Experimental Exposure to Air Pollutants and Sympathetic Nerve Activity in Human Subjects
Final Report Abstract
Luftverschmutzung ist weltweit an 13. Stelle der Ursachen für Sterblichkeit, hauptsächlich aufgrund kardiovaskulärer Übersterblichkeit. Die Aktivierung des sympathischen Nervensystems könnte dabei eine Rolle spielen, da das kardiovaskuläre Risiko nach Exposition rasch ansteigt und Änderungen der Herzfrequenz-Variabilität beobachtet wurden. Wir prüften die Hypothese, dass die Exposition mit ultrafeinen Partikeln das sympathische Nervensystem beim Menschen aktiviert und dass eine durch Ozon vermittelte Atemwegsentzündung diese autonome Fehlregulation weiter verstärkt. Die Probanden wurden randomisiert, doppelblind und im Cross-Over-Design reiner Luft, ultrafeinen Partikeln oder ultrafeinen Partikeln und Ozon exponiert. Die Kombination von Ozon und ultrafeinen Partikeln, aber nicht ultrafeine Partikel alleine, bewirkte einen signifikanten Anstieg der Neutrophilen im Sputum und der zirkulierenden Leukozyten. Wir konnten keine signifikanten Wirkungen auf Blutdruck, Herzfrequenz oder Indizes der parasympathischen Herzfrequenz- Kontrolle feststellen. Die Muskelsympathikusnervenaktivitäten nach Exposition mit reiner Luft, ultrafeinen Partikeln und der Kombination aus ultrafeinen Partikeln und Ozon sowohl unter Ruhebedingungen als auch bei sympathischer Stimulation. Wir haben jedoch einen verringerten Abbau von Noradrenalin zu dessen hauptsächlichem Metaboliten Dihydroxyphenylglycol verzeichnet. Diese Beobachtung spricht für eine Verringerung der Wiederaufnahme von Noradrenalin durch den Noradrenalin-Transporter und den anschließenden enzymatischen Abbau. Noradrenalin-Transporter werden im Lungenendothel exprimiert und könnten durch den Entzündungsprozess funktionell beeinträchtigt sein. Unsere Daten legen nahe, dass eine wohldefinierte Schadstoffbelastung unter streng kontrollierten Umgebungsbedingungen in Kombination mit avancierter Phänotypisierung von Probanden geeignet ist, Hypothesen zu bestätigen oder zu verwerfen, die in großangelegten epidemiologischen Studien gewonnen wurden und mechanistisches Verständnis zu erlangen. Unsere Studie konnte nicht bestätigen, dass kurzzeitige Schadstoffexposition die Balance zwischen sympathischer und parasympathischer kardiovaskulärer Regulation beeinflusst. Dem bisher unbekannten Effekt auf den Katecholamin-Haushalt, der auch unter anderen Umständen bei pulmonalen Entzündungen auftreten könnte, sollte weiter nachgegangen werden.
Publications
- Inflammatory response to the exposure with ultra-fine particles and ozone. ERS International Congress 2016, London, UK
Holz O., Heusser K, Gaida A, Allers M, Zimmermann S, Müller M, Schichardt S, Schindler C, Tank J, Jordan J, Hohlfeld J
(See online at https://dx.doi.org/10.1183/13993003.congress-2016.PA1836) - Influences of experimental air pollution on human sympathetic nerve traffic: A double blind, randomized, twofold crossover study. 27th International Symposium on the Autonomic Nervous System, San Diego, USA
Heusser K, Tank J, Holz O, May M, Brinkmann J, Diedrich A, Framke T, Koch A, Grosshennig A, Sweep FCG, Koch W, Krug N, Jordan J, Hohlfeld JM
- Influences of Experimental Air Pollution on Human Sympathetic Nerve Traffic and Norepinephrine Metabolism: A Double Blind, Randomized, Twofold Crossover Study. Experimental Biology meeting 2017; Chicago, USA
Tank J, Heusser K, Holz O, May M, Brinkmann J, Diedrich A, Framke T, Koch A, Grosshennig A, Sweep FCG, Koch W, Krug N, Jordan J, Hohlfeld JM
