Kuinka hengitetyt nanohiukkaset edistävät verisuonitauteja

Viite

Miller MR, Raftis JB, Langrish JP, et ai. Hengitetyt nanohiukkaset kerääntyvät verisuonisairauksien paikkoihin. acs-nano . 2017; 11 (5): 4542-4552.

Objektiivi

Määrittää, aiheuttavatko hengitetyt nanohiukkaset suoraan sydän- ja verisuonisairauksiin (CVD) siirtymällä keuhkojen yli vai yksinkertaisesti käynnistämällä systeemisiä tulehduksellisia reaktioita.

Luonnos

Tässä artikkelissa kerrotaan useiden kliinisten ja eläinkokeiden tuloksista, joiden tarkoituksena on vastata erityiseen kysymykseen siitä, kuinka nanohiukkaset edistävät sydän- ja verisuonisairauksia. Jokaisessa tutkimuksessa osallistujat altistettiin kullan nanohiukkasille joko hengittämällä (ihmisillä) tai välittömällä laivaston (hiirillä), mitä seurasi veri-, virtsa- tai kudosnäytteet.

osallistuja

ensimmäisessä (n = 14 miestä) ja toisessa (n = 19) tutkimuksessa ottivat terveellisen ihmisen vapaaehtoisen osan; Kolmannen ihmisen tutkimuksen osallistujat olivat potilaita, jotka olivat äskettäin kärsineet sydän- ja verisuoni -onnettomuudesta ja joille kaulavaltimo oli suunniteltu (n = 12). Ensimmäiseen jyrsijöiden koeeseen sisältyi normaaleja hiiriä; Toinen asianomaiset apolipoproteiini-e-knockout-hiiret (apoE-/-), joille oli annettu rasvaisella ruokavaliolla ateroskleroottisten leesioiden kehittymisen nopeuttamiseksi.

interventiot

Kaikissa kokeissa osallistujat altistettiin kullan nanohiukkasille, mutta hiukkaskoko ja altistumisen kesto vaihtelivat. Ensimmäisen ihmisen yrityksen osallistujat altistettiin keskimäärin 3,8 nm: n hiukkasille 2 tunnin ajan; Toisessa ihmisen tutkimuksessa altistettiin 10 pientä (~ 4 nm) hiukkasia ja 9 suurta (34 nm) hiukkasia. Ensimmäisessä eläinkokeessa hiiret altistettiin erikokoisille 2 - 200 nm; Toisessa eläinkokeessa hiiret altistettiin 5 nm: n hiukkasille 5 viikon aikana. Kolmannessa ihmisen tutkimuksessa 3 12 potilaasta suspendoitiin 4 tuntia ennen leikkausta.

Tämän tutkimuksen tieto voi auttaa meitä estämään sairastuvuuden lisääntyminen edistämällä turvallisten valmistus- ja käsittelykäytäntöjen toteuttamista vahingossa tapahtuvan altistumisen vähentämiseksi.

kultaa nanohiukkasia käytettiin, koska niiden koko on samanlainen kuin palamisen kautta, mutta niillä on pieni biologinen aktiivisuus; Niitä on myös helpompi mitata. Koska veren endogeeniset kulta -arvot ovat alhaiset, tutkijat pystyivät olettamaan, että mikä tahansa todistettu materiaali saatiin kokeellisesti.

Kohdeparametri

Kulta -nanohiukkasten pitoisuudet veren, virtsan ja kaulavaltimon plakkikangasissa (eläinkoe ​​2 ja ihmiskoe 3). Kultapitoisuus määritettiin korkearesoluutioisella induktiivisella induktiivisella plasmamassaspektroskopialla (HR-ICPMS) ja Raman-mikroskopialla.

tulokset

Kulta havaittiin terveiden koehenkilöiden veressä, jotka altistettiin nanohiukkasille hengitetyille 15 minuutin kuluessa ja olivat edelleen saatavana 3 kuukautta altistumisen jälkeen. Pienempien (4–5 nm) hiukkasten hengittämisen jälkeen pitoisuudet olivat merkittävästi korkeammat verrattuna suurempiin (30+ nm) hiukkasiin. Hiirien tapauksessa pienempien (<10 nm) hiukkasten kertyminen oli merkittävästi suurempi kuin suuremmalla (10–200 nm) alueella.

Kulta -nanohiukkaset mieluiten alueilla, joilla on voimakkaampi tulehduksia sekä ihmisen että eläinkokeissa, etenkin verisuonivaurioissa. Kirjoittajat päättelevät, että hengitetyt kullan nanohiukkaset kulkevat nopeasti systeemiseen sykliin ja kerääntyvät verisuonitulehduksen paikkoihin. Tämä tarjoaa suoran mekanismin, joka selittää yhteyden ympäristöystävällisiin nanohiukkasiin ja sydän- ja verisuonisairauksiin.

kliiniset vaikutukset

Viime vuosina erilaisissa tutkimuksissa on raportoitu merkittäviä suhteita inhalaatiivisen altistumisen altistumisen nanohiukkasille ajoneuvojen kaasuista ja sairastuvuudesta ja kuolleisuusriskistä. Meillä on nyt kunnollinen selitys miksi ja miten tämä tapahtuu. Lisäksi nanomateriaalien tuotannon ja käytön nopea kasvu voi lisätä merkittävästi ihmisten altistumista. Tämän tutkimuksen tieto voi auttaa meitä estämään sairastuvuuden lisääntyminen edistämällä turvallisten valmistus- ja käsittelykäytäntöjen toteuttamista vahingossa tapahtuvan altistumisen vähentämiseksi. Toistaiseksi ymmärryksemme toimintamekanismista, joka selittää sydän- ja verisuonisairauksien assosiaation, on ollut alkeellista. Tämä artikkeli edistää ymmärrystämme ja varoittaa varmasti varovaisuutta.

