Jak inhalační nanočástice přispívají k vaskulárním onemocněním

reference

Miller MR, Raftis JB, Langrish JP, et al. Nanočástice se hromadí nanočástice v místech vaskulárních onemocnění. acs-nano . 2017; 11 (5): 4542-4552.

Cíl

K určení, zda inhalační nanočástice přímo způsobují kardiovaskulární onemocnění (CVD) pohybem po plicích nebo jednoduše spuštěním systémových zánětlivých reakcí.

Draft

Tento článek podává zprávy o výsledcích řady klinických a zvířecích experimentů, které jsou zaměřeny na zodpovězení konkrétní otázky, jak nanočástice přispívají k kardiovaskulárním onemocněním. V každé studii byli účastníci vystaveni zlatým nanočásticím buď inhalací (lidé) nebo přímé instilací průdušnicí (myší), následovaným vzorky krve, moči nebo tkáně.

účastník

na první (n = 14 mužů) a druhé (n = 19) studie vzala zdravou lidskou dobrovolnou část; Účastníky třetí studie o člověku byli pacienti, kteří nedávno utrpěli kardiovaskulární nehodu a pro které byla plánována karotidová tepna (n = 12). První experiment s hlodavci zahrnoval normální myši; Druhý se týkal myší apolipoprotein-e-knockout (ApoE-/-), které byly krmeny vysoce tučným stravou, aby se urychlil vývoj aterosklerotických lézí.

intervence

Ve všech experimentech byli účastníci vystaveni nanočásticím zlata, ale velikost částic a doba expozice se lišila. Účastníci prvního pokusu o lidi byli vystaveni průměru 3,8 nm částic po dobu 2 hodin; Ve druhé studii o lidech bylo odhaleno 10 malých (~ 4 nm) částic a 9 velkých (34 nm) částic. V prvním experimentu na zvířatech byly myši vystaveny různým velikostem od 2 do 200 nm; Ve druhém experimentu na zvířatech byly myši vystaveny 5 nm částic po dobu 5 týdnů. Ve třetí studii člověka byli 3 z 12 pacientů pozastaveni po dobu 4 hodin před operací.

Znalosti z této studie nám mohou pomoci odvrátit zvýšení morbidity podporou implementace bezpečné výrobní a manipulační postupy, aby se snížila náhodná expozice.

Zlaté nanočástice byly použity, protože mají velikost podobnou velikosti spalováním, ale mají nízkou biologickou aktivitu; Je také snazší měřit. Protože endogenní hodnoty zlata v krvi jsou nízké, vyšetřovatelé byli schopni předpokládat, že byl experimentálně získán jakýkoli prokázaný materiál.

Cílový parametr

Koncentrace zlatých nanočástic v tkanině krve, moči a karotického plaku (experiment na zvířatech 2 a experiment člověka 3). Obsah zlata byl stanoven pomocí induktivní induktivní induktivní plazmatické plazmatické spektroskopie (HR-ICPM) a Ramanovou mikroskopií s vysokým rozlišením.

Výsledky

zlato bylo detekováno v krvi zdravých subjektů, které byly vystaveny nanočásticím inhalovaným během 15 minut a bylo stále k dispozici 3 měsíce po expozici. Po inhalaci menších (4–5 nm) částic byly koncentrace významně vyšší ve srovnání s většími (30+ nm) částicemi. V případě myší byla akumulace v menších (<10 nm) částicích významně větší než ve větším (10–200 nm) rozsahu.

Zlaté nanočástice nejlépe v oblastech se silnějším zánětem v experimentech lidských i zvířat, zejména ve vaskulárních lézích. Autoři dospěli k závěru, že inhalační nanočástice zlatých rychle procházejí do systémového cyklu a hromadí se v místech vaskulárního zánětu. To poskytuje přímý mechanismus, který vysvětluje spojení mezi nanočásticemi souvisejícími s životním prostředí a kardiovaskulárními chorobami.

