Nanopartikel lassen Zellen alt aussehen

Beobachtet wurden an Fadenwürmern, dass Nanopartikel in Zellen eindringen, Proteinverklumpungen auslösen und offenbar ein vorzeitiges Altern verursachen können

Nanopartikel tauchen in immer mehr Produkten, auch in Zahnpasta, Sonnencremes, Lebensmitteln und Kleidung auf, gleichzeitig ist unklar, ob sie eine Gefährdung für die Menschen sein können. Bei Tieren können Nanopartikel, wenn sie in den Körper gelangen, zu Entzündungen führen, auch Zellen können geschädigt werden. Und Nanopartikel gelangen auch als Feinstaub in die Luft oder ins Wasser, wo sie Mikroorganismen schädigen können.

Neurowissenschaftlerinnen des Leibniz Instituts für umweltmedizinische Forschung an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf haben unter der Leitung von Prof. Anna von Mikecz nun einmal im Detail an Fadenwürmern untersucht, wie Nanopartikel in den Körper eindringen und welche Schäden sie dort anrichten können.

Der winzige, 1 mm lange Fadenwurm C. elegans, der aus gerade einmal 959 Zellen besteht, ist ein beliebtes Tiermodell, was sich auch schon daran zeigt, dass sein Genom 1998 als erstes von allen Organismen vollständig sequenziert worden war (Der erste Mehrzeller genetisch erfasst). Mit mehr als 20.000 Genen hat er immerhin mindestens die Hälfte der Gene eines Menschen, wenn nicht fast genau so viele (Nicht viel mehr als der Wurm C. elegans). Um zu testen, welche Folgen Nanoteilchen, die aufgrund ihrer Kleinheit über die Haut oder über die Atemwege in den Blutkreislauf gelangen und sich im ganzen Körper verteilen können, auf den Körper haben, markierten die Wissenschaftlerinnen Nanopartikel aus Siliziumdioxid, wie sie in der Zeitschrift ACS Nano schreiben.

Mittels der Fluoreszenz-Markierung konnten die Nanopartikel, die unter das Futter gemischt worden waren, in den lebenden Fadenwürmern mittels der Lasermikrospie bis hin zu einzelnen Zellen verfolgt werden. Aufgenommen wurden sie über das Maul, wodurch sie in das Verdauungssystem gelangten, sowie über die Vulva, wodurch sie ins Reproduktionssystem eindrangen. In Zellen der Vulva und der Darmschleimhaut verteilten sie sich im Zytoplasma und im Zellkern. Nach den Wissenschaftlerinnen wurden dadurch amyloide Proteinverklumpungen verursacht, die man normalerweise in alten Würmern beobachtet. Zudem verlangsamte sich offenbar durch die Aufnahme der Nanopartikel auch die Nahrungsaufnahme bei den Fadenwürmern, wie dies auch im Alter der Fall ist. Vorzeitiges Altern ließ sich in den Fortpflanzungsorganen und im Fortpflanzungsverhalten feststellen.

Die Wissenschaftlerinnen vermuten, dass das vorzeitigen Altern auf die Proteinverklumpungen zurückgeführt werden kann, die durch das Eindringen der Nanopartikel aus Siliziumoxid in die Zellen entstehen, und dass vor allem neuromuskuläre Vorgänge betroffen sind. Bei Polystyrol oder bei Nanosilber ließ sich dies jedoch nicht beobachten. Interessant sind die Ergebnisse deswegen, weil der Fadenwurm ein dem Menschen ähnliches, wenn auch mit 302 Zellen äußerst einfaches Nervensystem besitzt, an dem sich aber die molekularen Veränderungen, die das Eindringen von Nanopartikeln verursacht, untersuchen lassen.