Kako udisane nanočestice doprinose vaskularnim bolestima

Referenca

Miller MR, Raftis JB, Langrish JP i sur. Inhalirane nanočestice akumuliraju se na mjestima vaskularnih bolesti. ACS-nano . 2017; 11 (5): 4542-4552.

Cilj

utvrditi da li udisane nanočestice izravno uzrokuju kardiovaskularne bolesti (CVD) kretanjem pluća ili jednostavno pokretanjem sistemskih upalnih reakcija.

Nacrt

Ovaj rad izvještava o rezultatima niza kliničkih i na životinjama, koji su usmjereni na odgovaranje na određeno pitanje kako nanočestice doprinose kardiovaskularnim bolestima. U svakoj studiji, sudionici su bili izloženi zlatnim nanočesticama bilo udisanjem (ljudi) ili izravnom instilacijom traheja (miševa), a zatim uzorcima krvi, urina ili tkiva.

sudionik

na prvoj (n = 14 muškaraca) i drugoj (n = 19) studiji uzeli su zdrav ljudski dobrovoljni dio; Sudionici u trećoj studiji ljudi bili su bolesnici koji su nedavno pretrpjeli kardiovaskularnu nesreću i za koje je planirana karotidna arterija (n = 12). Prvi eksperiment s glodavcima uključivao je normalne miševe; Drugi se tiču ​​miševa apolipoprotein-e-knockout (APOE-/-), koji su se hranili dijetom s visokim udjelom masti kako bi ubrzali razvoj aterosklerotskih lezija.

Intervencije

U svim eksperimentima sudionici su bili izloženi zlatnim nanočesticama, ali veličina čestica i trajanje izloženosti varirali su. Sudionici prvog pokušaja ljudi bili su izloženi prosjeku 3,8 nm čestica 2 sata; U drugoj studiji o ljudima izloženo je 10 malih (~ 4 nm) čestica i 9 velikih (34 nm) čestica. U prvom eksperimentu na životinjama, miševi su bili izloženi različitim veličinama od 2 do 200 nm; U drugom eksperimentu na životinjama, miševi su bili izloženi 5 nm čestica tijekom 5 tjedana. U trećem istraživanju ljudi, 3 od 12 pacijenata suspendirana su 4 sata prije operacije.

Znanje iz ove studije može nam pomoći da spriječimo povećanje morbiditeta promičući primjenu sigurnih praksi proizvodnje i rukovanja kako bi se smanjila slučajna izloženost.

Nanočestice zlata korištene su jer imaju veličinu sličnu onoj izgaranju, ali imaju nisku biološku aktivnost; Također ih je lakše izmjeriti. Budući da su vrijednosti endogenih zlata u krvi niske, istražitelji su mogli pretpostaviti da je bilo koji dokazani materijal eksperimentalno dobiven.

Ciljni parametar

Koncentracije zlatnih nanočestica u krvi, urinu i karotidnom plaku od tkanine (Eksperiment na životinjama 2 i ljudski eksperiment 3). Sadržaj zlata određen je pomoću induktivne induktivne induktivne masene spektroskopije visoke rezolucije (HR-ICPMS) i Ramanske mikroskopije.

Rezultati

Zlato je otkriveno u krvi zdravih ispitanika, koji su bili izloženi nanočesticama udisanim u roku od 15 minuta, a još uvijek je bilo dostupno 3 mjeseca nakon izlaganja. Nakon udisanja manjih (4–5 nm) čestica, koncentracije su bile značajno veće u usporedbi s većim (30+ nm) česticama. U slučaju miševa, akumulacija u manjim (<10 nm) čestica bila je značajno veća nego u većem rasponu (10–200 nm).

Zlatne nanočestice po mogućnosti u područjima s jačim upalama i u pokusima ljudi i na životinjama, posebno u vaskularnim lezijama. Autori zaključuju da udisane zlatne nanočestice brzo prelaze u sistemski ciklus i nakupljaju se na mjestima vaskularne upale. To pruža izravan mehanizam koji objašnjava vezu između nanočestica povezanih s okolišem i kardiovaskularnih bolesti.

Kliničke implikacije

Posljednjih godina, različite studije izvijestile su o značajnim odnosima između inhalacijske izloženosti nanočesticama iz riskiranja plinova i morbiditeta i smrtnosti. Sada imamo pristojno objašnjenje zašto i kako se to događa. Pored toga, brzi rast proizvodnje i upotrebe nanomaterijala može značajno povećati izloženost ljudi. Znanje iz ove studije može nam pomoći da spriječimo povećanje morbiditeta promičući provedbu sigurne prakse proizvodnje i rukovanja kako bismo smanjili slučajno izlaganje. Do sada je naše razumijevanje akcijskog mehanizma koji bi objasnio povezanost kardiovaskularnih bolesti bilo rudimentarno. Ovaj rad promiče naše razumijevanje i svakako upozorava na oprez.

Autori su pokazali da udišeni nanočestice kod ljudi prolaze u cirkulaciju kod ljudi, a čestice se nakupljaju na mjestima vaskularne upale. Čini se da translokacija čestica ovisi o veličini, s većom translokacijom i nakupljanjem manjih nanočestica.