Kirjailijat osoittivat, että ihmisillä hengitetyt nanohiukkaset kulkevat ihmisillä ja hiukkaset kerääntyvät verisuonien tulehduksen paikkoihin. Hiukkasten translokaatio näyttää olevan riippuvainen koosta, pienempien nanohiukkasten suuremmalla translokaatiolla ja kertymisellä.

Aikaisemmat tutkimukset osoittavat, että akuutti altistuminen dieselin pakokaasuille terveillä ihmisillä ja sepelvaltimoiden sydänsairauksilla potilailla aiheuttaa verisuonten toimintahäiriöitä, tromboosia ja sydänlihaksen iskemiaa. 1 Krooninen altistuminen hiukkasten muotoiselle ilman pilaantumiselle on kytketty sekä eläimiin että ihmisiin, joilla on tuodun urheilulaitteiden kehitys ja eteneminen. 2

Mutta ei ollut selvää, kuinka tämä tapahtui. On tiedossa, että hengitetyt hiukkaset kerrostuvat syvälle keuhkoihin ja laukaisevat hapettumisstressin ja tulehduksen. 3 toteaa, että näiden hiukkasten laukaisemat tulehdukselliset välittäjät tulevat yleiseen sykliin ja vaikuttavat sairauden riskiin. Toiset uskovat, että itse nanohiukkaset tunkeutuvat alveolaariseen epiteeliin ja pääsevät verenkiertoon ja edistävät suoraan sairauksiin. 4 Tämä artikkeli viittaa siihen, että jälkimmäinen on todennäköisempi. Se ei todennäköisesti ole niin helppo valinta. Lopulta ymmärrämme todennäköisesti, että nanohiukkaset laukaisevat kudosinfektiot, jotka lisäävät hiukkasten siirtymistä.

Vaikka tämän tutkimuksen tulokset antavat vakuuttavan selityksen siitä, kuinka CVD -riski voi liittyä ympäristössä nanohiukkasten altistumiseen, se osoittaa vain Bakianin et al. Setactadtin, 6 tai Powerin et al., Tulosten tulokset, jotka löysivät yhteyden ilman pilaantumisen ja pelon välillä. Nämä 2 julkaisua osoittavat, että nanohiukkaset eivät vain pääse yleiseen sykliin, vaan myös kulkevat veri-aivoesteen ja laukaisevat myös mielisairaudet.

Tämä tutkimus ei osoita syy -yhteyttä. Tiedot osoittavat vain, että nanohiukkaset kerääntyvät verisuonitautien paikoihin; Ne eivät todista, että nanohiukkaset aiheuttavat tai pahentavat CVD: tä.

Tämän artikkelin ja vastaavien tutkimusten tulosten tulisi huolehtia CVD: stä kärsivistä potilaistamme tai joille on olemassa riski. Hengitettyjen nanohiukkasten altistumisen rajoitus, erityisesti diesel -pakokaasujen, voi auttaa rajoittamaan taudin etenemistä. Nanohiukkasille on kuitenkin myös vähemmän ilmeisiä altistumislähteitä. Nanohiukkasten lukumäärä jokapäiväisessä ympäristössämme kasvaa edelleen. Esimerkiksi vain muutama väriainemuste, jota käytetään kotona tulostaessa ja toimistossa, tunnustetaan CVD: n vaaroiksi, mutta ne vapauttavat nanomateriaaleja (joita käytetään väriaineen suorituskyvyn parantamiseen) ja liittyvät hengitysvaikeuksiin. 8 sisältää myös ruumiin väriaineita, jotka pääsevät kehoon ja aiheuttavat hapettumisstressiä. ⁹

Tämä artikkeli laajentaa ymmärrystämme dieselin ja muun aiheuttamista ongelmista fossiilisten polttoaineiden palamistuotteilla. Hiukkasten koko ja lukumäärä ilmassa voi viime kädessä olla tärkeämpi kuin absoluuttinen massa, koska pienemmät hiukkaset voivat edustaa suurempaa uhkaa. Tämä artikkeli saa meidät myös tietoiseksi mahdollisesta vaarasta, joka edellyttää erilaisia ​​nano -aineita, joita pidetään hyvänlaatuisina, ei niiden kemiallisten komponenttien vuoksi, vaan niiden koon ja kyvyn liikkumisen vuoksi ja kerääntyä sitten tulehduksellisiin paikkoihin.