Wirkung von NO2 im MAK-bereich auf atemmechanik und bronchiale acetylcholinempfindfchkeit bei normalpersonen

  • M. Beil
  • W. T. Ulmer
Article

Zusammenfassung

In einer Klimakammer wurden unter konstanten Temperatur-und Feuchtigkeitsbedingungen 16 gesunde Versuchspersonen mit O (= Kontrolle), 1 (= 1,8 mg/m3), 2,5 (= 4,5 mg/m3), 5 (= 9 mg/m3) and 7,5 (= 13,5 mg/m3) ppm NO2 über 2 h und 8 gesunde Probanden mit 5 ppm NO2 über 14 h belastet. Erfaßt wurden der Bronchialwiderstand (Rt), das endexspiratorische Thoraxgas volumen (IGV) und der arterielle O2-(PaO2) and CO2-(PaCO2) Partialdruck sowie die Bronchialwiderstandsänderung nach Acetylcholininhalation (ΔRt nach ACH) als Maß der bronchialen Reaktionsbereitschaft gegenüber bronchokonstriktorischen Reizen.

Folgende Befunde wurden erhoben:
  1. 1.

    NO2 ≥ 2,5 ppm fahrte im Mittel zu einem signifikanten Rt-Anstieg. Für die geprüften Konzentrationen ≥ 2,5 ppm ließ sich keine eindeutige Dosis-Wir kungsrelation ermitteln.

     
  2. 2.

    Der Verlauf der Rt-Änderung unter NO2 zeigte einen initialen Gipfel, dann bis zur zeigten Belastungsstunde eine Tendenz zur Rückbildung und anschließend eine erneute ausgeprägtere Zunahme, die mit der weiteren Expositionszeit kor reliert war.

     
  3. 3.

    Das Ausmaß der individuellen Rt-Zunahme unter NO2 war signifikant mit dem vorbestehenden individuellen ΔRt nach ACH korreliert.

     
  4. 4.

    Δ Rt nach ACH nahm nach Belastung mit 7,5 ppm NO2 über 2 h and mit 5 ppm NO2 über 14 h signifikant zu, nicht nach 2-stündiger Belastung mit 2,5 und 5 ppm NO2.

     
  5. 5.

    Das mittlere IGV stieg unter NO2 ≥ 2,5 ppm an; die Steigerung war nur imspäten Verlauf der 14-stündigen Belastung mit 5 ppm NO2 statistisch signifikant.

     
  6. 6.

    PaO2 und PaCO2 zeigten unter No2 im Vergleich zum Kontrollversuch keine überzufälligen Abweichungen.

     

Es wird angenommen, daß NO2 den bronchialen Vagusreflex durch Stimulation und/oder Sensibilisierung der sensorischen Rezeptoren beeinflußt.

Schlüsselwörter

NO2 Atemwegswiderstand Acetylcholin-Überempfindlichkeit 

Effect of NO2 in workroom concentrations on respiratory mechanics and bronchial susceptibility to acetylcholine in normal persons

Summary

Sixteen healthy persons were exposed to O (= control), 1 (= 1.8 mg/m3), 2.5 (= 4.5 mg/m3), 5 (= 9 mg/m3), and 7.5 (= 13.5 mg/m3) ppm NO2 for 2 h and 8 healthy persons to 5 ppm NO2 for 14 h in an airconditioning plant. Temperature and humidity were kept constant.

We determined the airway resistance (Rt), the endexspiratory thoracic gas volume (IGV), the arterial O2- (PaO2) and CO2-(PCO2) tension, and the bronchial susceptibility to bronchoconstricting irritants by considering the increase of the Rt-value after inhalation of acetylcholine (ΔRt after ACH).

The following results were obtained:
  1. 1.

    A significant increase of mean Rt-values was observed by exposure to ≥ 2.5 ppm NO2. The concentrations ≥ 2.5 ppm tested, did not show a significant dose-response dependence.

     
  2. 2.

    The changes of the Rt-values during NO2-exposure showed an initial peak, then a decreasing tendency until the second hour, concluding with a new, more pronounced increase, which was correlated with the further time of exposure.

