Histologische und elektronenmikroskopische Untersuchungen der Lunge nach Inhalation von Titandioxid-Nanopartikeln bzw. -Feinpartikeln bei der Ratte
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Gießen
DVG-Service
2011
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I. INHALTSVERZEICHNIS
I. INHALTSVERZEICHNIS I
II. LISTE DER ABKUERZUNGEN V
III. LISTE DER ABBILDUNGEN VII
IV. LISTE DER TABELLEN X
1. EINLEITUNG 1
1.1. FEINSTAUBPROBLEMATIK 1
1.2. TITANDIOXID 3
1.3. STEREOLOGISCHE METHODIK 4
1.4. ZIELSETZUNG DIESER ARBEIT 5
2. LITERATURUEBERSICHT 6
2.1. DEFINITIONEN UND BEGRIFFSERKLAERUNGEN 6
2.2. EIGENSCHAFTEN UND EINSATZGEBIETE VON TIUE2 8
2.2.1. PHYSIKALISCHE UND CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN 8
2.2.2. EINSATZGEBIETE VON TIC 2 9
2.3. TOXIZITAET VON TIO 2 11
2.3.1. REAKTIONEN AUF DIE INHALATION VON TIU2 11
2.3.2. REAKTION AUF DIE INTRATRACHEALE INSTILLATION VON TIUE2 13
2.3.3. REAKTION AUF ANDERWEITIGE AUFNAHME- UND APPLIKATIONSARTEN 14
2.3.4. ERGEBNISSE VON IN WFRO-STUDIEN 17
2.3.5. PRODUKTION REAKTIVER SAUERSTOFFSPEZIES (ROS) 19
2.3.6. EINFLUSS DER PARTIKELGROELIE 20
2.3.7. EINFLUSS DER KRISTALLSTRUKTUR 22
2.3.8. EINFLUSS DER OBERFLAECHENBESCHAFFENHEITEN 23
2.3.9. TRANSLOKATION DER TIO 2-PARTIKEL 24
2.3.10. ART DER AUFNAHME VON TIC 2-NANOPARTIKELN IN ZELLEN 25
2.4. BEDEUTUNG DER AUSFUEHRLICHEN CHARAKTERISIERUNG DER PARTIKEL 26
2.5. LUNGENUEBERLADUNG MIT PARTIKELN 27
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1013841204
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
2.6. STEREOLOGIE 28
2.6.1. ZIELSETZUNG DER STEREOLOGIE 28
2.6.2. DURCHFUEHRUNG EINER STEREOLOGISCHEN AUSWERTUNG 28
2.6.3. UEBERSICHT UEBER DIE CASCADE PROCEDURE 29
2.6.4. QUANTIFIZIERUNG DER PARTIKELDEPOSITION 31
3. MATERIAL UND METHODEN 32
3.1. INHALATIONSVERSUCH 32
3.1.1. GRUPPENEINTEILUNG UND EXPOSITIONSDOSEN 32
3.1.2. CHARAKTERISIERUNG DER TIO 2-PARTIKEL 35
3.1.3. HALTUNG UND VERSORGUNG DER TIERE 38
3.1.4. DURCHFUEHRUNG DER EXPOSITION 38
3.2. AUFARBEITUNG DER LUNGE FUER DIE STEREOLOGISCHE AUSWERTUNG 41
3.2.1. FIXIERUNG UND ENTNAHME DER LUNGE 41
3.2.2. BESTIMMUNG DES LUNGENVOLUMENS 41
3.2.3. STEREOLOGISCHE PROBENENTNAHME 42
3.2.4. AUFARBEITUNG DER LUNGEN FUER DIE ELEKTRONENMIKROSKOPIE 44
3.2.5. HERSTELLUNG VON SEMIDUENNSCHNITTEN 45
3.2.6. HERSTELLUNG VON ULTRADUENNSCHNITTEN 45
3.3. HISTOLOGIE 46
3.4. IMMUNHISTOCHEMIE 47
3.5. AUSWERTUNG MITTELS STEREOLOGISCHER METHODEN 49
3.5.1. FUNKTIONSWEISE DES STEPANIZERS 49
3.5.2. LICHTMIKROSKOPISCHE AUSWERTUNG DER SEMIDUENNSCHNITTE 51
3.5.3. ELEKTRONENMIKROSKOPISCHE AUSWERTUNG 54
3.5.4. BERECHNUNG VON RELATIVEM DEPOSITIONSINDEX UND X 2-WERTE 55
