Αναφορά
Miller MR, Raftis JB, Langrish JP, et αϊ. Τα εισπνεόμενα νανοσωματίδια συσσωρεύονται σε μέρη αγγειακών παθήσεων. acs-nano . 2017; 11 (5): 4542-4552.
Στόχος
Για να προσδιοριστεί εάν τα εισπνεόμενα νανοσωματίδια προκαλούν άμεσα καρδιαγγειακές παθήσεις (CVD) μετακινώντας πάνω από τους πνεύμονες ή απλώς ενεργοποιώντας συστηματικές φλεγμονώδεις αντιδράσεις.
Σχέδιο
Το παρόν έγγραφο αναφέρει τα αποτελέσματα ορισμένων κλινικών και ζωικών πειραμάτων, τα οποία αποσκοπούν στην απάντηση σε ένα συγκεκριμένο ζήτημα του τρόπου με τον οποίο τα νανοσωματίδια συμβάλλουν στις καρδιαγγειακές παθήσεις. Σε κάθε μελέτη, οι συμμετέχοντες εκτέθηκαν σε νανοσωματίδια χρυσού είτε με εισπνοή (άνθρωποι) είτε με άμεση ενστάλαξη από την τραχεία (ποντίκια), ακολουθούμενη από δείγματα αίματος, ούρων ή ιστού.
Συμμετέχων
στην πρώτη μελέτη (n = 14 άνδρες) και δεύτερη (n = 19) έλαβε υγιές ανθρώπινο εθελοντικό μέρος. Οι συμμετέχοντες στην τρίτη ανθρώπινη μελέτη ήταν ασθενείς που είχαν υποστεί πρόσφατα ένα καρδιαγγειακό ατύχημα και για τους οποίους σχεδιάστηκε μια καρωτιδική αρτηρία (n = 12). Το πρώτο πείραμα με τρωκτικά περιελάμβανε φυσιολογικά ποντίκια. Ο δεύτερος αφορούσε ποντίκια απολιποπρωτεΐνης-e-knockout (ApoE-/-), τα οποία είχαν τροφοδοτηθεί με δίαιτα υψηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά για να επιταχύνουν την ανάπτυξη αθηροσκληρωτικών βλαβών.
παρεμβάσεις
Σε όλα τα πειράματα, οι συμμετέχοντες εκτέθηκαν σε νανοσωματίδια χρυσού, αλλά το μέγεθος των σωματιδίων και η διάρκεια έκθεσης ποικίλλουν. Οι συμμετέχοντες της πρώτης προσπάθειας των ανθρώπων εκτέθηκαν σε μέσο όρο 3,8 nm σωματίδια για 2 ώρες. Στη δεύτερη μελέτη για τους ανθρώπους, εκτέθηκαν 10 μικρά (~ 4 nm) σωματίδια και 9 μεγάλα (34 nm) σωματίδια. Στο πρώτο πείραμα των ζώων, τα ποντίκια εκτέθηκαν σε διαφορετικά μεγέθη από 2 έως 200 nm. Στο δεύτερο πείραμα των ζώων, τα ποντίκια εκτέθηκαν σε σωματίδια 5 nm σε διάστημα 5 εβδομάδων. Στην τρίτη ανθρώπινη μελέτη, 3 από τους 12 ασθενείς αναστάλησαν για 4 ώρες πριν από τη λειτουργία. <μπλοκ ποσόστωση>
Οι γνώσεις αυτής της μελέτης μπορούν να μας βοηθήσουν να αποτρέψουμε μια αύξηση της νοσηρότητας προωθώντας την εφαρμογή ασφαλών πρακτικών παραγωγής και χειρισμού για τη μείωση της τυχαίας έκθεσης.
Χρυσά νανοσωματίδια χρησιμοποιήθηκαν επειδή έχουν μέγεθος παρόμοιο με αυτό μέσω της καύσης, αλλά έχουν χαμηλή βιολογική δραστηριότητα. Είναι επίσης ευκολότερο να μετρηθούν. Δεδομένου ότι οι ενδογενείς τιμές χρυσού στο αίμα είναι χαμηλές, οι ερευνητές ήταν σε θέση να υποθέσουν ότι κάθε αποδεδειγμένο υλικό ελήφθη πειραματικά.
Παράμετρος στόχου
συγκεντρώσεις νανοσωματιδίων χρυσού σε αίμα, ούρα και καρωτιδική πλάκα (Πείραμα 2 και ανθρώπινο πείραμα 3). Η περιεκτικότητα σε χρυσό προσδιορίστηκε μέσω της φασματοσκοπίας μάζας (HR-ICPMS) και της μικροσκοπίας Raman.
Αποτελέσματα
Ο χρυσός ανιχνεύθηκε στο αίμα των υγιεινών θεμάτων, τα οποία εκτέθηκαν σε νανοσωματίδια που εισπράττονται εντός 15 λεπτών και ήταν ακόμα διαθέσιμοι 3 μήνες μετά την έκθεση. Μετά την εισπνοή μικρότερων (4-5 nm) σωματιδίων, οι συγκεντρώσεις ήταν σημαντικά υψηλότερες σε σύγκριση με μεγαλύτερα (30+ nm) σωματίδια. Στην περίπτωση των ποντικών, η συσσώρευση στα μικρότερα (<10 nm) σωματίδια ήταν σημαντικά μεγαλύτερη από ό, τι στην μεγαλύτερη περιοχή (10-200 nm).
