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Abstrakt 
Bericht über den biologischen Einfluss und die Auswirkungen von Fulleren auf die Zellgesundheit; mit dem Fokus auf eine antioxidative Funktion und dem daraus resultierenden Anti-Aging-Effekt verbunden mit einer lebensverlängernden Wirkung. Insbesondere, fokussiert auf Funktionen und Ergebnisse verschiedener Heilungseigenschaften und auf geprüfte toxische Verhaltensweisen, über die in der Literatur für Fulleren und seine Derivate bisher berichtet wurden. Die Übersicht beginnt mit der Geschichte der Entdeckung des Fullerens und seinen wichtigsten Eigenschaften, Funktionen und Wirkungen. Diese vor allem mit Bezug auf eine mögliche Lebensverlängerung durch den antioxidative Effekt der C60 Fullerene. Im Vergleich mit verfügbaren experimentellen Daten und einer theoretischen Modellierung soll dabei eine kritische Betrachtung und Würdigung erarbeitet werden. Besondere Aufmerksamkeit gilt einer neuen Hypothese, dass Fullerene als Protonenspender (H+ ) in Mitochondrien bei verschiedenen Simulationen des Transportes von C60 durch Lipiddoppelschichtmembranen, mit ihrer Fähigkeit zur Absorption von reaktiven Sauerstoffspezies und deren Abbauaktivität als milder Entkoppler bei der Mitochondrienatmung wirken können. Eines der Probleme, das die Anwendung von Fulleren in der medizinischen Chemie bisher erschwerte, war ihre Unlöslichkeit in Wasser und Flüssigkeiten auf Wasserbasis. In dem hier erstellten Bericht wird dargestellt, welche C60-Derivate gleichwohl eine Wasserlöslichkeit ermöglichen und wie ergänzend andere Träger für eine gesundheitsfördernde Anwendung Verwendung finden. Solche Träger sind im Allgemeinen Fettglycerinester oder freie Fettsäuren, die die Löslichkeit von C60-Fulleren in Pflanzenölen ermöglichen, nämlich: Oliven-, Sonnenblumen- oder Erdnussöle. Diese Ergebnisse ebnen den Weg für die Verwendung sowohl von bestimmten C60-Fulleren-Derivaten in Wasser als auch von klassischen C60 Fulleren in Pflanzenölen als Vehikel bei der Abgabe von Fulleren sowohl für orale Anwendungen als auch für die Entwicklung von Impfstoffen. 


Grundlagen
Seit der Erstbeschreibung des C60-Fulleren in 1985 wecken derartige hohle Kohlenstoffmoleküle - deren wissenschaftliche Anwendung im Jahr 1996 durch Chemiker aus den USA und England mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet wurde - große Hoffnungen insbesondere mit Bezug zu möglichen Anwendungen im Gesundheitswesen. Im medizinisch-pharmazeutischen Bereich ist der Einsatz von C60-Fulleren als eigenständiges Medikament für den Transport (Drug Carrier) von Medikamente im Einsatz oder findet vermehrt auch Anwendung in der Diagnostik als Kontrastmittel oder Markierungsträger bei modernen bildgebenden Verfahren. 

Diese Hoffnungen beruhen auf der einzigartigen Nanometer-Struktur der Kohlenstoffmoleküle und den chemischen Fähigkeiten, sowie der Möglichkeit unterschiedlicher Molekül-Modifikationen der Fullerene. 

Gerade in der Immunologie erscheinen die Fullerene oftmals vielversprechend. Sie werden als HIVMedikament gehandelt, als Suppressor bei allergischen Reaktionen sowie als Hoffnungsträger in der immunspezifischen Krebstherapie. 

Daher ist es von großem Interesse die Auswirkungen der Fullerene auf das Immunsystem des Körpers näher zu beschreiben: dazu gehören die Einflüsse der Fullerene auf die Zellen der spezifischen Immunabwehr und der Einfluss auf die Zytokinausschüttungen. Außerdem ist der Einfluss auf die unterschiedliche Aktivierung von immunkompetenten Zellen von besonderem Interesse für den Erhalt der Gesundheit. 

