin Schoch-Waschow
Telefon: (0761) 270 - 19090
Fax: (0761) 270 - 19030
E-Mail-Adresse: benjamin.waschow@uniklinik-freiburg.de

---

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26011640 Link zum Artikel

http://www.uniklinik-freiburg.de/anaesthesie.html Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin

http://www.bidmc.org/ Beth Israel Deconess Medical Center

360° TOP-Themen: Auslachen - Beleidungen: Das Herz steht still! Gelotophobie

Medizin am Abend Fazit:  Ein Auslachen, bei dem das Herz still steht

ForscherInnen untersuchten die Reaktionen des Herzens bei Beleidigungen und beim Lachen. Im Fokus standen dabei Menschen, die unter Gelotophobie leiden. 

Herzinfarkt, Mortalität, Morbidität und Letalität

Medizin am Abend Spezial-Themen-Link:

https://www.gbe-bund.de/gbe10/ergebnisse.prc_tab?fid=6770&suchstring=&query_id=&sprache=D&fund_typ=TAB&methode=&vt=&verwandte=1&page_ret=0&seite=1&p_lfd_nr=1&p_news=J&p_sprachkz=D&p_uid=gasta&p_aid=91053795&hlp_nr=2&p_janein=J


Der Mensch hat ein fundamentales Bedürfnis danach, dazu zu gehören. 

Das soziale Wesen tendiert dazu, sich um Akzeptanz zu bemühen und Ablehnung zu vermeiden. Wie Individuen interpretieren, wann sie positiv oder negativ aufgenommen werden bzw. wie stark sie auf Signale aus ihrem Umfeld reagieren, hängt von vielerlei Faktoren ab. „Wir kennen in der Psychologie das Konzept der Ablehnungssensibilität, der ‚rejection sensitivity‘“, erläutert Nilüfer Aydin (Institut für Psychologie), die Mitautorin einer Studie zu dem Thema ist. „Das Konzept beschreibt die Disposition, soziale Ablehnung ängstlich zu erwarten, jederzeit bereit zu sein sie wahrzunehmen und stark darauf zu reagieren. Dies ist insbesondere in ambivalenten Situationen der Fall.“

Gelotophobie gehört in das Umfeld dieses Phänomens und beschreibt die Angst davor, ausgelacht zu werden. Betroffene Personen gehen häufig davon aus, dass das Lachen anderer Personen im Sinne eines Lächerlich-Machens gegen sie gerichtet ist. Forscherinnen und Forscher der Universitäten Graz, München und Klagenfurt haben nun untersucht, wie das Herz der Betroffenen auf das Lachen und auf Beleidigungen reagiert.

Sie haben dazu 18 TeilnehmerInnen mit Gelotophobie und 24 TeilnehmerInnen ohne Gelotophobie zu einem Experiment eingeladen. Sie wurden darum gebeten, für fünf Minuten Rechenaufgaben zu lösen. Unterbrochen wurden sie dabei von zwei standardisierten (zuvor aufgenommenen) beleidigenden Aussagen (z.B. „Ich habe keine Ahnung, warum Sie so lange dafür brauchen. Eigentlich sind die Aufgaben ein Kinderspiel.“) und von einem (zuvor aufgenommenen) Lachen. Die Stimuli wurden – Zufälligkeit simulierend – über die Gegensprechanlage eingespielt.

Sie kommen dabei zum Ergebnis, dass die TeilnehmerInnen, die unter Gelotophobie leiden, eine Reaktion ihres Herzens zeigen, die charakteristisch für jene bei sozialer Ablehnung ist.

Die Herzschläge verlangsamen sich für mehrere Sekunden und zeigen eine weitere Verminderung nach der Konfrontation mit dem sozialen Stimulus.

Besonders interessant ist dabei, dass sich die Herzreaktion bei den eingespielten Beleidigungen aber qualitativ davon unterscheiden. „Außerdem konnten wir mit unserer Studie zeigen, dass es einen Zusammenhang zwischen Gelotophobie, die konzeptionell nahe dem Konzept der Ablehnungssensibilität steht, und einer erhöhten aggressiven Wut gibt“, erläutert Aydin.

Papousek, I., Aydin, N., Lackner, H.K., Weiss, E.M., Bühner, M., Schulter, G., Charlesworth, C. & Freudenthaler, H.H. (2014). Laughter as a social rejection cue: "Gelotophobia" and transient cardiac responses to other persons´ laughter and insult. Psychophysiology, Vol 51, S. 1112 – 1121.

Medizin am Abend DirektKontakt  

Dr. Romy Müller Alpen-Adria-Universität Klagenfurt

Universitätsstr. 65-67
9020 Klagenfurt, Österreich
Österreich
Kärnten


Mag. Katharina Banfield
Telefon:
E-Mail-Adresse: katharina.banfield@aau.at

Mag. Lydia Krömer
Telefon: 0043(0)463-2700-9301
E-Mail-Adresse: lydia.kroemer@aau.at


Mag. Barbara Maier
Telefon: 43 / 463-2700-9206
Fax: 43 / 463-2700-9299
E-Mail-Adresse: barbara.maier@uni-klu.ac.at

---

360° TOP-Thema: Brustkrebs-Diagnostik: Neue Methode weist Tumor über Urin - Test nach

Medizin am Abend Fazit:  Methode weist Tumor über Urin nach

Forscher der Klinik für Frauenheilkunde des Universitätsklinikums Freiburg haben einen Ansatz entwickelt, Brustkrebs mit Hilfe von Urinproben nachzuweisen. 