3.6. ERMITTLUNG DES ANTEILS DER ALVEOLARMAKROPHAGEN AM LUNGENSEPTUM 58
3.7. ENTZUENDUNGSZELLZAHLEN 58
3.8. ENERGIEDISPERSIVE ROENTGENSPEKTROSKOPIE (EDX) 59
3.9. STATISTISCHE AUSWERTUNG 59
IMAGE 3
4. ERGEBNISSE 60
4.1. MAKROSKOPIE 60
4.2. LUNGENVOLUMEN 62
4.3. HISTOLOGIE 64
4.3.1. PATHOHISTOLOGISCHE VERAENDERUNGEN 64
4.3.2. AUSSEHEN DER PARTIKEL BZW. PARTIKELAGGLOMERATE 65
4.3.3. VERAENDERUNGEN MIT ZUNEHMENDER RECOVERY-ZEIT 65
4.4. IMMUNHISTOCHEMIE 70
4.5. MORPHOLOGISCHE, ELEKTRONENMIKROSKOPISCHE ERGEBNISSE 73
4.5.1. MORPHOLOGIE DER PARTIKEL 73
4.5.2. TRANSLOKATION DER PARTIKEL 75
4.5.3. MORPHOLOGIE DER ZELLEN 79
4.6. STEREOLOGISCHE AUSWERTUNG 81
4.6.1. LEVEL I: LUNGENVOLUMEN 81
4.6.2. LEVEL II: ANTEIL VON PARENCHYM UND NICHT-PARENCHYM AN DER LUNGE
81
4.6.3. LEVEL III: ANTEIL VON ALVEOLARLUMEN UND SEPTUM AN DER LUNGE 82
4.6.4. LEVEL IV: ANTEIL DER ZELLKOMPARTIMENTE AN DER LUNGE 84
4.7. RELATIVE DEPOSITIONSINDIZES UND X 2-WERTE 92
4.7.1. RELATIVE DEPOSITIONSINDIZES NACH 3 TAGEN RECOVERY 93
4.7.2. RELATIVE DEPOSITIONSINDIZES NACH 28 TAGEN RECOVERY 95
4.7.3. RELATIVE DEPOSITIONSINDIZES NACH 90 TAGEN RECOVERY 99
4.8. ANTEIL DER ALVEOLARMAKROPHAGEN AM LUNGENSEPTUM 102
4.9. ENTZUENDUNGSZELLZAHLEN 103
4.9.1. THROMBOZYTEN 103
4.9.2. LYMPHOZYTEN 105
4.9.3. SONSTIGE ENTZUENDUNGSZELLEN 107
4.10. ENERGIEDISPERSIVE ROENTGEN-ANALYSE (EDX) 109
5. DISKUSSION 113
5.1. MAKROSKOPISCH SICHTBARE VERAENDERUNGEN 114
IMAGE 4
IV
5.2. PATHOHISTOLOGISCHE VERAENDERUNGEN 116
5.3. VERAENDERUNG DES LUNGENVOLUMENS 121
5.4. ELEKTRONENMIKROSKOPISCH NACHWEISBARE VERAENDERUNGEN 123
5.4.1. LOKALISATION DER PARTIKEL UND VERAENDERUNGEN AUF ZELLULAERER EBENE.
123
5.4.2. ZELLULAERE DEGENERATION UND MOEGLICHE MECHANISMEN 128
5.4.3. MECHANISMEN DER PARTIKELAUFNAHME UND TRANSLOKATIONSVERHALTEN. 131
5.4.4. SUBZELLULAERE TRANSLOKATION UND MORPHOLOGIE DER ZELLORGANELLEN 137
5.5. STEREOLOGISCHE AUSWERTUNG: VERAENDERUNG DER LUNGENANTEILE 141
5.5.1. ANTEIL PARENCHYM UND NICHT-PARENCHYM AN DER LUNGE 141
5.5.2. ANTEIL SEPTUM UND ALVEOLARLUMEN AN DER LUNGE 142
5.5.3. VERAENDERUNGEN IM VOLUMENANTEIL DER ZELLKOMPARTIMENTE 143
5.6. RELATIVER DEPOSITIONSINDEX UND X 2-WERTE 153
5.7. MAKROPHAGENANTEIL 156
5.8. ENTZUENDUNGSZELLZAHLEN 160
5.9. SCHLUSSBETRACHTUNG 163
6. ZUSAMMENFASSUNG 164
7. SUMMARY 167
8. LITERATURVERZEICHNIS 170
9. ANHANG I 190
9.1. PUFFER UND LOESUNGEN 190
9.2. EPONMISCHUNGEN 192
9.3. HISTOLOGIE 192
9.4. IMMUNHISTOCHEMIE 194
10. ANHANG II: BEZUGSQUELLEN UND HERSTELLERANGABEN 196
11. ANHANG III: ERGEBNISSE 201
11.1. LUNGENVOLUMINA 201
11.2. HISTOLOGIE 202
11.3. RELATIVE DEPOSITIONSINDIZES UND X 2-WERTE 203
12. DANKSAGUNG 209
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