Untersuchungen zur Zytotoxizität mittels WST-I-Assay und zur Gentoxizität mittels Comet-Assay von Portlandkompositzementen mit unterschiedlichen Zusatzstoffen, sowie Klinker und Kalksteinmehl in humanen Lungenzellen

Abstract

Aus mehreren epidemiologischen Studien ersichtlich, stehen die Bauzemente unter Verdacht neben akuten und chronischen Atemwegserkrankungen auch Krebserkrankungen zu verursachen. Aktuell sind jedoch kaum in vitro Studien existent, die diese Vermutungen belegen können.In der vorliegenden Dissertation wurden Staubproben von den Zementen A, B, C, D sowie Staubproben von Klinker und Kalksteinmehl auf ihr Potential zyto- und gentoxische Effekte in A 549-Lungenepithelzellen zu induzieren, untersucht.Die A549-Zelllinie erweist sich seit vielen Jahren als eine hervorragend geeignete Zelllinie für in vitro Toxizitätsuntersuchungen und zeigt eine mittlere Empfindlichkeit gegenüber gentoxischen Substanzen wie Quarz oder Wasserstoffperoxid. Durch die Abstammung der Zellen aus einem Lungenadenom haben diese ihre Eigenschaften und Stoffwechselvorgänge zu einem großen Teil behalten und können in ihrer Reaktionsfähigkeit auf unterschiedliche Expositionen gegenüber Testsubstanzen mit dem menschlichen Respirationstrakt verglichen werden.Als negative Kontrolle wurde Titaniumdioxid (TiO2), als positive Kontrolle der Dörentruper Quarz (DQ12) eingesetzt. Beide Stäube waren Gegenstand vieler in vitro Experimente, haben sich als Modellpartikel schon lange bewährt und konnten auch in dieser Arbeit ihre Verwendung rechtfertigen. Als weitere positive chemische Kontrolle fungierte Wasserstoffperoxid (H2O2) und die Pufferlösung HBSS als Lösungsmittelkontrolle.Die Untersuchungen erfolgten jeweils in 3 voneinander unabhängigen Experimenten mit drei etablierten Testsystemen. Um die Zytotoxizität zu überprüfen wurden der Erytrosin B-Assay und der WST-1-Assay angewendet. Der Nachweis einer Gentoxizität konnte mit Hilfe des Comet-Assay erbracht werden, in dem der Schaden an der DNA anhand der DNA-Migration gemessen und im OTM-Wert ausgedrückt wurde.Von den 6 geprüften Staubsuspensionen ließ nur Zement A in der höchsten Konzentration von 200 µg/cm² eine signifikante gentoxische Wirkung (p = <0,05) auf die Epithelzellen erkennen. Die Ursache für dieses toxische Potential könnte in dem Gehalt an Siliziumdioxid bzw. Quarz, welches als einer der Inhaltsstoffe in diesem Zement zu finden ist, liegen. Zement A verfügt im Vergleich zu den anderen Zementen über den höchsten Anteil davon. Alle anderen Proben zeigten keine erhöhten DNA-Schäden. Ein zytotoxisches Potential konnte bei allen 6 geprüften Staubsuspensionen sowohl im WST-1-Assay wie auch im Erytrosin B-Assay nicht beobachtet werden.Insgesamt lassen die Ergebnisse dieser experimentellen Arbeit eher keine toxischen Wirkungen der untersuchten Zemente auf den Respirationstrakt vermuten (Ausnahme Zement A), dennoch sollten keine voreilige Rückschlüsse gezogen werden, denn der Ausmaß der Relevanz für die menschliche Gesundheit ist gänzlich unbekannt und bedarf weiterer Studien.