Cómo las nanopartículas inhaladas contribuyen a las enfermedades vasculares

referencia

Miller MR, Raftis JB, Langrish JP, et al. Las nanopartículas inhaladas se acumulan en lugares de enfermedades vasculares. acs-nano . 2017; 11 (5): 4542-4552.

Objetivo

Para determinar si las nanopartículas inhaladas causan directamente la enfermedad cardiovascular (ECV) moviéndose sobre los pulmones o simplemente desencadenando reacciones inflamatorias sistémicas.

borrador

Este artículo informa sobre los resultados de una serie de experimentos clínicos y animales, que tienen como objetivo responder una pregunta específica de cómo las nanopartículas contribuyen a las enfermedades cardiovasculares. En cada estudio, los participantes fueron expuestos a nanopartículas de oro por inhalación (humanos) o instilación directa por la tráquea (ratones), seguido de muestras de sangre, orina o tejido.

participante

en el primer estudio (n = 14 hombres) y segundo (n = 19) tomó una parte voluntaria humana sana; Los participantes en el tercer estudio humano fueron pacientes que recientemente habían sufrido un accidente cardiovascular y para quienes se planeó una arteria carótida (n = 12). El primer experimento con roedores incluyó ratones normales; Los segundos ratones de apolipoproteína-e-knockout preocupados (APOE-/-), que se había alimentado con una dieta alta en grasas para acelerar el desarrollo de lesiones ateroscleróticas.

Intervenciones

En todos los experimentos, los participantes fueron expuestos a nanopartículas de oro, pero el tamaño de partícula y la duración de la exposición variaron. Los participantes del primer intento de humanos estuvieron expuestos a un promedio de partículas de 3.8 nm durante 2 horas; En el segundo estudio sobre humanos, se expusieron 10 pequeñas (~ 4 nm) y 9 partículas grandes (34 nm). En el primer experimento animal, los ratones se expusieron a diferentes tamaños de 2 a 200 nm; En el segundo experimento animal, los ratones se expusieron a partículas de 5 nm durante 5 semanas. En el tercer estudio en humanos, 3 de los 12 pacientes fueron suspendidos durante 4 horas antes de la operación.

El conocimiento de este estudio puede ayudarnos a evitar un aumento de la morbilidad al promover la implementación de prácticas seguras de fabricación y manejo para reducir la exposición accidental.

se usaron nanopartículas de oro porque tienen un tamaño similar al de la combustión, pero tienen una baja actividad biológica; También son más fáciles de medir. Dado que los valores de oro endógenos en la sangre son bajos, los investigadores pudieron asumir que cualquier material probado se obtuvo experimentalmente.

parámetro objetivo

Concentraciones de nanopartículas de oro en la tela de placa de sangre, orina y carótida (Experimento de animales 2 y Experimento Humano 3). El contenido de oro se determinó mediante espectroscopía de masas de plasma inductivas inductivas de alta resolución (HR-ICPMS) y microscopía Raman.

Resultados

se detectó oro en la sangre de sujetos sanos, que se expusieron a nanopartículas inhaladas en 15 minutos, y todavía estaba disponible 3 meses después de la exposición. Después de la inhalación de partículas más pequeñas (4–5 nM), las concentraciones fueron significativamente más altas en comparación con las partículas más grandes (más de 30 nM). En el caso de los ratones, la acumulación en las partículas más pequeñas (<10 nm) fue significativamente mayor que en el rango más grande (10-200 nm).

nanopartículas de oro preferiblemente en áreas con inflamación más fuerte en experimentos humanos y animales, especialmente en lesiones vasculares. Los autores concluyen que las nanopartículas de oro inhaladas pasan rápidamente al ciclo sistémico y se acumulan en lugares de inflamación vascular. Esto proporciona un mecanismo directo que explica la conexión entre nanopartículas relacionadas con el medio ambiente y enfermedades cardiovasculares.