Erstmalig wurde Fulleren 1970 von dem Japaner Eiji Oosawa theoretisch beschrieben und berechnet, Eiji Oosawa: (Superaromaticity). In: (Kagaku). 25, 1970, S. 854–863 (Japanisch). Da diese Forschungsarbeit in japanischer Sprache veröffentlicht wurde, soll primär auf die Erstbeschreibung des Buckminsterfullerens - auch C60 Fulleren genannt - von Kroto, Curl und Smalley im Jahre 1985 [1] Bezug genommen werden. 
Fullerene sind nach Graphit und Diamant die dritte Elementmodifikation des Kohlenstoffs. Namensgeber ist der amerikanische Architekt Richard Buckminster Fuller, dessen konstruierte Kuppeln dem Aufbau der C60-Fullerene sehr ähnlich sind. 
Fullerene kommen in der Natur nur in geringen Mengen als braun-schwarzes Pulver mit metallischem Glanz vor. Sie wurden aber auch zum Beispiel in Shungit-Kohle in Russland gefunden. Das häufigste Fulleren ist das C60-Fulleren. Es besteht aus 60 Kohlenstoffatomen die in 12 pentagonalen Ringen und 20 hexagonalen Ringen angeordnet sind. Auf Grund der Tatsache, dass regelmäßige Fünfecke keine plane Ebene beschreiben können, ergibt sich ihre sphärische Anordnung. Sie beschreiben einen abgestumpften Ikosaeder, der oftmals bei der Herstellung eines Fußballs zugrunde liegt. Abbildung : C60-Fulleren Quelle: studera.com Die Kohlenstoffatome sind im C60-Fulleren sp2-hybridisiert und enthalten somit aromatische Ringe und haben daher teilweise auch aromatische Eigenschaften. Auf Grund der sphärischen Struktur und den sp2-hybridisierten Kohlenstoffatomen sind die Fullerene starke Radikalfänger, da sie sehr viele Elektronen in ihren konjugierten Doppelbindungen aufweisen, was zu der Bezeichnung als „Radical Sponge“ führte [2]. 

Man kann Fullerene exohedral oder endohedral konjugieren, das heißt Molekülgruppen außerhalb der Kugelform addieren oder in das Innere der Kugel einbringen [1]. Für medizinisch-therapeutische Anwendungen kommen neuerdings auch wasserlöslichen C60- Fullerene zum Einsatz. Dabei handelt es sich um Fullerene mit der C60-Grundstruktur, die exohedral mit polaren Gruppen konjugiert werden. Dadurch bekommt das Fulleren polare Eigenschaften - eine durch Ladungsverschiebung in Atomgruppen entstandene Bildung von getrennten Ladungsschwerpunkten, die bewirken, dass eine Atomgruppe nicht mehr elektrisch neutral ist - und damit wasserlöslich wird. Das resultierende elektrische Dipolmoment ist ein Maß für die Polarität eines FullerenMoleküls und damit maßgeblich verantwortlich für das Ansprechen und Einfangen von Ladungsträgern wie Elektronen, die als Radikale im Köper für die Schädigung des Gewebes ursächlich sind. 


Verwendung von Fulleren in der Medizin
Wichtige Voraussetzung für die medizinische Nutzung von Nanopartikeln wie die Fullerene, ist deren Einfluss und ebenso die Toxizität auf Zellen des menschlichen Körpers. So muss eigentlich für jede modifizierte Form der Nanopartikel die explizite Toxizität erfasst werden. Für die Fullerene gibt es mehrere Studien und Ansätze die sich nicht alle einig sind [3]. Einigkeit besteht in der Aussage, die Dosis macht das Gift. Weitere Faktoren, die Einfluss auf die Toxizität zu haben scheinen, sind: Wasserlöslichkeit, Kontakt-/Inkubationszeit, Lichteinwirkung und reaktive konjugierte Gruppen. 

So wurde von Sayes et al. beschrieben, dass unmodifizierte C60 Fullerene auf humane Fibroblasten und Astrozyten nach 48stündiger Inkubation zytotoxisch wirkten, aber andererseits dieser zytotoxische Effekt nach der Bindung von Seitenketten an das Carbongerüst vermindert bzw. verhindert werden konnte [4]. Dass die Konzentration der Fullerene einen Einfluss auf die Toxizität hat, zeigten Yamawaki und Iwai an Hand von Endothelzellen, die sie mit Hydroxy-C60 in einer Konzentration von 100 μg/ml konfrontierten [5]. Geringere Konzentrationen hatten keinen Effekt auf die Zellen. Chen et al. zeigten ebenfalls, dass die Zytotoxizität konzentrationsabhängig ist. Ihrer Beschreibung nach hatte bei Versuchen an der Ratte eine orale Zufuhr keinen Effekt auf die Versuchstiere [6]. 

