Suche
Mein Konto
Odnos
Miller MR, Raftis JB, Langrish JP, et al. Udahnute nanočestice nakupljaju se na mjestima vaskularnih bolesti.ACS Nano. 2017;11(5):4542-4552.
Cilj
Kako bi se utvrdilo da li udahnute nanočestice izravno uzrokuju kardiovaskularne bolesti (KVB) kretanjem kroz pluća ili jednostavno pokreću sistemske upalne reakcije.
Nacrt
Ovaj rad donosi rezultate niza kliničkih studija i studija na životinjama, od kojih je svaka osmišljena da odgovori na određeno pitanje o tome kako nanočestice doprinose kardiovaskularnim bolestima. U svakoj studiji sudionici su bili izloženi nanočesticama zlata putem inhalacije (ljudi) ili izravnim ukapavanjem kroz traheju (miševi), nakon čega su slijedili uzorci krvi, urina ili tkiva.
sudionik
Prva (N=14 muškaraca) i druga (N=19) studija uključivale su zdrave ljudske dobrovoljce; Sudionici u trećoj studiji na ljudima bili su pacijenti koji su nedavno pretrpjeli kardiovaskularnu nezgodu i bili su podvrgnuti karotidnoj endarterektomiji (N=12). Prvi eksperiment s glodavcima uključivao je normalne miševe; drugi je uključivao apolipoprotein E knockout miševe (ApoE-/-) koji su hranjeni hranom bogatom mastima kako bi se ubrzao razvoj aterosklerotskih lezija.
Intervencije
U svim pokusima sudionici su bili izloženi nanočesticama zlata, no veličina čestica i trajanje izloženosti varirali su. Sudionici u prvom pokusu na ljudima bili su izloženi prosječno 3,8 nm česticama 2 sata; U drugoj studiji na ljudima, 10 ih je bilo izloženo malim (~4 nm) česticama, a 9 velikim (34 nm) česticama. U prvom pokusu na životinjama, miševi su bili izloženi različitim veličinama od 2 do 200 nm; U drugom eksperimentu na životinjama, miševi su bili izloženi česticama veličine 5 nm tijekom 5 tjedana. U trećoj studiji na ljudima, 3 od 12 pacijenata bilo je izloženo inhaliranim nanočesticama zlata (5 nm) 4 sata prije operacije.
Saznanja iz ove studije mogu nam pomoći spriječiti povećanje morbiditeta poticanjem primjene sigurne proizvodnje i postupaka rukovanja kako bi se smanjila slučajna izloženost.
Korištene su nanočestice zlata jer su slične veličine nanočesticama dobivenim izgaranjem, ali imaju nisku biološku aktivnost; također ih je lakše mjeriti. Budući da su razine endogenog zlata u krvi niske, istraživači mogu pretpostaviti da je svaki otkriveni materijal dobiven eksperimentalno.
Parametri cilja
Koncentracije nanočestica zlata u krvi, urinu i tkivu karotidnog plaka (pokus na životinjama 2 i pokus na ljudima 3). Sadržaj zlata određen je uporabom masene spektroskopije visoke rezolucije s induktivno spregnutom plazmom (HR-ICPMS) i Ramanove mikroskopije.
Rezultati
Zlato je otkriveno u krvi zdravih dobrovoljaca koji su bili izloženi inhaliranim nanočesticama unutar 15 minuta i još uvijek je bilo prisutno 3 mjeseca nakon izlaganja. Koncentracije su bile znatno više nakon udisanja manjih (4–5 nm) čestica u usporedbi s većim (30+ nm) česticama. U miševa, nakupljanje je bilo značajno veće u manjim (<10 nm) česticama nego u većem (10-200 nm) rasponu.
I u studijama na ljudima i na životinjama, nanočestice zlata prvenstveno su se nakupljale u područjima veće upale, osobito u vaskularnim lezijama. Autori zaključuju da inhalirane nanočestice zlata brzo ulaze u sistemsku cirkulaciju i nakupljaju se na mjestima vaskularne upale. Ovo pruža izravan mehanizam koji objašnjava povezanost između nanočestica iz okoliša i kardiovaskularnih bolesti.
