كيف تساهم الجسيمات النانوية المستنشقة في أمراض الأوعية الدموية

Veröffentlicht:

Von:

Bezug Miller MR, Raftis JB, Langrish JP, et al. Eingeatmete Nanopartikel reichern sich an Stellen von Gefäßerkrankungen an. ACS-Nano. 2017;11(5):4542-4552. Zielsetzung Um festzustellen, ob eingeatmete Nanopartikel direkt eine Herz-Kreislauf-Erkrankung (CVD) verursachen, indem sie sich über die Lunge bewegen, oder einfach systemische Entzündungsreaktionen auslösen. Entwurf Dieses Papier berichtet über die Ergebnisse einer Reihe von klinischen und Tierversuchen, die jeweils darauf ausgerichtet sind, eine spezifische Frage zu beantworten, wie Nanopartikel zu Herz-Kreislauf-Erkrankungen beitragen. In jeder Studie wurden die Teilnehmer Goldnanopartikeln entweder durch Inhalation (Menschen) oder direkte Instillation durch die Luftröhre (Mäuse) ausgesetzt, gefolgt von Blut-, Urin- oder Gewebeproben. Teilnehmer An der ersten …
Miller Miller MR ، Raftis JB ، Langrish JP ، et al. تتراكم الجسيمات النانوية المستنشقة في أماكن أمراض الأوعية الدموية. ACS-Nano. 2017 ؛ 11 (5): 4542-4552. الهدف من تحديد ما إذا كانت الجسيمات النانوية المستنشقة تسبب مباشرة أمراض القلب والأوعية الدموية (CVD) من خلال التحرك عبر الرئتين أو ببساطة تسبب التفاعلات الالتهابية الجهازية. صمم هذه الورقة تقارير عن نتائج عدد من التجارب السريرية والحيوانية ، والتي تهدف إلى الإجابة على سؤال محدد حول كيفية مساهمة الجسيمات النانوية في أمراض القلب والأوعية الدموية. في كل دراسة ، تعرض المشاركون للجسيمات النانوية الذهبية إما عن طريق الاستنشاق (البشر) أو تقطير مباشر بواسطة القصبة الهوائية (الفئران) ، تليها عينات الدم أو البول أو الأنسجة. مشارك في الأول ... (Symbolbild/natur.wiki)

المرجع

Miller MR ، Raftis JB ، Langrish JP ، et al. تتراكم الجسيمات النانوية المستنشقة في أماكن أمراض الأوعية الدموية. ACS-Nano . 2017 ؛ 11 (5): 4542-4552.

الهدف

لتحديد ما إذا كانت الجسيمات النانوية التي تم استنشاقها تسبب مباشرة أمراض القلب والأوعية الدموية (CVD) عن طريق التحرك فوق الرئتين أو ببساطة تؤدي إلى التفاعلات الالتهابية الجهازية.

مشروع

تقارير هذه الورقة عن نتائج عدد من التجارب السريرية والحيوانية ، والتي تهدف إلى الإجابة على سؤال محدد حول كيفية مساهمة الجسيمات النانوية في أمراض القلب والأوعية الدموية. في كل دراسة ، تعرض المشاركون للجسيمات النانوية الذهبية إما عن طريق الاستنشاق (البشر) أو تقطير مباشر بواسطة القصبة الهوائية (الفئران) ، تليها عينات الدم أو البول أو الأنسجة.

المشارك

على الدراسة الأولى (ن = 14 رجلاً) والثاني (ن = 19) ، أخذت الدراسة بصحة جيدة للإنسان جزءًا تطوعيًا ؛ كان المشاركون في الدراسة البشرية الثالثة من المرضى الذين عانوا مؤخرًا من حادث القلب والأوعية الدموية والذين تم التخطيط له شريان شريفي (ن = 12). وشملت التجربة الأولى مع القوارض الفئران الطبيعية. الفئران الثانية من الفئران apolipoprotein-e-knockout (apoe-/-) ، والتي تم تغذية بنظام غذائي عالي الدهون لتسريع تطور الآفات تصلب الشرايين.

التدخلات

في جميع التجارب ، تعرض المشاركون للجسيمات النانوية الذهبية ، ولكن حجم الجسيمات ومدة التعرض متنوعة. تعرض المشاركون في المحاولة الأولى للبشر بمعدل 3.8 نانومتر لمدة ساعتين ؛ في الدراسة الثانية على البشر ، تم كشف 10 جزيئات صغيرة (حوالي 4 نانومتر) و 9 جزيئات كبيرة (34 نانومتر). في التجربة الحيوانية الأولى ، تعرضت الفئران لأحجام مختلفة من 2 إلى 200 نانومتر ؛ في التجربة الحيوانية الثانية ، تعرضت الفئران لجزيئات 5 نانومتر على مدى 5 أسابيع. في الدراسة البشرية الثالثة ، تم تعليق 3 من 12 مريضا لمدة 4 ساعات قبل العملية.

