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Charakterisierung der endotoxinbedingten proinflammatorischen Aktivität von Bioaerosolen aus Tierställen (2009)

Art

Hochschulschrift

Autor

Eckardt, Kathrin (WE 10)

Quelle

Berlin: Mensch und Buch Verlag, 2009 — V, 110 Seiten

ISBN: 978-3-86664-583-7

Verweise

URL (Volltext): https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/6829

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Abstract / Zusammenfassung

Bioaerosole in Nutztierställen stellen ein komplexes Gemisch verschiedenster luftgetragener Stoffe organischer Herkunft dar, die beim Menschen und aufgestallten Tieren gesundheitliche Beeinträchtigungen vor allem aufgrund ihrer infektiösen, allergie- und entzündungsauslösenden Potenz hervorrufen können. Endotoxine als Zellwandbestandteil gramnegativer Bakterien stellen hierbei die bedeutendste proinflammatorisch aktiv wirkende Bioaerosolkomponente dar, deren entzündungsauslösendes Potential es in der vorliegenden Arbeit genauer zu charakterisieren galt. Ziel der Untersuchungen war zum einen die Differenzierung zwischen endotoxinbedingter und nicht-endotoxinbedingter proinflammatorischer Aktivität von Bioaerosolproben aus Tierställen und zum anderen die Untersuchung, wie die Endotoxine bzw. proinflammatorisch aktiven Substanzen in Abhängigkeit vom aerodynamischen Durchmesser der Staubpartikel verteilt sind. Hierzu wurde ein semiquantitativer humaner Vollbluttest angewendet, bei dem das proinflammatorische Potential der untersuchten Bioaerosolfraktionen (einatembarer Staub, PM10) mit und ohne Zusatz von Polymyxin B, einem potenten Endotoxininhibitor, mittels immunologischer Standardverfahren (ELISA) ermittelt wurde. Zum Vergleich wurde ein Limulus-Amöbozyten-Lysat (LAL)-Test zur Bestimmung der Endotoxinkonzentration in den Bioaerosolproben angewendet.
Die Untersuchungen zeigten, dass durch den Zusatz von Polymyxin B die proinflammatorische Aktivität der Bioaerosolproben und potentieller Bioaerosolquellen, wie Kot, Futter und Einstreu, im Mittel um 85% reduziert wurde. Die Endotoxine stellen somit die sowohl qualtitativ als auch quantitativ bedeutendste proinflammatorisch aktive Bioaerosolkomponente dar.
Eine signifikante Korrelation zwischen der endotoxischen Aktivität im LAL-Test und der gesamt-proinflammatorischen Aktivität im Vollbluttest (r=0,817, α=0,01) zeigte, dass der LAL-Test, obwohl er nur die Endotoxine erfasst, auch zur Charakterisierung des gesamt-proinflammatorischen Potentials von Bioaerosolproben aus Tierställen genutzt werden kann.
Somit stellt der LAL-Test unter Berücksichtigung von Zeit-, Arbeits- und Materialaufwand zurzeit die schnellere und einfacher handhabbare Methode im Vergleich zum Vollbluttest dar, um die Belastung mit proinflammatorischen Stoffen in der Luft von Tierställen zu beschreiben.
Wichtig für die Anwendung beider Testsysteme sind auf jeden Fall standardisierte Bedingungen, wie Sammelmethodik (definierte Messgeräte, Sammelzeit, Filtergröße etc.) und die Durchführung des Tests unter festgelegten, wiederholbaren Konditionen.
Zwischen der Staub- und der Endotoxinkonzentration der Bioaerosolproben konnte ebenfalls ein Zusammenhang festgestellt werden (r=0,949, α=0,01). Das heißt, je höher die Staubkonzentration der untersuchten Proben war, umso höher war auch die jeweilige Endotoxinkonzentration. Die Endotoxine scheinen also in der Luft von Tierställen vorrangig an Partikel gebunden zu sein, was auch schon mehrfach in der Literatur bestätigt wurde.
Bezüglich der Verteilung der proinflammatorischen bzw. endotoxischen Aktivität in Abhängigkeit vom aerodynamischen Durchmesser der Staubpartikel konnte festgestellt werden, dass die proinflammatorischen Substanzen bzw. die Endotoxine relativ gleichmäßig in beiden untersuchten Staubfraktionen (einatembare Staubfraktion, PM10-Staubfraktion) verteilt waren. In zukünftigen Untersuchungen sollte geklärt werden, wie sich die Verteilung der Endotoxine in weiteren Staubfraktionen aus Tierställen, wie PM2.5 und PM1.0 darstellt.
Eine Untersuchung potentieller Bioaerosolquellen, wie Kot, Futter und Einstreu, zeigte, dass der Kot der Tiere nachweislich eine der stärksten Quellen für luftgetragene Endotoxine darstellt. So dürften vor allem Maßnahmen, die eine Aerosolbildung aus kothaltigen Substanzen in Tierställen reduzieren, wie Überspülen des Kotstapels oder Kotbandes mit dem Abluftstrom, weiterhin Maßnahmen zur Staubbindung in der Stallluft (z.B. mit Wasser- oder Ölsprühsystemen) und eine optimierte Lüftungskontrolle einen effektiven Beitrag zur Verbesserung der Stallluftqualität liefern.