     
  3. 3.

    The individual amount of the increase of Rt during exposure to NO2 was significant related to the individual ΔRt after ACH.

     
  4. 4.

    ΔRt after ACH increased significantly after exposure to 7.5 ppm NO2 over 2 h and to 5 ppm NO2 over 14 h, but not after exposure to 2.5 and 5 ppm NO2 over 2 h.

     
  5. 5.

    During NO2 ≥2 2.5 ppm the mean values of IGV increased, but the augmentation was significant only in the later stages of the exposure to 5 ppm NO2 over 14 h.

     
  6. 6.

    No significant differences of PaO2 and PaCO2 were observed in relation to control.

     

We assume, that NO2 influences the bronchial vagus-reflex by stimulation and/or sensitisation of the irritant receptors.

Key-words

NO2 Airway resistance Acetylcholine-sensitivity 
This is a preview of subscription content, log in to check access.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

Literatur

  1. Bils, R.F.: Effects of nitrogen dioxide and ozone on monkey lung ultrastructure. Pneumonologie 150, 99 (1974)Google Scholar
  2. Bahlmann, A.A.: Inhalation von Nitrosegasen. Langzeitbeobachtung nach akuten Vergiftungen. Pneumonologie 150, 131 (1974)Google Scholar
  3. Colebatch, H.J.H., Olson, C.R., Nadel, J.A.: Effect of histamine, serotonin, and acetylcholine on peripheral airways. J.appl.Physiol. 21, 217 (1966)Google Scholar
  4. Douglas, J.S., Ridgway, P., Denis, M.W.: Histamine release by air pollutants. Arch.environm.Hlth 18, 627 (1969)Google Scholar
  5. Dowell, A.R., Kilburn, K.H., Pratt, P.C.: Short-term exposure to nitrogen dioxide. Arch.intern.Med. 128, 74 (1971)Google Scholar
  6. Freeman, G., Crane, S.C., Furiosi, N.J., Stephans, R.J., Evans, M.J., Moore, W.D.: Covert reduction in ventilatory surface in rats during prolonged exposure to subacute nitrogen dioxide. Amer.Rev.resp.Dis. 106, 563 (1972)Google Scholar
  7. Gokemeijer, J.D.M., De Vries, D., Crie, N.G.M.: Response of the bronchial tree to chemical stimuli. Tydschr.Inst.Mynkyg. 28, 195 (1973)Google Scholar
  8. Hine, C.H., Meyers, F.H., Wright, R.W.: Pulmonary changes in animals exposed to NO2, effects of acute exposure. Toxicol.appl.Pharmacol. 16, 201 (1970)Google Scholar
  9. Islam, M.S., Ulmer, W.T.: Der Wirkungsmechanismus von Serotonin (5-Hydroxytryptamin) und Histamin bei Atemwegsobstruktion. Respiration 30, 360 (1973)Google Scholar
  10. Islam, M.S., Vastag, E., Ulmer, W.T.: Sulphur-dioxide induced bronchial hyperreactivity against acetylcholine. Int.Arch.Arbeitsmed. 29, 221 (1972)Google Scholar
  11. Jones, G.R., Proudfoot, A.T., Hall, J.I.: Pulmonary effects of acute exposure to nitrous fumes. Thorax 28, 61 (1973)Google Scholar
  12. Kavet, R.I., Brain, J.D.: Reaction of the lung to air pollutant exposure. Life Sci. 15, 849 (1974)Google Scholar
  13. De Kock, M.A., Nadel, J.A., Zwi, S., Colebatch, H.J.H., Olsen, G.R.: New method for perfusing bronchial arteries: histamine bronchoconstriction and apnea. J.appl.Physiol. 21, 185 (1966)Google Scholar
  14. Loskant, H.: Können arbeitsmedizinische Erfahrungen bei der Festlegung von MIK-Werten für Stickstoffoxide hilfreich sein? Kolloquium Stickstoffoxide, Düsseldorf, VDI (1974)Google Scholar