Zhao et al. konnten an Hand von zwei Fullerenen (C60 und hydroxyliertem C60) zeigen, dass diese unter UV-Bestrahlung freie Sauerstoffradikale produzierten [7]. Dazu inkubierten sie menschliche Keratinozyten mit den Fullerenen und bestrahlten diese anschließend mit UV-Strahlung. Dabei war das reine C60 Fulleren 60-fach stärker phototoxisch für die menschlichen Keratinozyten als das hydroxylierte C60 Fulleren. 

Marcorin et al. beschreiben, dass C60 Fullerene als Inhibitoren für die HIV Protease fungieren können [11]. In diesem Fall nimmt das C60 Fulleren mit seiner Kugelstruktur die Rolle als Ligand im aktiven Zentrum des Virus-Enzyms ein. Das Fulleren ist allerdings sehr lose fixiert. Die Autoren versuchten die Ligandenbindung zu erhöhen, indem sie an speziellen räumlichen Positionen des Fullerens Gruppen konjugierten, die die Bindung mit dem Virus-Enzym stabilisieren. Dadurch wird der Maternalisierungsprozess des Virus gestört. 

Die potentielle Phototoxizität der Fullerene wurde von Kasermann et al. an Hand von umhüllten Viren untersucht [12]. Sie zeigten, dass Vertreter der Togaviren und Rhabdoviren, die in einer Fullerenlösung schwammen, durch 5 stündige Bestrahlung mit sichtbarem Licht signifikant an Infektiösität (7 log10/ml) verloren. Dieser Effekt wurde durch die Bildung von freien Sauerstoffradikalen hervorgerufen und war sauerstoffabhängig. 

Einfluss auf Zellen des angeborenen Immunsystems
2007 beschrieben Ryan et al. den Einfluss von C60 Fullerene auf humane Mastzellen (aus der Haut und der Lunge) und auf basophile Zellen im peripheren Blut [13]. Sie konnten zeigen, dass die Immunzellen signifikant schwächer auf Antigenstimulation reagierten, wenn sie vorher mit Fullerene inkubiert wurden. Auch fiel die Histaminausschüttung signifikant geringer aus, ebenso der anaphylaktisch bedingte Abfall der Körpertemperatur. Dem Ergebnis ihrer Arbeit nach unterbinden Fullerene nicht den Antigen-Antikörperkontakt auf der Zelloberfläche sondern sie scheinen intrazellulär in die Signaltransduktion eingreifen. So wurde eine hoch signifikante Inhibition der Phosphorylierung der Syk-Tyrosinkinase festgestellt. Tyrosin-Protein-Kinase SYK, auch Milz-TyrosinKinase genannt, ist ein Enzym, das beim Menschen vom SYK-Gen kodiert wird. Die Phosphorylierung der Syk-Tyrosinkinase korreliert mit der Sekretion von Mastzellen und Basophilen. Die Autoren zeigten mit diesen Ergebnissen, dass Fullerene die Immunantwort von Mastzellen und Basophilen inhibieren können. Sie schließen daraus auf das immunmodulatorische Potential der Fullerene in Bezug auf Erkrankungen wie Asthma, Anaphylaxie, Arthritis und weiteren Autoimmunerkrankungen. 


Spezifische Immunreaktion auf Fullerene
Chen et al. konnten 1998 zeigen, dass das Immunsystem von Mäusen spezifisch auf Fullerene reagieren kann [14]. Sie konjugierten C60 Fullerene mit bovinem Thyroglobulin. Bei so immunisierten Mäusen, bildeten sich IgG Antikörper gegen das konjugierte C60 Fulleren, die mit Hilfe eines IgGspezifischen zweiten Antikörpers im antikörperbasiertes Nachweisverfahren ELISA - Enzyme-linked Immunosorbent Assay - nachgewiesen werden konnten. Diese Antikörper zeigten eine Kreuzreaktion zu unkonjugierten C70 Fullerenen. Jedoch war für die Sensibilisierung der Immunzellen auf Fullerene die Koppelung an ein bovines Antigen notwendig. Die Autoren konnten aber noch nicht zeigen, auf welche Weise das Immunsystem die Fullerene erkennen kann. Sie stellten einige Hypothesen auf. Dabei spielen die Hydrophobizität, Krümmung, Ladungsverteilung und die π-Bindungen eine Rolle. 


