Einfluss von veränderten pH-Werten auf die Partikeltransportgeschwindigkeit und Zilienschlagfrequenz des Trachealepithels der Maus

Der extrazelluläre pH-Wert beeinflusst direkt die reinigende Funktion des Flimmerepithels der unteren Atemwege. Durch die mukoziliäre Clearance wird der Organismus vor pathogenen Keimen und Noxen geschützt. Pathophysiologische Prozesse können zu einem Ungleichgewicht des Säure-Basen-Haushaltes führen, was die Funktion des trachealen Flimmerepithels beeinflusst. Die vorliegende Arbeit untersuchte mit In-Vitro-Mikroskopie, inwiefern saure bzw. basische pH-Werte einen Einfluss auf den ziliären Transport in der Trachea der Maus haben. Die Veränderungen der pH-Werte wurden durch Austausch der jeweiligen Pufferlösungen unter Zuhilfenahme einer Micro-Perfusions-Pumpe erreicht. Durch die Pumpe wurden keine auf die Zilien einwirkenden Scherkräfte entwickelt, die die PTG oder ZSF hätten beeinflussen können. Des Weiteren wurde untersucht, ob die Effekte der pH-Wertänderung reversibel waren. Durch Messung der PTG und der ZSF der Trachea in gepufferten Lösungen konnte gezeigt werden, dass saure pH-Werte im Bereich von 5,0 und 6,0 einen negativen Effekt, im Sinne einer Verlangsamung, auf die PTG und die ZSF hatten. Vergleichend dazu konnte im basischen pH-Bereich bei 8,0 eine Zunahme von PTG und ZSF verzeichnet werden. Sowohl die Effekte im sauren als auch im basischen Bereich waren bei Wiederherstellung des physiologischen pH-Wertes reversibel. Durch Blockade des Natrium-Protonen-Austauschers mit Amilorid oder des Chlorid-Bikarbonat-Austauschers durch DiDs wurde die Regulation des intrazellulären pH-Werts über die veränderte Funktion des Flimmerepithels überprüft. Bei Hemmung des Natrium-Protonen-Austauschers kam es beim Wechsel von pH-Wert 5,0 auf 7,4 zu einer Reduktion der Beschleunigung und einer deutlich langsameren Regeneration der PTG. Ein direkt die PTG reduzierender Effekt durch Amilorid konnte nicht dargestellt werden. Bei der Inhibition des Chlorid-Bikarbonat-Austauschers in Kombination mit NH4Cl in Pufferlösung pH 7,4 konnten keine signifikanten Veränderungen der ZSF registriert werden. Ein Ungleichgewicht im Säure-Basen Haushalt hat sowohl Auswirkungen auf die PTG als auch auf die ZSF. Während ein erhöhter pH-Wert eine Zunahme von PTG und ZSF zur Folge hat, führt ein erniedrigter pH-Wert zu deren Abnahme.