Implicaciones clínicas

En los últimos años, varios estudios han informado relaciones significativas entre la exposición inhalativa a las nanopartículas de gases de vehículos y el riesgo de morbilidad y mortalidad. Ahora tenemos una explicación decente de por qué y cómo sucede esto. Además, el rápido crecimiento de la producción y el uso de nanomateriales tiene el potencial de aumentar significativamente la exposición de los humanos. El conocimiento de este estudio puede ayudarnos a evitar un aumento de la morbilidad al promover la implementación de prácticas seguras de fabricación y manejo para reducir la exposición accidental. Hasta ahora, nuestra comprensión de un mecanismo de acción que explicaría la asociación de enfermedades cardiovasculares ha sido rudimentaria. Este artículo promueve nuestra comprensión y ciertamente advierte por precaución.

Los autores mostraron que las nanopartículas inhaladas en humanos pasan a la circulación en humanos y las partículas se acumulan en lugares de inflamación vascular. La translocación de partículas parece depender del tamaño, con una mayor translocación y acumulación de nanopartículas más pequeñas.

Estudios anteriores muestran que la exposición aguda a los gases de escape diesel en personas sanas y en pacientes con enfermedad coronaria causa disfunción vascular, trombosis e isquemia miocárdica. 1 La exposición crónica a la contaminación del aire en forma de partículas está conectada tanto en los animales como en los humanos con el desarrollo y el avance de la atherosclerosis traída. ²

Pero no estaba claro cómo sucedió esto. Se sabe que las partículas inhaladas se depositan profundamente en los pulmones y desencadenan estrés oxidativo e inflamación. ^{3 establece que los mediadores inflamatorios desencadenados por estas partículas entran en el ciclo general e influyen en el riesgo de enfermedad. Otros creen que las nanopartículas en sí mismas penetran en el epitelio alveolar y entran en la circulación y contribuyen directamente a las enfermedades. 4 Este documento sugiere que este último es más probable. Probablemente no sea una elección tan fácil. Al final, probablemente entenderemos que las nanopartículas desencadenan infecciones de tejido que aumentan la translocación de partículas.}

Si bien los resultados de este presente estudio proporcionan una explicación convincente de cómo el riesgo de ECV puede estar relacionado con la exposición a las nanopartículas en el medio ambiente, solo indica una posible explicación para la de Bakian et al Seestadt, 6 o los resultados de un estudio de observación de Power et al., Que encontró una conexión entre la contaminación del aire y el miedo. Estas 2 publicaciones indican que las nanopartículas no solo entran en el ciclo general, sino que también pasan la barrera hematoencefálica y también desencadenan enfermedades mentales.

Este estudio no demuestra una conexión causal. Los datos solo muestran que las nanopartículas se acumulan en lugares de enfermedades vasculares; No prueban que las nanopartículas causen o agraven la ECV.

Los resultados de este documento y estudios similares deberían preocuparse por nuestros pacientes que sufren de ECV o por quienes existe un riesgo. La limitación de la exposición a las nanopartículas inhaladas, en particular los gases de escape diesel, puede ayudar a limitar la progresión de la enfermedad. Sin embargo, también hay fuentes menos obvias de exposición a nanopartículas. El número de nanopartículas en nuestro entorno cotidiano continúa aumentando. Por ejemplo, solo unas pocas tinta de tóner que se usan al imprimir en casa y en la oficina serían reconocidas como peligros para la ECV, pero liberan nanomateriales (que se utilizan para mejorar el rendimiento del tóner) y se asociaron con problemas respiratorios. ^{8 También contienen tintes de alimentos que entran en el cuerpo y causan la lata de estrés oxidativo. 9}

Este documento amplía nuestra comprensión de los problemas causados ​​por el diesel y otros por los productos de la combustión de combustibles fósiles. El tamaño y el número de partículas en el aire pueden ser de mayor importancia que la masa absoluta, ya que las partículas más pequeñas pueden representar una amenaza mayor. Este documento también nos hace conscientes del peligro potencial que asume una variedad de sustancias de nanos que se consideran benignas, no por sus componentes químicos, sino por su tamaño y capacidad para moverse y luego acumularse en puntos inflamatorios.