Aktiver Schutz vor oxidativem Stress durch Fullerene.
PBMC sind einkernige Zellen des peripheren Blutkreislaufes, die einen runden Zellkern besitzen. Dies sind zum Beispiel Lymphozyten und Monozyten. Diese Zellen spielen eine wichtige Rolle bei der hier zu betrachtenden Wirkung der Fullerene auf das Immunsystem zur Bekämpfung von Infektionen. 

Die postulierte Eigenschaft der Fullerene, als Radikalschwämme zu dienen und so freie Radikale bei oxidativem Stress zu binden, wurde von Monti et al. genauer untersucht [15]. Es ging um den Einfluss von Fullerene auf mononukleäre Zellen des peripheren Blutes (PBMC), die durch zwei verschiedene Modelle in die Apoptose gebracht werden sollten. Dabei wurden die PBMC’s entweder mit 2-desoxyD-Ribose(dRib) oder TNF-α plus Cyclohexamid konfrontiert. Es wurde erkannt, dass PBM Zellen, die mit Fullerenen „geschützt“ wurden, ohne Einwirkung von dRib oder TNF-α plus Cyclohexamid keine Veränderungen in der Spontanapoptoserate zeigten. Jedoch konnte die Apoptoserate unter beiden Triggermodellen signifikant gesenkt werden. Des Weiteren zeigten Monti et al., dass der Prozentsatz der depolarisierten Mitochondrien der PBM Zellen unter Fulleren-Schutz deutlich geringer war. Dieser Prozentsatz korreliert mit dem oxidativen Stress. Die Monti-Studie beschreibt zum ersten Mal die anti-apoptotische Wirkung von C60 Fulleren auf PBMC’s bei oxidativem Stress. 


Gegenwärtigen Stand der Erkenntnisse
Die genannten und zitierten wissenschaftlichen Erkenntnisse und der beginnende freie Verkauf von Kombinationspräparaten u.a. mit Olivenöl und die damit verbundene Anwendung der Fullerene für den Erhalt der Gesundheit verlangen zwangsläufig eine genauere Bestimmung der Interaktion der Fullerene mit dem menschlichen Körper. Es ist wichtig, umfassend die Fragen der Toxizität und die Wirkung auf den Menschen bzw. die Modulation von spezifischem Gewebe zu klären, um einen sicheren Einsatz zu gewährleisten und eventuelle pharmakologische Effekte sicher und effizient nutzen zu können. 

Da Fullerene eine relativ neue Stoffgruppe darstellen, gibt es noch zu wenige Aussagen über die Interaktion mit dem menschlichen Körper. Im Bereich des Immunsystems wurden wie oben genannt schon modulatorische Effekte beschrieben. Diese beschränkten sich allerdings auf die Zellen der angeborenen Immunantwort in-vitro [13] oder befassten sich mit der Provokation einer humoralen Antwort der Immunzellen auf die Fullerene [14]. 

Da Fullerene einen modulatorischen Effekt auf immunkompetente Zellen des menschlichen Körpers zu haben scheinen, ist es von Interesse, diesen Effekt bei Zellen der erworbenen Immunantwort (B-Zellen, T-Helferzellen und T-Killerzellen), aber auch bei Natürlichen Killerzellen (NK-Zellen) in-vitro näher zu betrachten. 

Das insbesondere deshalb, weil in zunehmendem Maße auch personalisierte Immuntherapien bei den neueren medizinische-therapeutischen Anwendungen zukünftig eine große Rolle einnehmen und im Vordergrund stehen werden. 

Hierbei muss noch zwischen den unterschiedlichen Immunreaktionen des TH1- und des TH2-Musters unterschieden werden, da bei beiden Mustern anscheinend unterschiedliche Zytokine und Aktivierungskaskaden durch Fullerene beeinflusst werden.