  15. Lowry, T., Schuman, L.M.: “Silo-fillers” disease — a syndrome caused by nitrogen dioxide. J.Amer.med.Ass. 162, 153 (1956)Google Scholar
  16. Muhar, F., Raber, A.: Wirkungen von Nitrosegasen auf die Lunge. Pneumonologie 150, 113 (1974)Google Scholar
  17. v.Nieding, G., Krekeler, H.: Pharmakologische Beeinflussung der akuten NO2-Wirkung auf die Lungenfunktion von Gesunden und Kranken mit einer chronischen Bronchitis. Int.Arch.Arbeitsmed. 29, 55 (1971)Google Scholar
  18. v.Nieding, G., Krekeler, H., Fuchs, R., Wagner, M., Koppenshagen, K.: Studies of the acute effects of NO2 on lung function: Influence on diffusion, perfusion, and ventilation in the lung. Int.Arch.Arbeitsmed. 31, 61 (1973)Google Scholar
  19. v.Nieding, G., Krekeler, H., Smidt, U., Muysers, K.: Akute Wirkung von 5 ppm NO2 auf die Lungen- und Kreislauffunktion des gesunden Menschen. Int.Arch.Arbeitsmed. 27, 234 (1970a)Google Scholar
  20. v.Nieding, G., Wagner, M., Krekeler, H., Smidt, U., Muysers, K.: Grenzwertbestimmung der akuten Wirkung auf den respiratorischen Gasaustausch und die Atemwegswiderstände des chronisch lungenkranken Menschen. Int.Arch.Arbeitsmed. 27, 338 (1970b)Google Scholar
  21. Schmidt, K.O.: Zur Pathologie der Spätfolgen nach inhalation nitroser Gase. Pneumonologie 150, 133 (1974)Google Scholar
  22. Stephans, R.J., Freeman, G., Evans, M.J.: Early response of lungs to low levels of nitrogen dioxide. Arch.environm.Hlth 24, 160 (1972)Google Scholar
  23. Stresemann, E., v.Nieding, G.: Acute effect of 5 ppm NO2 on airway resistance of humans. Staub-, Reinhalt. Luft 30, 259 (1970)Google Scholar
  24. Thomas, H.V., Mueller, P.K., Wright, R.: Response of rat lung mast cells to nitrogen dioxide inhalation. J.Air.Pollut.Control Ass. 17, 33 (1967)Google Scholar
  25. Tse, R.L., Bockman, A.A.: Nitrogen dioxide toxicity. Report of four cases in firemen. J.Amer.med.Ass. 212, 1341 (1970)Google Scholar
  26. Ulmer, W.T.: Pathophysiologische Grundlagen obstruktiver Atemwegserkrankungen. Dtsch.med.Wschr. 100, 1575 (1975)Google Scholar
  27. Ulmer, W.T., Islam, M.S.: Die Acetylcholinempfindlichkeit des Bronchialbaums. Respiration 31, 137 (1974)Google Scholar
  28. Ulmer, W.T., Reif, E.: Die obstruktiven Erkrankungen der Atemwege. Dtsch.med.Wschr. 41, 1803 (1965)Google Scholar
  29. VDI: Maximale Immissionskonzentrationen: Nitrosegase. Richtlinie Nr.2105 (1960)Google Scholar
  30. VDI: Messung der Stickstoffdioxid- und Stickstoffmonoxid-Konzentration. Richtlinie Nr. 2453 (1971)Google Scholar
  31. Weller, W., Ulmer, W.T.: Aufbau und Funktion einer Klimaanlage für klinische Untersuchungen zur Prüfung klimatischer Einflüsse auf die Atmung. Int.Arch.Arbeitsmed. 28, 141 (1971)Google Scholar
  32. Yokoyama, E.: The respiratory effects of exposures to SO2 and NO2 mixture in healthy subjects. Jap.J.industr.Hlth 14, 449 (1972)Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag 1976

Authors and Affiliations

  • M. Beil
    • 1
  • W. T. Ulmer
    • 1
  1. 1.Institut für Lungenfunktionsforschung Bochum in Verbindung mit der Westfalischen Wilhelms-Universität MunsterGermany

Personalised recommendations