Im Vorhaben F 2364 wurde eine in vivo Validierungsstudie durchgeführt, um die Datenkonsistenz zu der vorhergehenden Intratrachealstudie F 2336 zu prüfen. Die gleichen Prüfsubstanzen und ähnliche Lungenbeladungen wurden sichergestellt (Berechnung der Zielbeladung mit dem MPPD-Modell). Dieser Ansatz diente als Nachweis, ob die Instillation eine zuverlässige Substitutionsmethode für die Inhalation sein kann, um den GBS-Status von Staubproben zu bewerten.

Vergleich der bronchoalveolären Lungenspülflüssigkeits- (BALF-) Daten

Der Vergleich der entzündlichen Reaktion der 6 GBS-Kandidaten ergab eine gute Übereinstimmung der Granulozyten-(PMN-)Konzentration im Differentialzellbild bei µ-TiO₂. An Tag 3 nach Behandlung waren die PMN in den Niedrig- und Hochdosis-gruppen statistisch nicht signifikant erhöht, weder nach Instillation noch nach Inhalation. Der sehr schwache Entzündungseffekt bestätigte µ-TiO₂ als GBS. Ähnlich war es bei µ-BaSO₄ (Niedrigdosisgruppen). Bei nano-TiO₂ P25 trat jedoch insofern eine deutliche Differenz auf, als die starke PMN-Induktion nach Instillation nicht nach Inhalation beobachtet wurde. µ-Eu₂O₃, µ-ZrO₂ und nano-SiO₂ zeigten jeweils eine starke, akute Entzündungsreaktion und erfüllten das GBS-Kriterium somit nicht.

Vergleich der chemisch-analytischen Daten zur Lungenbeladung

An Tag 3 nach der Instillation wurde eine Lungenretention von ca. 70 % der Gesamtdosis analytisch nachgewiesen; daher wurden diese 70 %-Werte für die Inhalationsstudie als Ziel berechnet (MPPD-Modell). Die Analyse ergab, dass die Zielwerte ausreichend genau erreicht wurden. Die Clearancehalbwertszeiten lagen in beiden µ-TiO₂-Dosisgruppen und in den nano-TiO₂ P25-Niedrigdosisgruppen nahe dem physiologischen Wert (ca. 60 Tage); in den Hochdosisgruppen der letzteren war der t_1/2-Wert mit 100 Tagen nur mäßig erhöht (Überladungseffekt). In den µ-BaSO₄- und nano-SiO₂-Gruppen wurden ähnliche Werte wie im Instillationstest beobachtet (25-30 Tage; zusätzlich ist ein Löslichkeitseffekt wirksam). In den µ-Eu₂O₃- und µ-ZrO₂-Gruppen zeigten gegenüber dem physiologischen Wert (= ca. 60 Tage) erhöhte t_1/2-Werte deutlich eine Beteiligung der Oberflächenchemie und Clearanceverlangsamung.

Schlussfolgerung

Bei Betrachtung der prozentualen bzw. absoluten PMN-Werte wurde deutlich, dass diese nach Inhalation bei ähnlichen Dosen geringer ausfielen (mit Ausnahme der bio-löslichen Stäube µ-BaSO₄ and nano-SiO₂). Erwartungsgemäß ist die physiologische Staubaufnahme und -deposition bei der Inhalation geringer in der Wirkung als der intratracheale Instillationstest (Boluseffekt!). Der IT-Test kann also nicht eindeutig ein 'nicht inert'-Urteil abgeben. Die Festsetzung maximal tolerabler t_1/2- und PMN-Werte für die Definition der GBS-Kategorie sollte auch auf Inhalation basiert sein. Dosen im IT-Test sollten volumetrische Werte von 0.3 µl (Agglomeratdichte) nicht übersteigen.