Bisher bekannte Ergebnisse.
In der bis hier zusammengestellte Übersicht, wurde die Wirkung der Fullerene auf Zellen des Immunsystems an Hand von zwei Vertretern als C60-Derivat (Polyhydroxy-C60 und N-ethylpolyamino-C60) zusammengefasst betrachtet und dargestellt. Dabei standen der Einfluss auf die Proliferation von PBM Zellen, die Ausschüttung von spezifischen Zytokinen und die Aktivierung spezifischer Subpopulationen wie B-Zellen, T-Helfer-Zellen, T-Killer-Zellen und NK-Zellen im Vordergrund.

Monti et.al. [15] beispielsweise verwendete Methoden zur Bestimmung der Proliferation durch einen Lymphozyten Transformationstest, zum einen die Zytokinbestimmung mit Hilfe eines Sandwich-ELISA und zum anderen die Messung der Aktivierungs-Ratio bei Immunzellen mit Durchflusszytometrie. Das sind Standardtestverfahren, die seit langem in der klinischen Anwendung etabliert sind. Die dabei verwendeten Fullerene wurden in aufgereinigter Form beim Hersteller eingekauft und unter Schutzatmosphäre in Lösung mit dem heute gebräuchlichen Zellkulturmedien RPMI-1640 vom Roswell Park Memorial Institute gebracht, das ist ein Hydrogencarbonat-Puffersystem basierend auf einer Lösung von Glucose, Salzen, Aminosäuren und Vitaminen. Nach der Verwendung sind dabei Proben der Stammlösungen und Proben aller verwendeten Konzentrationsstufen mit Endotoxin Detection Test (LAL - Limulus-Amöbozyten-Lysat) auf Verunreinigungen geprüft worden, die zu einer ungewollten Stimulation der Immunzellen führen könnten. Man konnte damit eindeutig zeigen, dass es keine Kontamination in den Stammlösungen, den verschiedenen Verdünnungsstufen und den verwendeten Medien gab, d.h. es konnte mit großer Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden, dass eventuelle Reaktionen der PBMC auf unspezifische Aktivierung durch Endotoxine zurückzuführen sind.


Nützliche Konzentrationsstufen der Fullerene 
Monti et. al. verwendet für die Konzentrationsniveaus von Polyhydroxy-C60-Fulleren und N-EthylPolyamino-C60-Fulleren von 800 ng/ml bis 0,08 ng/ml, die im gleichen Bereich der Konzentrationsniveaus liegen, die auch von Ryan et al. 2007 (1000 - 0,1 ng/ml), um beispielsweise den Einfluss von C60-Fulleren auf humane Mastzellen und Basophile zu zeigen [13]. In Vorversuchen sind auch 10- und 100-fach höhere Konzentrationen ausgetestet worden, die sich aber von den 800 ng/ml nicht wesentlich unterschieden (insbesondere ergaben sich keine Hinweise auf Zytotoxizität), sodass 800 ng/ml als höchste Konzentrationsstufe gewählt wurde. 


Studien-Ergebnisse im Einzelnen
In Montis Arbeit wird nicht differenziert, ob sich die gesamte Population der PBM Zellen vermehrt oder ob einzelne Subpopulationen proliferieren. Jedoch lässt sich mit den in seiner Untersuchung gewonnenen Ergebnissen eindeutig ein negativer Effekt auf die Proliferation der PBM Zellen ausschließen, d.h. in den gewählten Konzentrationen hatten die konjugierten Fullerene keine zelltoxische Wirkung. Diese Ergebnisse von Monti bestätigen ebenso die Studie von Dumortier et al. von 2006, in der modifizierte Kohlenstoff Nanotubes (Teil der Fullerenfamilie) und deren Einfluss auf B-Zellen und T-Zellen sowie auf Makrophagen untersucht wurden [16]. Fullerene induzieren also nur bei unstimulierten Zellen eine verstärkte Proliferation. 

Weitere Ergebnisse der Untersuchung an makrophagentypischen Zytokinen IL-6 und TNF-α zeigen, dass es unter der Stimulation mit Fulleren bei nicht kostimulierten Zellen zu einer signifikanten Erhöhung der IL-6 Sekretion, nicht jedoch der TNF-α Produktion kommt. Bei Kostimulation mit Bacillus Calmette–Guérin (BCG) Vaccine findet keine signifikante Veränderung beider Zytokinsekretionen statt. Diese Befunde weisen auf eine Stimulierung der Makrophagen im Ruhezustand hin. Jedoch verschwindet dieser Effekt, bei Aktivierung des Immunsystems. Dieser proliferationsanregende Effekt ist somit um ein vielfaches geringer als eine durch Antigene ausgelöste Immunantwort. 