Ranije studije pokazuju da akutna izloženost dizelskim ispušnim plinovima kod zdravih ljudi i u bolesnika s koronarnom srčanom bolešću uzrokuje vaskularnu disfunkciju, trombozu i ishemiju miokarda. 1 Kronično izlaganje zagađenju zraka u obliku čestica povezano je i kod životinja, kao i kod ljudi s razvojem i napredovanjem athoroskleroze. 2

Ali nije bilo jasno kako se to dogodilo. Poznato je da se udisane čestice deponiraju duboko u plućima i pokreću oksidativni stres i upalu. 3 navodi da upalni posrednici pokrenuti tim česticama dolaze u opći ciklus i utječu na rizik od bolesti. Drugi vjeruju da same nanočestice prodiru u alveolarni epitel i uđu u cirkulaciju i izravno doprinose bolestima. 4 Ovaj rad sugerira da je potonji vjerojatniji. To vjerojatno nije tako lak izbor. Na kraju ćemo vjerojatno razumjeti da nanočestice pokreću infekcije tkiva koje povećavaju translokaciju čestica.

Iako rezultati ove studije pružaju uvjerljivo objašnjenje kako se rizik od KVD -a može povezati s izlaganjem nanočesticama u okolini, ona ukazuje samo na moguće objašnjenje Bakian i ostali Seestadt, ^{6 ili rezultati promatranja promatranja po snazi ​​i sur., Istraživanja, koja je pronađena u zraku. Ove dvije publikacije ukazuju na to da nanočestice ne samo da ulaze u opći ciklus, već i prolaze krvno-moždanu barijeru i također pokreću mentalne bolesti.}

Ova studija ne pokazuje uzročnu vezu. Podaci samo pokazuju da se nanočestice nakupljaju na mjestima vaskularnih bolesti; Ne dokazuju da nanočestice uzrokuju ili pogoršavaju CVD.

Rezultati ovog rada i slične studije trebali bi se brinuti o našim pacijentima koji pate od KVB -a ili za koje postoji rizik. Ograničenje izloženosti nanočesticama udisanim, posebno dizelskim ispušnim plinovima, može pomoći u ograničavanju napredovanja bolesti. Međutim, također postoje manje očigledni izvori izloženosti nanočesticama. Broj nanočestica u našem svakodnevnom okruženju i dalje se povećava. Na primjer, samo nekoliko tonera za tintu koja se koristi prilikom tiskanja kod kuće i u uredu bila bi prepoznata kao opasnosti za CVD, ali oni su besplatno nanomaterijali (koji se koriste za poboljšanje performansi tonera) i bilo je povezano s respiratornim problemima. 8 također sadrže boje hrane koje ulaze u tijelo i uzrokuju oksidativni stres. 9

Ovaj rad proširuje naše razumijevanje problema uzrokovanih dizelom i drugim proizvodima izgaranja fosilnih goriva. Veličina i broj čestica u zraku u konačnici mogu biti od veće važnosti od apsolutne mase, jer manje čestice mogu predstavljati veću prijetnju. Ovaj rad također nas svjesni potencijalne opasnosti koja pretpostavlja razne nanove tvari koje se smatraju benignim, ne zbog njihovih kemijskih komponenti, već zbog njihove veličine i sposobnosti da se kreću, a zatim nakupljaju na upalnim mjestima.

1. Lucking AJ, Lundback M, Mills NL i sur. Udisanje dizelskih ispušnih plinova povećava stvaranje tromba kod ljudi. EUR SRCE J . 2008; 29 (24): 3043-3051.
2. Bach cca. Kardiovaskularni učinci onečišćenja zraka. Clinic Sci (Lond) . 2008; 115 (6): 175-187.
3. Miller Mr, Shaw CA, Langrish JP. Od čestica do pacijenta: oksidativni stres i kardiovaskularni učinci onečišćenja zraka. Budući kardiol . 2012; 8 (4): 577-602.
4. Hussain M., Wu D., Saber AT, et al. Intratrahealni nanočestice nanočestica titana dioksida migriraju u srce i jetru i aktiviraju kaskadu komplementa u srcu C57BL/6 miševa. nanotoksikologija . 2015; 9 (8): 1013-1022.
5. Meiring JJ, Borm PJ, Bagatelle K i sur. Utjecaj vodikovog peroksida i histamina na plućnu propusnost i translokaciju nanočestica iridija u izoliranom položaju štakora. dijelom vlakana toksikol . 2005; 2: 3.
6. Bakian AV, Huber RS, Coon H i sur. Akutno izlaganje zagađenju zraka i riziku samoubojstva. Am J Epidemiol . 2015; 181 (5): 295-303.
7. Power MC, Kioumourtzoglou MA, Hard JE, Okereke Oi, Laden F, Weisskopf MG. Odnos između prethodne izloženosti zagađenju zraka od sitne prašine i prevladavajućeg straha: promatranje kohortne studije. BMJ . 2015; 350: H1111.
8. Pirela SV, Martin J, Bello D, Democtou P. Opterećenje nanočestica od strane nano -omogućenih uređaja za pritisak na temelju tonera i ljudskog zdravlja: stanje znanosti i budućih istraživačkih potreba [Objavljeno na mreži uoči tiska 19. svibnja 2017.]. Critin Rev. Toxicol .
9. Jayaram DT, Runa S, Kemp ML, Payne CK. Oksidacija koronskih proteina izazvana nanočesticama pokreće reakciju oksidativnog stresa u stanicama. nanomaßstab . 2017; 9 (22): 7595-7601.