Das Atmungssystem hat ausgeklügelte, mehrschichtige Abwehr gegen eingeatmete Partikel. Die Wirksamkeit hängt von Partikelgröße, Konzentration und Wirtsfaktoren ab.
Abwehrschichten
- Nasenfiltration: Vibrissae (Haare) fangen >10 µm; turbulenter Ablagerung 5–10 µm in den Nasenmuscheln
- Mukoziliäre Treppe: Trachea/Bronchien ausgekleidet mit pseudostratifiziertem ziliärem Epithel + Schleim (Gel- und Sol-Schichten). Zilien schlagen 10–20 Hz → bewegen Schleim kranial mit 5–20 mm/min. Partikel 2–10 µm gefangen
- Atemwegsgeometrie: Gabelungen verursachen inertiale Impaktion von 1–5 µm Partikeln
- Alveoläre Makrophagen: Primäre Abwehr für <2,5 µm (respirable) Partikel. Phagozytieren, migrieren zu Bronchiolen → ausgehustet oder geschluckt. Geben Zytokine (IL-1, TNF) ab → Entzündung
- Reflexe: Niesen (nasal), Husten (tracheobronchial) — vertreiben Reizstoffe
- Bronchokonstriktion: Vagaler Reflex verengt Atemwege, reduziert Penetration
- Immunologisch: sIgA (mukösal), IgG (Transsudat), dendritische Zellen → adaptive Immunität
- Antioxidantien: Glutathion, Harnsäure, Ascorbat in der epithelialen Flüssigkeit neutralisieren oxidativen Stress von Partikeln
Partikelgröße bestimmt das Schicksal
- >10 µm: Nasal/pharyngeal (inhalierbar)
- 2,5–10 µm: Tracheobronchial (thorakal)
- <2,5 µm (PM2,5): Alveolär (respirable) — tiefste Penetration, systemische Absorption
- <0,1 µm (ultrafin): Diffundieren ins Interstitium, Kreislauf, Gehirn (via Nervus olfactorius)
Wenn die Abwehr versagt
- Überlastung: Staubstürme, berufliche Exposition (Silizium, Kohle, Asbest, Baumwolle)
- Beeinträchtigte Clearance: Rauchen (ziliäre Paralyse), CF, PCD, unbewegliche Zilien
- Toxische Partikel: Kristallines Silizium → Silikose (Makrophagenlyse → Fibrose); Asbest → Asbestose, Mesotheliom; Beryllium → granulomatöse Erkrankung
- Chronische Entzündung: COPD, Asthmaexazerbation, Lungenkarzinom
Schutzstrategien
- Ingenieurskontrollen (Belüftung, Nassunterdrückung)
- Atemschutzmasken (N95, P100, powerede air-purifying respirators)
- Medizinische Überwachung exponierter Arbeiter
- Raucherentwöhnung (synergistischer Schaden)
Lungen verarbeiten ~10.000 L Luft täglich. Abwehr ist robust, aber nicht unverwundbar.