Χρυσά νανοσωματίδια κατά προτίμηση σε περιοχές με ισχυρότερη φλεγμονή τόσο σε ανθρώπινα όσο και σε ζωικά πειράματα, ειδικά σε αγγειακές αλλοιώσεις. Οι συγγραφείς καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι τα εισπνεόμενα χρυσά νανοσωματίδια περνούν γρήγορα στον συστηματικό κύκλο και συσσωρεύονται σε μέρη αγγειακής φλεγμονής. Αυτό παρέχει έναν άμεσο μηχανισμό που εξηγεί τη σχέση μεταξύ των νανοσωματιδίων που σχετίζονται με το περιβάλλον και των καρδιαγγειακών παθήσεων.
Κλινικές επιπτώσεις
Τα τελευταία χρόνια, διάφορες μελέτες έχουν αναφέρει σημαντικές σχέσεις μεταξύ της εισπνοής σε νανοσωματίδια από αέρια οχημάτων και κινδύνου νοσηρότητας και θνησιμότητας. Έχουμε τώρα μια αξιοπρεπή εξήγηση για το γιατί και πώς συμβαίνει αυτό. Επιπλέον, η ταχεία ανάπτυξη της παραγωγής και της χρήσης νανοϋλικών έχει τη δυνατότητα να αυξήσει σημαντικά την έκθεση των ανθρώπων. Οι γνώσεις αυτής της μελέτης μπορούν να μας βοηθήσουν να αποτρέψουμε μια αύξηση της νοσηρότητας προωθώντας την εφαρμογή ασφαλών πρακτικών παραγωγής και χειρισμού προκειμένου να μειωθεί η τυχαία έκθεση. Μέχρι στιγμής, η κατανόησή μας για έναν μηχανισμό δράσης που θα εξηγούσε ότι η συσχέτιση των καρδιαγγειακών παθήσεων ήταν στοιχειώδης. Αυτό το έγγραφο προωθεί την κατανόησή μας και σίγουρα προειδοποιεί για προσοχή.
Οι συγγραφείς έδειξαν ότι τα εισπνεόμενα νανοσωματίδια στους ανθρώπους περνούν στην κυκλοφορία στους ανθρώπους και τα σωματίδια συσσωρεύονται σε μέρη αγγειακής φλεγμονής. Η μετατόπιση σωματιδίων φαίνεται να εξαρτάται από το μέγεθος, με μεγαλύτερη μετατόπιση και συσσώρευση μικρότερων νανοσωματιδίων.
Προηγούμενες μελέτες δείχνουν ότι η οξεία έκθεση σε καυσαέρια ντίζελ σε υγιείς ανθρώπους και σε ασθενείς με στεφανιαία καρδιακή νόσο προκαλεί αγγειακή δυσλειτουργία, θρόμβωση και ισχαιμία του μυοκαρδίου.
Αλλά δεν ήταν σαφές πώς συνέβη αυτό. Είναι γνωστό ότι τα εισπνεόμενα σωματίδια εναποτίθενται βαθιά στους πνεύμονες και προκαλούν οξειδωτικό στρες και φλεγμονή.
Ενώ τα αποτελέσματα αυτής της παρούσας μελέτης παρέχουν μια πειστική εξήγηση για τον τρόπο με τον οποίο ο κίνδυνος CVD μπορεί να σχετίζεται με την έκθεση σε νανοσωματίδια στο περιβάλλον, δείχνει μόνο μια πιθανή εξήγηση για εκείνη των Bakian et al Seestadt,
Αυτή η μελέτη δεν αποδεικνύει μια αιτιώδη σύνδεση. Τα δεδομένα δείχνουν μόνο ότι τα νανοσωματίδια συσσωρεύονται σε μέρη αγγειακών παθήσεων. Δεν αποδεικνύουν ότι τα νανοσωματίδια προκαλούν ή επιδεινώνουν την CVD.
Τα αποτελέσματα αυτού του εγγράφου και παρόμοιες μελέτες θα πρέπει να ανησυχούν για τους ασθενείς μας που υποφέρουν από CVD ή για τους οποίους υπάρχει κίνδυνος. Ο περιορισμός της έκθεσης στα νανοσωματίδια που εισπνέει, ιδίως τα καυσαέρια, μπορεί να βοηθήσει στον περιορισμό της εξέλιξης της νόσου. Ωστόσο, υπάρχουν επίσης λιγότερο προφανείς πηγές έκθεσης σε νανοσωματίδια. Ο αριθμός των νανοσωματιδίων στο καθημερινό μας περιβάλλον συνεχίζει να αυξάνεται. Για παράδειγμα, μόνο μερικά μελάνι γραφίτη που χρησιμοποιούνται κατά την εκτύπωση στο σπίτι και στο γραφείο θα αναγνωρίζονται ως κίνδυνοι για την CVD, αλλά απελευθερώνουν νανοϋλικά (τα οποία χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση της απόδοσης του γραφίτη) και συσχετίστηκαν με αναπνευστικά προβλήματα.
Το παρόν έγγραφο επεκτείνει την κατανόησή μας για τα προβλήματα που προκαλούνται από το ντίζελ και άλλα από τα προϊόντα της καύσης των ορυκτών καυσίμων. Το μέγεθος και ο αριθμός των σωματιδίων στον αέρα μπορεί τελικά να έχουν μεγαλύτερη σημασία από την απόλυτη μάζα, καθώς τα μικρότερα σωματίδια μπορούν να αντιπροσωπεύουν μεγαλύτερη απειλή. Το παρόν έγγραφο μας προκαλεί επίσης ενήμερους για τον πιθανό κίνδυνο που προϋποθέτει μια ποικιλία ουσιών νανοστοιχείων που θεωρούνται καλοήθεις, όχι λόγω των χημικών συστατικών τους, αλλά λόγω του μεγέθους και της ικανότητάς τους να κινούνται και στη συνέχεια να συσσωρεύονται σε φλεγμονώδη σημεία.