Suche
Mein Konto
Vztah
Miller MR, Raftis JB, Langrish JP a kol. Vdechované nanočástice se hromadí v místech cévního onemocnění.ACS Nano. 2017;11(5):4542-4552.
Objektivní
Zjistit, zda inhalované nanočástice přímo způsobují kardiovaskulární onemocnění (CVD) pohybem přes plíce nebo jednoduše spouštějí systémové zánětlivé reakce.
Návrh
Tento dokument uvádí výsledky řady klinických studií a studií na zvířatech, z nichž každá má odpovědět na konkrétní otázku, jak nanočástice přispívají ke kardiovaskulárním onemocněním. V každé studii byli účastníci vystaveni nanočásticím zlata buď inhalací (u lidí) nebo přímou instilací přes průdušnici (myši), poté následovaly vzorky krve, moči nebo tkáně.
Účastník
První (N=14 mužů) a druhá (N=19) studie zahrnovala zdravé lidské dobrovolníky; Účastníky třetí studie na lidech byli pacienti, kteří nedávno prodělali kardiovaskulární příhodu a měli podstoupit karotickou endarterektomii (N=12). První experiment na hlodavcích zahrnoval normální myši; druhá zahrnovala myši s knockoutem apolipoproteinu E (ApoE-/-), které byly krmeny stravou s vysokým obsahem tuku, aby se urychlil vývoj aterosklerotických lézí.
Zásahy
Ve všech experimentech byli účastníci vystaveni nanočásticím zlata, ale velikost částic a doba expozice se lišily. Účastníci prvního pokusu na lidech byli vystaveni částicím o průměru 3,8 nm po dobu 2 hodin; Ve druhé studii na lidech bylo 10 vystaveno malým (~4 nm) částicím a 9 velkým (34 nm) částicím. V prvním pokusu na zvířatech byly myši vystaveny různým velikostem od 2 do 200 nm; Ve druhém pokusu na zvířatech byly myši vystaveny částicím o velikosti 5 nm po dobu 5 týdnů. Ve třetí studii na lidech byli 3 z 12 pacientů vystaveni inhalovaným nanočásticím zlata (5 nm) po dobu 4 hodin před operací.
Poznatky z této studie nám mohou pomoci odvrátit nárůst nemocnosti tím, že podpoříme zavádění bezpečných výrobních a manipulačních postupů ke snížení náhodné expozice.
Zlaté nanočástice byly použity, protože jsou svou velikostí podobné nanočásticím získaným ze spalování, ale mají nízkou biologickou aktivitu; jsou také snadněji měřitelné. Protože hladiny endogenního zlata v krvi jsou nízké, mohli vyšetřovatelé předpokládat, že jakýkoli detekovaný materiál byl získán experimentálně.
Cílové parametry
Koncentrace nanočástic zlata v krvi, moči a karotické plakové tkáni (pokus na zvířatech 2 a pokus na lidech 3). Obsah zlata byl stanoven pomocí vysokorozlišovací hmotnostní spektroskopie s indukčně vázaným plazmatem (HR-ICPMS) a Ramanovy mikroskopie.
Výsledky
Zlato bylo zjištěno v krvi zdravých dobrovolníků vystavených inhalovaným nanočásticím během 15 minut a bylo stále přítomno 3 měsíce po expozici. Koncentrace byly významně vyšší po inhalaci menších (4–5 nm) částic ve srovnání s většími (30+ nm) částicemi. U myší byla akumulace významně vyšší v menších (<10 nm) částicích než ve větším (10–200 nm) rozsahu.
Ve studiích na lidech i zvířatech se nanočástice zlata přednostně hromadily v oblastech s větším zánětem, zejména ve vaskulárních lézích. Autoři dospěli k závěru, že inhalované nanočástice zlata rychle vstupují do systémové cirkulace a hromadí se v místech vaskulárního zánětu. To poskytuje přímý mechanismus vysvětlující souvislost mezi environmentálními nanočásticemi a kardiovaskulárním onemocněním.