Dafür ermittelten sie die Konzentration von Mikro-RNA-Molekülen, die den Zell-Stoffwechsel steuern und in Krebszellen oft fehlreguliert sind.  

Mit einer Sicherheit von 91 Prozent konnten die Wissenschaftler feststellen, ob eine Probandin gesund oder krank war.  

Das Verfahren könnte möglicherweise künftig zur Kontrolle des Behandlungserfolgs und in der Früherkennung von Brustkrebs eingesetzt werden. 

Die Freiburger Wissenschaftler haben die Ergebnisse in der Fachzeitschrift BMC Cancer veröffentlicht und die Methode als Patent angemeldet. 


Mit Hilfe von Microarrays können Wissenschaftler die Konzentration von Hunderten Molekülen, in diesem Fall von Mikro-RNA, gleichzeitig bestimmen.
Universitätsklinikum Freiburg
 
Jede achte Frau in Deutschland erkrankt an Brustkrebs, der häufigsten Tumorart bei Frauen. Mehr als 17.000 Frauen sterben jährlich daran.

Bislang wird die Erkrankung meist durch Mammografie oder Ultraschall festgestellt und mit einer Gewebeentnahme gesichert.

Doch Strahlenbelastung, falsch-positive Befunde und die Belastung durch einen invasiven Eingriff bringen die Methoden immer wieder in die Kritik.

Experimenteller Test bringt bereits hohe Sicherheit

Prof. Dr. Elmar Stickeler, Ärztlicher Leiter der Senologie, Klinik für Frauenheilkunde und Leiter des Brustzentrums des Universitätsklinikums Freiburg, hat nun mit seinem Team 

einen  

Urin-Test entwickelt, mit dem der Tumor aufgrund des veränderten Stoffwechsels nachgewiesen werden kann. Die Forscher maßen die Konzentrationen von neun Mikro-RNAs im Urin, kurzen Erbgut-Abschriften, die den Zell-Stoffwechsel steuern. Vier der neun Moleküle wiesen zwischen gesunden und Erkrankten deutliche Konzentrationsunterschiede auf.

„Wir konnten erstmals zeigen, dass bei Brustkrebs das Mikro-RNA-Profil im Urin charakteristisch verändert ist“, sagt Prof. Stickeler.

 „Mikro-RNAs dürften sich also grundsätzlich für einen Brustkrebs-Test eignen.“ Anhand des Mikro-RNA-Profils konnten die Forscher wiederum mit einer Sicherheit von 91 Prozent darauf schließen, ob eine Probandin gesund oder krank war. „

Die Diagnose-Sicherheit unserer Methode war damit sehr hoch“, sagt Prof. Stickeler.

Die Studie umfasste 24 gesunde Probandinnen und 24 Frauen, bei denen kürzlich ein Brusttumor diagnostiziert worden war. Die Patientinnen befanden sich in den Tumorstadien 1, 2 oder 3. In weiteren Untersuchungen muss die Methode nun mit größeren Patientengruppen bestätigt werden.

Methode bereits als Patent angemeldet

Das Verfahren wurde von den Wissenschaftlern bereits als Patent angemeldet. „Der große Vorteil unserer Methode ist, dass wir nur ein paar Milliliter Urin benötigen und kein Blut oder gar Gewebe“, sagt Prof. Stickeler. Das macht das Diagnose-Verfahren sehr attraktiv für kontinuierliche Messungen, etwa zur Kontrolle des Therapieerfolgs. „Unser Verfahren könnte dazu führen, dass mehr Frauen eine solche Untersuchung wahrnehmen und so Brustkrebs früher erkannt wird“, so Prof. Stickeler weiter. Das hätte enorme Vorteile: „Je früher der Brustkrebs erkannt wird, desto besser können wir ihn behandeln. Frühzeitig festgestellt ist er heute in den meisten Fällen heilbar“, sagt Prof. Stickeler.

Nach einer Diagnose wird das bösartige Gewebe in der Regel operativ entfernt. 

Anders als früher können die Ärzte mittlerweile meist die Brust erhalten. An die Operation schließt oft eine Chemo-, Antihormon- oder Antikörpertherapie an.

Bei inoperablen Tumoren kann eine Hochpräzisionsbestrahlung in Erwägung gezogen werden.

Original-Titel der Arbeit: Feasibility of urinary microRNA detection in breast cancer patients and its potential as an innovative non-invasive biomarker.

DOI: 10.1186/s12885-015-1190-4


Medizin am Abend DirektKontakt:

Prof. Dr. Elmar Stickeler
Ärztlicher Leiter Senologie
Klinik für Frauenheilkunde
Universitätsklinikum Freiburg
und Brustzentrum Freiburg Münsterplatz
Telefon: 0761 270-31480
elmar.stickeler@uniklinik-freiburg.de
Benjamin Waschow Universitätsklinikum Freiburg

---

Weitere Informationen für international Medizin am Abend Beteiligte:

http://www.biomedcentral.com/1471-2407/15/193 Link zur Publikation

http://www.uniklinik-freiburg.de/frauenheilkunde.html Klinik für Frauenheilkunde

http://www.brustzentrum-freiburg.de/ Brustzentrum Freiburg