Geschwindigkeitsmessung der durch Zilien in der Maus Trachea induzierten Strömung

• Published in: Pneumologie
• Main Authors: Hussong, J, Faulhammer, P, Noreikat, K, Kummer, W, Sharp, KV, Lindken, R, Westerweel, J
• Format: Conference Proceeding
• Language: German
• Published: 09.02.2009
• ISSN: 0934-8387; 1438-8790
• DOI: 10.1055/s-0029-1202403

Einleitung: Tracheazilien sind 5–10µm lange aktiv schlagende Zellfortsätze, die Sekret und Schmutzstoffe aus der Luftröhre transportieren. Die Interaktion des Mukus-, des Partikel- und des peripheren Fluidtransportes ist bis heute Gegenstand der Forschung. Erste in vivo µPIV Messungen an einer Maustrachea geben Aufschluss über die zeitlich gemittelten Fluid- und Partikeltransportgeschwindigkeiten. Gewebe parallele Geschwindigkeitsverteilungen lassen einen Zusammenhang zwischen Zilienzellen Verteilungsdichte und induziertem Fluidtransport erkennen. Methoden: Nach der Entnahme wird die Trachea in einer mit Sylgard gefüllten Petrischale fixiert und in HEPES-Ringer Puffer bei einer konstanten Temperatur von 30 Grad gehalten. Durch die Zugabe von zwei verschiedenen Partikeln werden die Zilien induzierte Strömung und der Partikeltransport visualisiert. Das verwendete µPIV Messverfahren basiert darauf, Geschwindigkeitsfelder durch die Verschiebung von Partikelgruppen zweier aufeinander folgender Bildaufnahmen zu berechnen. Ergebnisse: Der Zilienschlag bewirkt auch ohne Mukus einen gerichteten Flüssigkeitstransport. Der gemessene Partikeltransport war bei verschiedenen Zilienschlagfrequenzen im zeitlichen Mittel langsamer als der Fluidtransport. Die zeitlich gemittelten Geschwindigkeitsprofile wurden über einzelnen Flimmerzellen bestimmt. Es ergaben sich mit wachsendem Gewebeabstand linear abfallende Geschwindigkeitsprofile. Ein Vergleich der induzierten Geschwindigkeitszunahmen in Messebenen parallel zur Gewebewand oberhalb von Flimmerzellgruppierungen zeigt, dass eine Proportionalität zur Anzahl der zusammen liegenden Zilienzellen besteht. Diskussion: Niedrigere Partikeltransportgeschwindigkeiten deuten darauf hin, dass der Zilienschlag darauf optimiert ist, eine Fluidströmung zu induzieren. Das Zilien umgebende Fluid spielt somit eine entscheidende Rolle beim Reinigungsvorgang der Trachea. Die Messung der Geschwindigkeitsverteilung in Ebenen unterschiedlichen Wandabstands zeigte, dass eine zilieninduzierte Strömung auch noch in einem Absand zur Gewebewand von 75µm aufrecht erhalten bleibt. Der Zusammenhang zwischen Fluidtransportgeschwindigkeit und Zilienzellen Verteilungsdichte weist darauf hin, dass sich höhere Transportgeschwindigkeiten durch erhöhte Zelldichten erzielen lassen. Weitere Untersuchungen sollen das Aufstellen einer statistisch belegten, empirischen Gesetzmäßigkeit erlauben.