DNS schädigende Eigenschaften von Zementpartikeln auf primäre Oropharyngealzellen bei Personen mit Malignomen der oberen Atemwege

Bauarbeiter sind auf der ganzen Welt bei der Herstellung und Verarbeitung von Zement dessen Staub ausgesetzt. Diese feinen Partikel (0.1 – 200 mym) sind in der Lage durch Inhalation in die oberen Atemwege und die Lunge zu gelangen und können hierdurch eine Vielzahl von verschiedenen Symptomen, wie z.B. Pneumopathien, Granulome, Bronchialasthma, Husten, Emphyseme und Fibrosen verursachen. In einer epidemiologischen Fall-Kontroll Studie aus dem Rhein-Neckar-Kreis konnte ein Zusammenhang zwischen der Exposition gegenüber Zementpartikeln und Effekten im Bereich der oberen Atemwege mit der Folge von Atemwegsobstruktionen und der Entwicklung von Tumoren im Kopf-Hals-Bereich bei Bauarbeitern nachgewiesen werden. Zudem steigt das Risiko für Larynx-Karzinome von Zementarbeitern mit Tabak- und Alkoholkonsum. Diese Ergebnisse gaben Anlass, um in der hier durchgeführten Untersuchung Biopsieproben von insgesamt 55 Patienten mit und ohne Larynx-Pharynx-Karzinom hinsichtlich ihrer Reaktion auf die Belastung mit Zementstaub zu testen. Die Fähigkeit von zwei repräsentativen Zementstäuben (1 – 2.5 mym im Durchmesser) DNA zu schädigen, wurde an humanen primären Oropharyngealmukosazellen mit Hilfe der Einzelzell-Gel-Elektrophorese (Comet Assay) untersucht. Um die Validität des Testsystems zu demonstrieren wurde das bekannte gentoxische Karzinogen Benzo[a]pyren (B[a]P) als Positivkontrolle, Dörentruper Quarz (DQ 12) als positive Partikelkontrolle und Titandioxid (TiO2) als negative Partikelkontrolle gewählt. Die Exposition der Biopsieproben mit B[a]P und Quarz führte in allen 55 Fällen zu einem signifikanten Anstieg des DNA Schadens (P < 0.05). Die Belastung der primären Zellen mit den Zementstäuben, genannt H1 und G (beide in Konzentrationen von 200 myg/cm²), verursachte ebenfalls eine signifikante DNA-Migration, für Zement H1 in 77 % der Proben und für Zement G in 48 % der Proben. Zellproben von Patienten mit und ohne Tumor zeigten keine signifikanten Unterschiede beim Ausmaß des DNA Schadens. Die in dieser Untersuchung gefundenen positiven Effekte von Zementstäuben auf humane primäre Mukosazellen lassen darauf schließen, dass diese Eigenschaften besitzen, um DNA zu schädigen.All over the world construction workers are exposed to cement dust during the mining of raw materials for cement production, or when using cement in the construction industry. The fine particles (0.01 - 200 mym, mean 1 - 50 mym) enter the upper respiratory tract by inhalation and, depending on the length of occupational exposure, may trigger a range of pathological symptoms and diseases, e.g. pneumopathys, granulomas and cough, as well as other conditions such as chronic obstructive pulmonary disease and bronchial asthma. A German epidemiological study found a correlation between squamous cell carcinoma of the larynx and exposure to cement dust. Furthermore, the relative risk of cement workers developing carcinoma of the larynx increased with smoking habit. In this context, it was necessary to investigate individual sensitivities of biopsy samples from patients with and without tumours of the oropharynx in respect of DNA damage after cement dust exposure. In this study DNA damage of two representative cement dusts (1 - 2.5 mym in diameter) was investigated in human primary epithelial oropharyngeal mucosa cells using single cell gel electrophoresis (Comet assay). The validity of the test system was demonstrated by using the known carcinogen and genotoxic agent benzo[a]pyrene (BaP) as a reference, quartz DQ12 as a positive particle control and titanium dioxide (TiO2) as a negative particle control. In all biopsy samples BaP and quartz led to a significant increase of DNA damage. Exposure of the primary cells in vitro to the cement dusts coded as H1 and G (both at concentrations of 200 myg/cm²) causes significant DNA migration (P