Schiffsabgase Wie Schiffsabgase auf Lungenzellen wirken

Im Zuge der Industrialisierung mehren sich die Abgase aus Verbrennungsprozessen, die unsere Lungen belasten. Speziell die Bewohner von Küstenregionen leiden unter den Partikelemissionen von Schiffsmotoren. Wie genau diese auf die Zellen in der Lunge wirken und wie verschiedene Kraftstoffe sich unterscheiden, konnten Forscher des Helmholtz Zentrums München, der Technischen Universität München (TUM) und der Universität Rostock in einer groß angelegten Kooperation jetzt erstmals nachweisen.

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Neuherberg – Bisher war nur wenig darüber bekannt, wie Abgaspartikel den Stoffwechsel von menschlichen Lungenzellen beeinflussen und welche chemischen und physikalischen Eigenschaften für bestimmte Reaktionen der Zellen verantwortlich sind. Um diesen Fragen auf den Grund zu gehen, startete das Forscherteam um Prof. Dr. Ralf Zimmermann, Forscher und Sprecher des internationalen Konsortiums Helmholtz Virtual Institute of Complex Molecular Systems in Environmental Health (HICE), mit einem eigens betriebenen Schiffsdieselmotor eine groß angelegte Messkampagne: „Als Kraftstoff haben wir Schweröl oder normales Diesel eingesetzt“ beschreibt Dr. Sebastian Öder, Erstautor der Studie den Ansatz. „In einem mobilen Labor wurden die dabei entstandenen Abgase dann in verdünnter Form direkt über die Lungenzellen geleitet.“

Unerwartete Reaktionen der Lungenzellen auf Diesel

Beide Kraftstoffe verursachten deutliche Stressantworten der Zellen: Während die Schweröl-Emissionspartikel hauptsächlich zu Reaktionen führten, die auf entzündliche Prozesse hinwiesen, reagierten die Zellen auf Diesel-Emissionspartikel mit einer sehr starken und breiten Antwort.

„Überraschenderweise zeigte sich insgesamt eine stärkere Reaktion der Zellen bei der Behandlung mit dem ‚sauberen‘ Diesel, der zwar etwas mehr Ruß jedoch deutlich weniger bekannte toxische Verbindungen aufwies als das Schweröl“, so Öder. Insgesamt stellten die Forscher fest, dass die Diesel-Abgase wichtige zelluläre Stoffwechselwege, wie den Energiestoffwechsel, den Aufbau von Proteinen, Chromatinmodifikationen (chemische Veränderungen der DNA, die die Aktivität der Gene beeinflussen können) sowie zelluläre Transportprozesse beeinträchtigten. Dabei entdeckten sie sowohl Veränderungen bei der Aktivierung der jeweiligen Gene als auch bei Konzentrationen von wichtigen Proteinen und Stoffwechselprodukten. In künftigen Studien wollen die Wissenschaftler vor allem die Rolle des Rußes der Dieselabgase genauer klären.

„Als praktische Maßnahme empfehlen wir weiterhin, die Emissionen von Feinstäuben aus Schiffsabgasen - unabhängig vom verwendeten Kraftstoff und analog zum Straßenverkehr - durch den Einbau von Abgasfiltern zu reduzieren“, rät Studienleiter Zimmermann und warnt: „Die bisher ergriffene Maßnahme zur Verminderung von Abgasen, nämlich Schweröl durch Dieselkraftstoff (Marine Gas Oil, MGO) zuersetzen, könnte sich nach unseren Ergebnissen als nicht ausreichend erweisen, um akute Gesundheitseffekte zu verringern.“

Originalpublikation: Oeder, S. et al. (2015). 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 ONE, Volume 10, e0126536

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