يمكن أن تساعدنا المعرفة من هذه الدراسة في تجنب زيادة المراضة من خلال تعزيز تنفيذ ممارسات التصنيع والتعامل الآمن لتقليل التعرض العرضي.

تم استخدام الجسيمات النانوية الذهبية لأن لديها حجمًا مشابهًا لحجم من خلال الاحتراق ، ولكن لديهم نشاط بيولوجي منخفض ؛ كما أنها أسهل لقياس. نظرًا لأن القيم الذهبية الداخلية في الدم منخفضة ، تمكن الباحثون من افتراض أن أي مادة مثبتة تم الحصول عليها تجريبياً.

المعلمة الهدف

تركيزات الجسيمات النانوية الذهبية في دماء الدم والبول واللوحة السباتية (تجربة الحيوانات 2 والتجربة البشرية 3). تم تحديد المحتوى الذهبي عن طريق التحليل الطيفي الكتلي للبلازما الاستقرائي عالي الدقة (HR-ICPMS) ومجهر رامان.

النتائج

تم اكتشاف

الذهب في دم الأشخاص الأصحاء ، والتي تعرضت للجسيمات النانوية التي تم استنشاقها في غضون 15 دقيقة ، وكانت لا تزال متوفرة بعد 3 أشهر من التعرض. بعد استنشاق جزيئات أصغر (4-5 نانومتر) ، كانت التركيزات أعلى بكثير مقارنة بجزيئات أكبر (30+ نانومتر). في حالة الفئران ، كان التراكم في الجسيمات الأصغر (أقل من 10 نانومتر) أكبر بكثير من النطاق الأكبر (10-200 نانومتر).

الجسيمات النانوية الذهبية ويفضل أن تكون في المناطق ذات التهاب أقوى في كل من التجارب البشرية والحيوانية ، وخاصة في الآفات الوعائية. يخلص المؤلفون إلى أن الجسيمات النانوية الذهبية المستنشقة تمر بسرعة إلى الدورة الجهازية وتتراكم في أماكن التهاب الأوعية الدموية. يوفر هذا آلية مباشرة تشرح العلاقة بين الجسيمات النانوية ذات الصلة بالبيئة وأمراض القلب والأوعية الدموية.

الآثار السريرية

في السنوات الأخيرة ، أبلغت الدراسات المختلفة عن علاقات مهمة بين التعرض الاستثنائي للجسيمات النانوية من غازات المركبات والمراضة وخطر الوفيات. لدينا الآن شرح لائق لماذا وكيف يحدث هذا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن النمو السريع لإنتاج واستخدام المواد النانوية لديه القدرة على زيادة تعرض البشر بشكل كبير. يمكن أن تساعدنا المعرفة من هذه الدراسة في تجنب زيادة المراضة من خلال تعزيز تنفيذ ممارسات التصنيع والمناولة الآمنة من أجل تقليل التعرض العرضي. حتى الآن ، كان فهمنا لآلية العمل التي من شأنها أن تفسر ارتباط أمراض القلب والأوعية الدموية بدائية. هذه الورقة تعزز فهمنا وبالتأكيد تحذر من الحذر.

أظهر المؤلفون أن الجسيمات النانوية المستنشقة في البشر تمر في الدورة الدموية في البشر والجزيئات تتراكم في أماكن التهاب الأوعية الدموية. يبدو أن إزاحة الجسيمات تعتمد على الحجم ، مع زيادة إزاحة وتراكم الجسيمات النانوية الأصغر.

تُظهر الدراسات السابقة أن التعرض الحاد لغازات عادم الديزل لدى الأشخاص الأصحاء وفي المرضى الذين يعانون من مرض القلب التاجي يسبب ضعف الأوعية الدموية والتخثر ونقص تروية عضلة القلب. 1 يرتبط التعرض المزمن لتلوث الهواء على شكل الجسيمات في كل من الحيوانات وكذلك في البشر مع تطور تصلب أثيروسك. 2

لكن لم يكن من الواضح كيف حدث هذا. من المعروف أن الجزيئات المستنشقة يتم ترسيبها في عمق الرئتين وتؤدي إلى الإجهاد التأكسدي والالتهابات. ينص 3 على أن الوسطاء الالتهابيين الناتج عن هذه الجسيمات يدخلون في الدورة العامة ويؤثرون على خطر الإصابة بالمرض. يعتقد آخرون أن الجسيمات النانوية نفسها تخترق الظهارة السنخية ودخول الدورة الدموية والمساهمة مباشرة في الأمراض. 4 تشير هذه الورقة إلى أن الأخير هو أكثر احتمالًا. ربما لا يكون هذا الخيار السهل. في النهاية ، سنفهم على الأرجح أن الجسيمات النانوية تؤدي إلى التهابات الأنسجة التي تزيد من نقل الجسيمات.

