Suche
Mein Konto
Suhde
Miller MR, Raftis JB, Langrish JP, et ai. Hengitetyt nanohiukkaset kerääntyvät verisuonitautien paikkoihin.ACS Nano. 2017;11(5):4542-4552.
Tavoite
Sen määrittämiseksi, aiheuttavatko hengitetyt nanopartikkelit suoraan sydän- ja verisuonitauteja (CVD) liikkumalla keuhkojen poikki vai laukaisevatko ne yksinkertaisesti systeemisiä tulehdusreaktioita.
Luonnos
Tässä artikkelissa raportoidaan tulokset sarjasta kliinisiä ja eläintutkimuksia, joista jokainen on suunniteltu vastaamaan tiettyyn kysymykseen siitä, kuinka nanohiukkaset vaikuttavat sydän- ja verisuonisairauksiin. Jokaisessa tutkimuksessa osallistujat altistettiin kullan nanohiukkasille joko hengittämällä (ihmiset) tai suoraan instillaatiolla henkitorven kautta (hiiret), minkä jälkeen otettiin veri-, virtsa- tai kudosnäytteitä.
Osallistuja
Ensimmäisessä (N=14 miestä) ja toisessa (N=19) tutkimuksessa oli mukana terveitä vapaaehtoisia ihmisiä; Kolmannen ihmistutkimuksen osallistujat olivat potilaita, jotka olivat äskettäin kärsineet sydän- ja verisuonionnettomuudesta ja joille oli määrä tehdä kaulavaltimon endarterektomia (N = 12). Ensimmäinen jyrsijäkoe sisälsi normaaleja hiiriä; toinen koski apolipoproteiini E -poistohiiriä (ApoE-/-), joille annettiin runsaasti rasvaa sisältävää ruokavaliota ateroskleroottisten leesioiden kehittymisen nopeuttamiseksi.
Interventiot
Kaikissa kokeissa osallistujat altistettiin kullan nanohiukkasille, mutta hiukkasten koko ja altistuksen kesto vaihtelivat. Ensimmäisen ihmiskokeen osallistujat altistettiin keskimäärin 3,8 nm:n hiukkasille 2 tunnin ajan; Toisessa ihmistutkimuksessa 10 altistettiin pienille (~ 4 nm) hiukkasille ja 9 suurille (34 nm) hiukkasille. Ensimmäisessä eläinkokeessa hiiret altistettiin eri kokoisille 2-200 nm:lle; Toisessa eläinkokeessa hiiret altistettiin 5 nm:n hiukkasille 5 viikon ajan. Kolmannessa ihmistutkimuksessa kolme 12 potilaasta altistui hengitetyille kultananohiukkasille (5 nm) 4 tunnin ajan ennen leikkausta.
Tästä tutkimuksesta saatava tieto voi auttaa meitä estämään sairastuvuuden lisääntymisen kannustamalla turvallisten valmistus- ja käsittelykäytäntöjen toteuttamiseen vahingossa tapahtuvan altistumisen vähentämiseksi.
Kullan nanopartikkeleita käytettiin, koska ne ovat kooltaan samanlaisia kuin polttoperäiset nanopartikkelit, mutta niillä on alhainen biologinen aktiivisuus; ne on myös helpompi mitata. Koska endogeeninen kultataso veressä on alhainen, tutkijat saattoivat olettaa, että mikä tahansa havaittu materiaali on saatu kokeellisesti.
Kohdeparametrit
Kullan nanopartikkelien pitoisuudet veressä, virtsassa ja kaulavaltimon plakkikudoksessa (eläinkoe 2 ja ihmiskoe 3). Kultapitoisuudet määritettiin käyttämällä korkearesoluutioista induktiivisesti kytkettyä plasmamassaspektroskopiaa (HR-ICPMS) ja Raman-mikroskopiaa.
Tulokset
Kultaa havaittiin terveiden vapaaehtoisten verestä, jotka olivat altistuneet sisäänhengitetyille nanohiukkasille 15 minuutin kuluessa, ja kultaa oli edelleen läsnä 3 kuukautta altistuksen jälkeen. Pitoisuudet olivat merkittävästi korkeammat pienempien (4–5 nm) hiukkasten hengittämisen jälkeen suurempiin (30+ nm) hiukkasiin verrattuna. Hiirillä kerääntyminen oli merkittävästi suurempi pienemmillä (<10 nm) hiukkasilla kuin suuremmalla (10–200 nm) alueella.
Sekä ihmis- että eläintutkimuksissa kullan nanohiukkaset kerääntyivät ensisijaisesti alueille, joissa tulehdus oli suurempi, erityisesti verisuonivaurioissa. Kirjoittajat päättelevät, että hengitetyt kullan nanohiukkaset pääsevät nopeasti systeemiseen verenkiertoon ja kerääntyvät verisuonitulehduskohtiin. Tämä tarjoaa suoran mekanismin, joka selittää ympäristön nanohiukkasten ja sydän- ja verisuonitautien välisen yhteyden.