Klinické důsledky
V posledních letech různé studie uvádějí významné souvislosti mezi inhalační expozicí nanočásticím z výfukových plynů vozidel a rizikem nemocnosti a úmrtnosti. Nyní máme slušné vysvětlení, proč a jak se to děje. Navíc rychlý růst výroby a používání nanomateriálů má potenciál značně zvýšit expozici člověka. Poznatky z této studie nám mohou pomoci odvrátit nárůst nemocnosti tím, že podpoříme zavádění bezpečných výrobních a manipulačních postupů ke snížení náhodné expozice. Doposud bylo naše chápání mechanismu účinku, který by vysvětlovalo souvislost s kardiovaskulárním onemocněním, základní. Tento dokument zlepšuje naše chápání a rozhodně nabádá k opatrnosti.
Autoři prokázali, že vdechované nanočástice přecházejí z plic do krevního oběhu u člověka a že se částice hromadí v místech cévního zánětu. Translokace částic se zdá být závislá na velikosti, s větší translokací a akumulací menších nanočástic.
Předchozí výzkumy ukazují, že akutní expozice výfukovým plynům nafty způsobuje vaskulární dysfunkci, trombózu a ischemii myokardu u zdravých jedinců a u pacientů s onemocněním koronárních tepen.1Chronické vystavení znečištění ovzduší částicemi je spojeno s rozvojem a progresí aterosklerózy jak u zvířat, tak u lidí.2
Ale nebylo jasné, jak se to stalo. Je známo, že vdechované částice se usazují hluboko v plicích a spouštějí oxidační stres a zánět.3Jedna teorie říká, že zánětlivé mediátory spouštěné těmito částicemi vstupují do celkového oběhu a ovlivňují riziko onemocnění. Jiní se domnívají, že samotné nanočástice pronikají do alveolárního epitelu a dostávají se do oběhu, čímž přímo přispívají k onemocnění.4Tento dokument silně naznačuje, že druhý mechanismus je pravděpodobnější. Asi to není tak jednoduchá volba. Nakonec asi pochopíme, že nanočástice spouštějí zánět tkáně, který zvyšuje translokaci částic.5
Zatímco výsledky této studie poskytují přesvědčivé vysvětlení toho, jak může riziko KVO souviset s expozicí nanočásticím v životním prostředí, naznačují pouze jedno možné vysvětlení pro zjištění uvedená Bakianem a kol. Seestadtem,6nebo výsledky observační studie Power et al., která zjistila souvislost mezi znečištěním ovzduší a úzkostí.7Tyto 2 publikace naznačují, že nanočástice nejen vstupují do celkového oběhu, ale také procházejí hematoencefalickou bariérou a také spouštějí duševní onemocnění.
Tato studie neprokazuje kauzální vztah. Data pouze ukazují, že se nanočástice hromadí v místech cévního onemocnění; neprokazují, že nanočástice způsobují nebo zhoršují KVO.
Výsledky této práce a podobných studií by měly znepokojovat naše pacienty trpící KVO nebo ohrožené KVO. Omezení expozice zjevným zdrojům vdechovaných nanočástic, zejména výfukových plynů nafty, může pomoci omezit progresi onemocnění. Rizika však představují i méně zřejmé zdroje expozice nanočásticím. Počet nanočástic v našem každodenním prostředí neustále roste. Málokdo by například rozpoznal tonerové inkousty používané v domácím a kancelářském tisku jako riziko pro CVD, ale uvolňují nanomateriály (používané ke zlepšení výkonu toneru) a jsou spojovány s respiračními problémy.8Potravinová barviva obsahují také nanočástice oxidu titaničitého, které se mohou dostat do těla a způsobit oxidační stres.9
Tento článek rozšiřuje naše chápání problémů způsobených naftou a dalšími vedlejšími produkty spalování fosilních paliv. Velikost a počet částic ve vzduchu může být nakonec důležitější než absolutní hmotnost, protože menší částice mohou představovat větší hrozbu. Tento dokument nás také upozorňuje na potenciální nebezpečí, které představují různé nanolátky, které jsou považovány za benigní, ne kvůli jejich chemickým složkám, ale kvůli jejich velikosti a schopnosti se pohybovat a pak se hromadit v místech zánětu.