في حين أن نتائج هذه الدراسة الحالية توفر تفسيرًا مقنعًا لكيفية ارتباط مخاطر الأمراض القلبية الوعائية بالتعرض للجسيمات النانوية في البيئة ، فإنها تشير فقط إلى تفسير محتمل لقياس باكيان وآخرون ، 6 أو نتائج دراسة الملاحظة التي أجراها Power et al. ، والتي وجدت وجود اتصال بين الهواء والخوف. تشير هاتين المنشوران إلى أن الجسيمات النانوية لا تدخل في الدورة العامة فحسب ، بل تمر أيضًا بحاجز الدم في الدماغ وتؤدي أيضًا إلى الأمراض العقلية.

لا تظهر هذه الدراسة علاقة سببية. تظهر البيانات فقط أن الجسيمات النانوية تتراكم في أماكن أمراض الأوعية الدموية ؛ أنها لا تثبت أن الجسيمات النانوية تسبب أو تزيد من CVD.

يجب أن تقلق نتائج هذه الورقة والدراسات المماثلة بشأن مرضانا الذين يعانون من الأمراض القلبية الوعائية أو من هناك خطر. يمكن أن يساعد الحد من التعرض للجسيمات النانوية التي يتم استنشاقها ، وخاصة غازات عادم الديزل ، على الحد من تطور المرض. ومع ذلك ، هناك أيضا مصادر أقل وضوحا للتعرض للجسيمات النانوية. يستمر عدد الجسيمات النانوية في بيئتنا اليومية في الزيادة. على سبيل المثال ، سيتم التعرف على عدد قليل من حبر الحبر الذي يتم استخدامه عند الطباعة في المنزل وفي المكتب على أنه مخاطر على الأمراض القلبية الوعائية ، لكنها تحرر المواد النانوية (والتي تستخدم لتحسين أداء الحبر) وترتبط بمشاكل الجهاز التنفسي. 8 يحتوي أيضًا على أصباغ طعام تدخل الجسم وتسبب الإجهاد التأكسدي. 9

توسع هذه الورقة فهمنا للمشاكل التي تسببها الديزل وغيرها عن طريق المنتجات من احتراق الوقود الأحفوري. يمكن أن يكون حجم وعدد الجزيئات في الهواء ذات أهمية أكبر في نهاية المطاف من الكتلة المطلقة ، لأن الجزيئات الأصغر يمكن أن تمثل تهديدًا أكبر. تضعنا هذه الورقة أيضًا على إدراك الخطر المحتمل الذي يفترض مجموعة متنوعة من المواد النانوية التي تعتبر حميدة ، ليس بسبب مكوناتها الكيميائية ، ولكن بسبب حجمها وقدرتها على التحرك ثم التراكم في البقع الالتهابية.

  1. Lucking AJ ، Lundback M ، Mills NL ، et al. استنشاق غازات العادم الديزل يزيد من تشكل الخثرة في البشر. eur heart j . 2008 ؛ 29 (24): 3043-3051.
  2. باخ تقريبا. آثار القلب والأوعية الدموية لتلوث الهواء. Clinic Sci (Lond) . 2008 ؛ 115 (6): 175-187.
  3. Miller MR ، Shaw CA ، Langrish JP. من الجسيمات إلى المريض: الإجهاد التأكسدي والتأثيرات القلبية الوعائية لتلوث الهواء. Cardiol Future . 2012 ؛ 8 (4): 577-602.
  4. Hussain M. ، Wu D. ، Saber AT ، et al. تهاجر جسيمات ثاني أكسيد التيتانيوم الداخلية داخل القلب والكبد وتنشيط سلسلة مكملة في قلب الفئران C57BL/6. علم السمية النانوية . 2015 ؛ 9 (8): 1013-1022.
  5. Meiring JJ ، Borm PJ ، Bagatelle K ، et al. تأثير بيروكسيد الهيدروجين والهستامين على نفاذية الرئة وانتقال الجسيمات النانوية القزحية في موضع الفئران المعزولة. جزء الألياف توكسيكول . 2005 ؛ 2: 3.
  6. Bakian AV ، Huber RS ​​، Coon H ، et al. التعرض الحاد لتلوث الهواء ومخاطر الانتحار. am j epidemiol . 2015 ؛ 181 (5): 295-303.
  7. Power MC ، Kioumourtzoglou MA ، Hard JE ، Okereke Oi ، Laiden F ، Weisskopf Mg. العلاقة بين التعرض السابق لتلوث الهواء الغريب والخوف السائد: مراقبة دراسة الأتراب. BMJ . 2015 ؛ 350: H1111.
  8. Pirela SV ، Martin J ، Bello D ، Democritou P. Nanoparticle Load بواسطة أجهزة الضغط المستندة إلى الحبر الممكّن من Nano وصحة الإنسان: حالة العلوم والاحتياجات البحثية المستقبلية [تم نشرها على الإنترنت قبل الطباعة في 19 مايو 2017]. Crit Rev. توبسيكول .
  9. Jayaram DT ، Runa S ، Kemp ML ، Payne CK. تؤكد أكسدة بروتينات كورونا الناجم عن نانوبارتيسيل في تفاعل الإجهاد التأكسدي في الخلايا. nanomaßstab . 2017 ؛ 9 (22): 7595-7601.