Festgehalten werden kann: Fullerene führen nicht zu einer definierten Zytokinsekretion, die ein THMuster begünstigt und in der Folge zu einem Immunshift durch Suppression einer TH-Zellgruppe führen würde. Das vermutlich durch Makrophagen sezernierte IL-6 könnte im Gegenzug eine vermehrte Bildung von T-regulatorischen-Zellen verhindern, da vermehrte IL-6 Konzentrationen die Neubildung von T-regulatorischen-Zellen aus naiven T-Zellen verringern, Fujimoto et al. 2010 [17]. 
Das bedeutet: C60 Fullerene könnten somit eine vermehrte Bildung immunsuppressiver Zellen verhindern. 


Aktivierung von immunkompetenten Zellen unter C60 Fulleren.
Das Protein CD 69 ist ein Oberflächenmolekül, das nur von aktivierten Immunzellen exprimiert wird. Die Gene der Aktivierungskaskade lassen sich nach sofortiger, früher und später Expression einteilen. CD69 gehört zur Gruppe der frühen Aktivierungsgene (0,5-48 h) und wird nicht nur von TLymphozyten [18] sondern auch von NK-Zellen [19] und B-Zellen [20] in gleichem Maße bei Aktivierung exprimiert. Daher eignet sich das CD69-Protein speziell als Marker für eine früh ablaufende Aktivierung spezifischer Immunzellen. Es besteht dabei nicht unbedingt eine Korrelation zwischen der CD69-Expression und einer verstärkten Proliferation. 

Fullerene haben demnach keinen Einfluss auf den Aktivierungszustand in der frühen Phase einer Immunreaktion und deren Signalwege der spezifischen Immunzellen. Im Gegensatz dazu scheinen sie aber - wie bei Ryan et al. 2007 beschrieben - sehr wohl einen Effekt auf die Zellen der unspezifischen Immunabwehr wie zum Beispiel Mastzellen und - wie in der Arbeit von Ryan gezeigt - NK-Zellen zu haben, und zwar infolge der Signalkaskade über die Lyn- und Syk-Kinase der Mastzellen [13]. 

Die Tatsache, dass Fullerene über unspezifische Endozytose in Immunzellen aufgenommen werden und nicht spezifisch gebunden werden, bekräftigt daher die These einer unspezifischen Stimulation. 

Als unspezifische Endozytose (auch Mikropinocytose oder konstitutive Endocytose genannt) bezeichnet man die nicht rezeptorvermittelte Aufnahme von kleinen Mengen extrazellulärer Substanzen/Flüssigkeiten mitsamt allen darin gelösten Stoffen über die Bildung von Caveolen. Der hierbei zugrundeliegende molekulare Mechanismus ist noch unbekannt. Die für viele Stoffe schon nachgewiesene spezifische = rezeptorvermittelte Endocytose wird dagegen durch Bindung des Substrates an Rezeptoren hervorgerufen. 

Weder in der Arbeit von Dellinger et al. 2010 [21], noch in der Studie von Porter et al. von 2006 [22], die sich auch mit der Aufnahme und der Lokalisation der Fullerene im Inneren der Zelle befassen, ist eine Rezeptor-Präsentation dieser Fulleren-Partikel durch MHC-Moleküle beschrieben.

Betrachtet man die Ergebnisse, der Proliferation, der Zytokinsekretion und der CD69-Expression so fallen die Stimulation der IL-6 Sekretion und die Proliferation bei nicht kostimulierten PBM Zellen auf. Es kommt jedoch zu keiner TH1/TH2 spezifischen Zytokin-Stimulation. Das führt zu der Überlegung, ob es sich bei der beobachteten Proliferationserhöhung unter C60 Fulleren um eine Vermehrung der Makrophagen handeln könnte. 