Kliiniset vaikutukset
Viime vuosina useat tutkimukset ovat raportoineet merkittävistä yhteyksistä ajoneuvojen pakokaasujen nanohiukkasille hengitysteitse altistumisen ja sairastuvuus- ja kuolleisuusriskin välillä. Meillä on nyt kunnollinen selitys sille, miksi ja miten tämä tapahtuu. Lisäksi nanomateriaalien tuotannon ja käytön nopea kasvu voi lisätä suuresti ihmisten altistumista. Tästä tutkimuksesta saatava tieto voi auttaa meitä estämään sairastuvuuden lisääntymisen kannustamalla turvallisten valmistus- ja käsittelykäytäntöjen toteuttamiseen vahingossa tapahtuvan altistumisen vähentämiseksi. Tähän mennessä ymmärryksemme toimintamekanismista, joka selittäisi yhteyden sydän- ja verisuonitauteihin, on ollut alkeellista. Tämä paperi edistää ymmärrystämme ja vaatii varmasti varovaisuutta.
Kirjoittajat osoittivat, että sisäänhengitetyt nanopartikkelit kulkeutuvat keuhkoista ihmisen verenkiertoon ja että hiukkaset kerääntyvät verisuonitulehduskohtiin. Hiukkasten translokaatio näyttää olevan koosta riippuvainen, ja pienempien nanopartikkelien translokaatio ja kertyminen ovat suurempia.
Aiemmat tutkimukset osoittavat, että akuutti altistuminen dieselpakokaasuille aiheuttaa verisuonten toimintahäiriöitä, tromboosia ja sydänlihaksen iskemiaa terveillä henkilöillä ja potilailla, joilla on sepelvaltimotauti.1Krooninen altistuminen hiukkasmaisille ilmansaasteille liittyy ateroskleroosin kehittymiseen ja etenemiseen sekä eläimillä että ihmisillä.2
Mutta ei ollut selvää, kuinka tämä tapahtuu. Hengitettyjen hiukkasten tiedetään asettuvan syvälle keuhkoihin ja laukaisevan oksidatiivista stressiä ja tulehdusta.3Yksi teoria on, että näiden hiukkasten laukaisemat tulehdusvälittäjät pääsevät yleiseen verenkiertoon ja vaikuttavat sairausriskiin. Toiset uskovat, että nanohiukkaset itse tunkeutuvat keuhkorakkuloiden epiteelin läpi ja pääsevät verenkiertoon, mikä edistää suoraan sairauksia.4Tämä asiakirja viittaa vahvasti siihen, että jälkimmäinen mekanismi on todennäköisempi. Ei varmaankaan niin helppo valinta. Lopulta ymmärrämme luultavasti, että nanopartikkelit laukaisevat kudostulehduksen, mikä lisää hiukkasten siirtymistä.5
Vaikka tämän tutkimuksen tulokset antavat vakuuttavan selityksen sille, kuinka sydän- ja verisuonitautiriski voi liittyä ympäristön nanohiukkasille altistumiseen, se antaa vain yhden mahdollisen selityksen Bakianin et al. Seestadtin raportoimille havainnoille.6tai Power et al.:n havainnointitutkimuksen tulokset, jotka löysivät yhteyden ilmansaasteiden ja ahdistuksen välillä.7Nämä kaksi julkaisua viittaavat siihen, että nanopartikkelit eivät vain pääse yleiseen verenkiertoon, vaan myös ylittävät veri-aivoesteen ja laukaisevat myös mielenterveysongelmia.
Tämä tutkimus ei todista syy-yhteyttä. Tiedot osoittavat vain, että nanohiukkaset kerääntyvät verisuonitautien paikkoihin; ne eivät todista, että nanohiukkaset aiheuttavat tai pahentavat sydän- ja verisuonitautia.
Tämän asiakirjan ja vastaavien tutkimusten tulosten pitäisi olla huolestuttavia potilaillemme, jotka kärsivät sydän- ja verisuonitautista tai joilla on sen riski. Altistumisen rajoittaminen hengitettyjen nanohiukkasten ilmeisille lähteille, erityisesti dieselpakokaasuille, voi auttaa rajoittamaan taudin etenemistä. Kuitenkin myös vähemmän ilmeiset nanohiukkasille altistumisen lähteet aiheuttavat riskejä. Nanohiukkasten määrä päivittäisessä ympäristössämme jatkaa kasvuaan. Esimerkiksi harvat tunnistaisivat koti- ja toimistotulostuksessa käytettävät väriainemusteet sydän- ja verisuonitautien riskeiksi, mutta niistä vapautuu nanomateriaaleja (käytetään parantamaan väriaineen suorituskykyä) ja ne on yhdistetty hengitysongelmiin.8Ruokavärit sisältävät myös titaanidioksidin nanohiukkasia, jotka voivat päästä elimistöön ja aiheuttaa oksidatiivista stressiä.9
Tämä artikkeli laajentaa ymmärrystämme dieselin ja muiden fossiilisten polttoaineiden palamisen sivutuotteiden aiheuttamista ongelmista. Ilmassa olevien hiukkasten koolla ja lukumäärällä voi viime kädessä olla suurempi merkitys kuin absoluuttisella massalla, koska pienemmät hiukkaset voivat muodostaa suuremman uhan. Tämä artikkeli varoittaa meitä myös mahdollisesta vaarasta, jonka monet nanoaineet aiheuttavat, ja joita pidetään hyvänlaatuisina, ei niiden kemiallisten komponenttien vuoksi, vaan niiden koon ja kyvyn vuoksi liikkua ja sitten kerääntyä tulehduskohtiin.