Bestimmung der Atemwegsdimensionen mittels Aerosolmorphometrie an der Ratte

Die nichtinvasive Bestimmung von strukturellen Lungenveränderungen mittels monodisperser Aerosole hat sich in der experimentellen Pneumologie und in toxikologischen Studien etabliert. Bisher verfügbare Systeme haben diesen Ansatz jedoch auf große Lungen wie die des Menschen und größerer Säuger beschränkt. Aktuelle Studien zum genetischen Einfluss auf die Lungenfunktion, wie z.B. in der „German Mouse Clinic“, machen es wünschenswert, entsprechende Untersuchungen auch bei der Maus durchführen zu können. In einem ersten Schritt wurde zunächst ein System für die Ratte entwickelt, deren etwa zehnfach größeres Lungenvolumen nicht ganz so extreme technische Anforderungen wie das der Maus stellt. Analog zum Vorgehen beim Hund (Schulz et al. JAP 1994) wurden zur Bestimmung der Atemwegsdimensionen bei 90 Tage alten narkotisierten Ratten monodisperse, 0,9µm große Sebakatpartikel eingesetzt. Die Aerosolkonzentration wurde mittels eines neu entwickelten Aerosolphotometers während der In- und Exhalation kontinuierlich aufgezeichnet. Aus der Abnahme der exhalierten Partikelmenge als Funktion einer zunehmenden endinspiratorischen Atempause wurden die Atemwegsdimensionen abgeleitet. Die totale Lungenkapazität betrug bei den 400±47g schweren Tieren 14,3±2,1ml (SD), die funktionelle Residualkapazität 3,1±0,7ml und das Fowler-Totraumvolumen 1,34±0,11ml. Ein typischer Verlauf der Atemwegsdurchmesser als Funktion der Lungentiefe ist in der Abbildung dargestellt. In einer dem Totraumvolumen entsprechenden Lungentiefe lagen die Durchmesser bei 0,71±0,22mm, in der Peripherie bei 0,17±0,04mm. Die Daten zeigen gute Übereinstimmung mit dem von Yeh und Harkema publizierten Modell, allerdings ist der Übergang von der konduktiven in die gasaustauschende Zone, wie bei Mensch und Hund, mit der Aerosolmorphometrie weniger scharf ausgebildet, was auf funktionelle Inhomogenitäten und morphologische Asymmetrien zurückzuführen ist.

Diese Studie wurde durch das Nationale Genomforschungsnetzwerk (NGFN –01GR0103) und das National Institute of Health, USA, (R01 HL070542–01A1) unterstützt.