Kliničke implikacije
U posljednjih nekoliko godina, različite studije su izvijestile o značajnoj povezanosti između inhalacijske izloženosti nanočesticama iz ispušnih plinova vozila i rizika od pobolijevanja i smrtnosti. Sada imamo pristojno objašnjenje zašto i kako se to događa. Nadalje, brzi rast proizvodnje i uporabe nanomaterijala ima potencijal uvelike povećati izloženost ljudi. Saznanja iz ove studije mogu nam pomoći spriječiti povećanje morbiditeta poticanjem primjene sigurne proizvodnje i postupaka rukovanja kako bi se smanjila slučajna izloženost. Do danas je naše razumijevanje mehanizma djelovanja koji bi objasnio povezanost s kardiovaskularnim bolestima bilo rudimentarno. Ovaj rad unapređuje naše razumijevanje i svakako potiče na oprez.
Autori su pokazali da udahnute nanočestice prelaze iz pluća u cirkulaciju kod ljudi i da se čestice nakupljaju na mjestima vaskularne upale. Čini se da translokacija čestica ovisi o veličini, s većom translokacijom i nakupljanjem manjih nanočestica.
Prethodna istraživanja pokazuju da akutna izloženost ispušnim plinovima dizela uzrokuje vaskularnu disfunkciju, trombozu i ishemiju miokarda kod zdravih pojedinaca i pacijenata s koronarnom arterijskom bolešću.1Kronična izloženost onečišćenju zraka česticama povezana je s razvojem i napredovanjem ateroskleroze i kod životinja i kod ljudi.2
Ali nije bilo jasno kako se to događa. Poznato je da se udahnute čestice zadržavaju duboko u plućima i izazivaju oksidativni stres i upalu.3Jedna je teorija da upalni medijatori potaknuti ovim česticama ulaze u opću cirkulaciju i utječu na rizik od bolesti. Drugi vjeruju da same nanočestice prodiru kroz alveolarni epitel i ulaze u cirkulaciju, izravno pridonoseći bolesti.4Ovaj rad snažno sugerira da je potonji mehanizam vjerojatniji. Vjerojatno i nije tako lak izbor. Na kraju ćemo vjerojatno shvatiti da nanočestice izazivaju upalu tkiva, što povećava translokaciju čestica.5
Dok rezultati ove sadašnje studije pružaju uvjerljivo objašnjenje kako rizik od kardiovaskularnih bolesti može biti povezan s izloženošću nanočesticama u okolišu, oni samo sugeriraju jedno moguće objašnjenje za nalaze koje su objavili Bakian et al Seestadt,6ili rezultati opservacijske studije Powera i sur., koji su pronašli vezu između zagađenja zraka i tjeskobe.7Ove 2 publikacije sugeriraju da nanočestice ne samo da ulaze u opću cirkulaciju, već također prelaze krvno-moždanu barijeru i također izazivaju mentalne bolesti.
Ova studija ne dokazuje uzročnu vezu. Podaci samo pokazuju da se nanočestice nakupljaju na mjestima vaskularnih bolesti; oni ne dokazuju da nanočestice uzrokuju ili pogoršavaju KVB.
Rezultati ovog rada i sličnih studija trebali bi zabrinjavati naše pacijente koji boluju ili su pod rizikom od KVB. Ograničavanje izloženosti očitim izvorima udahnutih nanočestica, posebice ispušnim plinovima dizela, može pomoći u ograničavanju napredovanja bolesti. Međutim, manje očiti izvori izloženosti nanočesticama također predstavljaju rizik. Broj nanočestica u našem svakodnevnom okolišu nastavlja rasti. Na primjer, malo njih bi prepoznalo toner tinte koje se koriste u kućnom i uredskom ispisu kao rizik za kardiovaskularne bolesti, ali one oslobađaju nanomaterijale (koji se koriste za poboljšanje performansi tonera) i povezuju se s respiratornim problemima.8Boje za hranu također sadrže nanočestice titanijevog dioksida, koje mogu ući u tijelo i izazvati oksidativni stres.9
Ovaj rad proširuje naše razumijevanje problema uzrokovanih dizelskim gorivom i drugim nusproduktima izgaranja fosilnih goriva. Veličina i broj čestica u zraku u konačnici mogu biti važniji od apsolutne mase, budući da manje čestice mogu predstavljati veću prijetnju. Ovaj nas rad također upozorava na potencijalnu opasnost koju predstavljaju razne nanosupstance koje se smatraju benignima, ne zbog svojih kemijskih komponenti, već zbog svoje veličine i sposobnosti kretanja i nakupljanja na mjestima upale.