Effects of air pollution particles in advanced co-culture cell models of the air-blood barrier

Traffic is a major source to urban air pollution and represents the largest environmental health problem worldwide. Globally, far more people die from air pollution than from all wars and acts of violence, or from AIDS, malaria and tuberculosis combined. Even in Norway, air pollution is ranked among the to-ten risk factors for premature death. Traffic pollution comprises a mixture of gases and particulate matter (PM) from exhaust and wear of road pavement, tires and brakes. From a regulatory view, the main pollution issues related to vehicle traffic in Nordic countries are high levels of coarse mineral-rich wear PM from abrasion due to use of studded tires in the winter and exhaust PM from diesel vehicles. Abrasion of the pavement will still be a problem also with electric vehicles. It is a major political issue to improve the urban air and the health of the population in Norway.

In the PrevenTAP-project financed by the Norwegian Research Council a major task is to evaluate the relative impact of abrasion versus exhaust PM on pulmonary and cardiovascular health effects. It is important to predict what measures are likely to be most efficient to reduce specific health effects. The project will include a human panel study, in vivo studies in sensitized animal models and in vitro studies in advanced cell models mimicking lung tissue with blood vessels in the airways. National and international expertise across different scientific disciplines are involved, including important executing and regulatory authorities and end-users at national and local level.

In the Master thesis, advanced cell models of lung tissue will be used to examine inflammatory potency of different size-fractions of PM-samples collected in a tunnel in Trondheim. The “coarse PM-fraction” with the largest particles consists of a mix of wear and exhaust particles, the “fine fraction” with an increasing amount of exhaust particles, and in the “ultrafine fraction” more exclusively the nano-sized exhaust particles. The relative contribution of mineral versus the exhaust particles for the adverse effects of the different fractions will be assessed in mono-cultures of lung epithelial cells and/or complex co-cultures of the air-blood barrier consisting of lung epithelial cells, macrophages, and vascular endothelial cells. In these studies we will use different inhibitors targeted against the effect of mineral- and exhaust particles. Cellular end-points like inflammatory mediators (cytokines) and CYP-enzymes will be measured by ELISA and gene expression measurements.

 

 

 

 

Hvordan kan vi bedre kvaliteten på byluft  og redusere uønskede helseeffekter av luftforurensning på en mest mulig effektiv måte? Dagens tiltak baserer seg hovedsakelig på en generell reduksjon i masse (vekt) av luftforurensingsforbindelser. Selv om dette kan være hensiktsmessig for definerte komponenter som gasser, har svevestøv (PM; partikulært materiale) en variabel sammensetning som er svært kildeavhengig. Det er derfor behov for en mer målrettet reduksjon av de PM-kildene som har størst betydning for helsen.

 

Trafikk er en hovedkilde til urban luftforurensing, og utgjøret viktig helseproblem, både på verdensbasis og i Norge. Trafikkforurensing består av en blanding av gasser og PM fra eksos og slitasje på veidekke, bildekk og bremser. Fra et regulatorisk ståsted, er hovedproblemene med luftforurensing fra kjøretøy i nordiske land høye nivåer av grove slitasjepartikler fra veidekket grunnet bruk av piggdekk og strøing i vinterhalvåret, og av nitrogenoksider (NOx) og forbrenningspartikler fra dieseleksos.

 

Prosjektet vil undersøke den potensielle helseeffekten av målrettede tiltak for å redusere eller endre (1) grove slitasjepartikler fra veidekket ved å endre steintype brukt i asfalt, introdusere veivasking eller å redusere piggdekkbruk, og (2) eksosutslipp ved bruk av renseteknologi for eksos (PM og NOx fjerning) og endring av drivstofftype (bensin vs diesel, fossilt drivstoff vs biodrivstoff). En tredje målsetning er å evaluere den relative betydningen av slitasjepartikler fra veidekket versus forbrenningspartikler fra eksos, med hensyn til effekter i luftveier og hjerte-/karsystemet. Kombinasjonseffekter og/eller ulike effekter av PM fra disse to kildene vil vektlegges. Dette er viktig for å avgjøre hvilke tiltak som vil forventes å ha størst betydning for å redusere spesifikke helseutfall. Prosjektet omfatter en human eksponeringsstudie, in vivo studier i sensitive dyremodeller, samt in vitro studier i avanserte cellemodeller som etterlikner lungevev med blodsystem i luftveiene.

Nasjonal og internasjonal ekspertise på tvers av en rekke vitenskapelige fagområder er involvert, samt sentrale tilsynsmyndigheter og interessegrupper på nasjonalt og lokalt nivå.

Master Thesis: Norwegian Institute of Public Health (NIPH); Department of Air Pollution and Noise.

Supervisors at NIPH: Marit Låg, Tonje Skuland; Vegard Sæter Grytting and Magne Refsnes

Internal supervisor at UiO: Johan Øvrevik

Publisert 10. sep. 2019 10:41 - Sist endret 10. sep. 2019 10:41

Veileder(e)

  • Johan Øvrevik
  • Marit Låg
  • Tonje Skuland
  • Vegard Sæter Grytting
  • Magne Refsnes

Omfang (studiepoeng)

60