Vorläufige Betrachtung
Die Tatsache, dass die getesteten Fullerene in keiner Studie eine Immunsuppression aufweisen und die Tatsache, dass nur unkonjugierte Fullerene (Kolosnjaj et al. 2007 [23]) oder konjugierte Fullerene in deutlich höheren Dosen (Yamawaki et al. 2006 [5]) zelltoxisch wirken, schließt eine Hemmung/Schwächung der zellulären Immunabwehr durch die jeweils in den betrachteten Studien verwendeten Fullerene aus. Diese These wird durch das unveränderte Zytokinprofil und den gleichbleibenden Anteil aktivierter Leukozyten bekräftigt. 

Man kann derzeit noch keine Aussage darüber treffen, ob es zu einer negativen humoralen Antwort kommt. Wie bei Chen et al. 1998 beschrieben, sind Antikörper gegen Fullerene möglich, jedoch wird die gezielte Bildung von Antikörpern nur durch Konjugation mit einem Fremdprotein (hier bovines Thyroglobulin) hervorgerufen [14]. Eine Stimulation der TH2-typischen Zytokine und auch eine Aktivierung von CD19+ B-Zellen, wurde bisher nicht beobachtet. Unzweifelhaft ist jedoch eine verstärkte IL-6 Sekretion, das sowohl B-Zellen stimuliert, als auch von ihnen produziert wird. 

Die große Gruppe der Fullerene und seiner Derivate ist dem zufolge in seiner Gesamtheit noch nicht erschlossen. Individuelle Eigenschaften, die reaktiven Gruppen, die Konzentration und äußere Einflüsse können das Bild bestimmen, wie Fullerene mit ihrer Umgebung interagieren. 


Zusammenfassung 
Seit ihrer Entdeckung wecken Fullerene auf Grund ihrer chemischen Struktur große Hoffnungen. Zunehmend werden Fullerene besser verstanden und vereinzelt bereits in der Medizin eingesetzt. Dabei können sie vielfältige Rollen einnehmen: Sei es als Transporter, als Verbindungsstück zwischen Medikament und Targeting-Protein, als Kontrastmittel oder als eigenständiges Medikament. 

Viele bisherige Studien schließen einen generell toxischen Effekt der Fullerene aus. Mehrere Studien beschreiben den Effekt von Fullerenen als Medikament oder als Kontrastmittel. Es gibt jedoch (außer den Zelltoxizitätsstudien) wenige Arbeiten, die sich mit der Interaktion dieser Stoffgruppe mit dem menschlichen Körper selbst beschäftigen. Für das Immunsystem gibt es nur vereinzelte Studien. 

Auf Grund der geringen Datenlage und der Erkenntnis, dass Fullerene durchaus Einfluss auf die angeborene Immunantwort zu haben scheinen, ist es von großem Interesse, den Einfluss der Fullerene auf den Körper und das Immunsystem besser zu verstehen. 

Berichtet wurde in den hierfür betrachteten und zitierten Studien und Dissertationen

• der Einfluss der Fullerene auf die Proliferation von PBM Zellen,
• die Zytokinproduktion an Hand von IL-1, IL-5, IL-6, IL-10, IL-13, IFN-γ, TNF-α, TNF-β, GM-CSF mittels Sandwich-ELISA und
• die frühe Aktivierung der Immunzellen an Hand der CD69-Expression mittels Durchflusszytometrie. 

Als deren Ergebnis konnte hier dargestellt werden, dass 

• Fulleren-Derivate die Proliferation von PBMC stimulieren,
• eine verstärkte CD69-Expression nur auf NK-Zellen vorkommt,
• die Produktion von T-Zell-assoziierter Zytokine ohne Fulleren-Einfluss ist, andererseits aber
• Fullerene die Sekretion von IL-6 signifikant verstärken.

Zudem wurde in den genannten Berichten festgestellt, dass Fullerene keinen generellen immunsuppressiven Effekt haben und nicht zelltoxisch sind und insbesondere die Zellen des spezifischen Immunsystems nicht wesentlich beeinflussen. Dagegen weisen einige Befunde durchaus auf eine Aktivierung von Zellen des angeborenen Immunsystems hin (z.B. NK-Zellen). 

Weitere Berichte über die Wechselwirkung und Einflussnahme der C60 Fullerene bei konkreten Krankheitsbildern wie etwa Alzheimer, rheumatoide Arthritis bzw. autoimmun oder neurodegenerativen Erkrankungen sind in Vorbereitung.  

Quellenangabe:

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