Klinické důsledky

V posledních letech různé studie uváděly významné vztahy mezi inhalativní expozicí nanočásticím z plynů vozidel a morbiditou a rizikem úmrtnosti. Nyní máme slušné vysvětlení proč a jak se to děje. Kromě toho má rychlý růst produkce a použití nanomateriálů potenciál výrazně zvýšit expozici lidí. Znalosti z této studie nám mohou pomoci odvrátit zvýšení morbidity podporou implementace bezpečné výrobní a manipulační postupy, aby se snížila náhodná expozice. Doposud bylo naše chápání akčního mechanismu, který by vysvětlil asociaci kardiovaskulárních onemocnění, základní. Tento dokument podporuje naše porozumění a určitě varuje opatrnost.

Autoři ukázali, že inhalační nanočástice u lidí přecházejí do oběhu u lidí a částice se hromadí v místech vaskulárního zánětu. Zdá se, že translokace částic je závislá na velikosti, s větší translokací a akumulací menších nanočástic.

Dřívější studie ukazují, že akutní expozice výfukovým plynům na naftu u zdravých lidí a u pacientů s koronárním srdečním onemocněním způsobuje vaskulární dysfunkci, trombózu a ischemii myokardu. 1 Chronická expozice znečištění ovzduší ve tvaru částic je spojena u zvířat i u lidí s vývojem a postupem přinesení athherosklerózy. 2

Ale nebylo jasné, jak se to stalo. Je známo, že inhalační částice se ukládají hluboko v plicích a spouští oxidační stres a zánět. ³

uvádí, že zánětlivé mediátory spuštěné těmito částicemi přicházejí do obecného cyklu a ovlivňují riziko nemoci. Jiní věří, že samotné nanočástice pronikají alveolárním epitelem a dostanou se do oběhu a přispívají přímo k nemocem. 4

Tento článek naznačuje, že tento je pravděpodobnější. Pravděpodobně to není tak snadná volba. Nakonec pravděpodobně pochopíme, že nanočástice spustí infekce tkání, které zvyšují translokaci částic.

Zatímco výsledky této této studie poskytují přesvědčivé vysvětlení toho, jak riziko CVD může souviset s vystavením nanočástic v prostředí, naznačuje pouze možné vysvětlení Bakian et al Seestadt, 6 nebo výsledky pozorovací studie Power et al., Které zjistily spojení mezi znečišťováním a strachem. Tyto 2 publikace naznačují, že nanočástice se nejenže dostávají do obecného cyklu, ale také procházejí bariérou krve a také vyvolávají duševní choroby.

Tato studie neprokazuje kauzální spojení. Data ukazují pouze, že nanočástice se hromadí na místech vaskulárních onemocnění; Nedokazují, že nanočástice způsobují nebo zhoršují CVD.

Výsledky této práce a podobné studie by se měly obávat našich pacientů, kteří trpí CVD nebo pro které existuje riziko. Omezení expozice nanočástice inhalované, zejména naftové výfukové plyny, může pomoci omezit progresi onemocnění. Existují však také méně zřejmé zdroje expozice nanočásticím. Počet nanočástic v našem každodenním prostředí se stále zvyšuje. Například pouze několik tonerových inkoustů, které se používá při tisku doma a v kanceláři, by bylo uznáno jako nebezpečí pro CVD, ale nanomateriály zdarma (které se používají ke zlepšení výkonu toneru) a byly spojeny s respiračními problémy. 8

také obsahují potravinová barviva, která se dostanou do těla a způsobují oxidační stres. 9

Tento článek rozšiřuje naše chápání problémů způsobených naftou a dalšími produkty spalování fosilních paliv. Velikost a počet částic ve vzduchu může mít nakonec větší význam než absolutní hmota, protože menší částice mohou představovat větší hrozbu. Tento článek nás také přitahuje uvědomování potenciálního nebezpečí, které předpokládá různé látky Nanos, které jsou považovány za benigní, nikoli kvůli jejich chemickým složkám, ale kvůli jejich velikosti a schopnosti pohybovat se a poté se hromadit na zánětlivých skvrnách.