Hogyan járulnak hozzá a belélegzett nanorészecskék az érrendszeri betegségekhez

referencia

Miller MR, Raftis JB, Langrish JP, et al. A belélegzett nanorészecskék halmozódnak fel az érrendszeri betegségek helyén. ACS-nano . 2017; 11 (5): 4542-4552.

objektív

Annak meghatározására, hogy az inhalált nanorészecskék közvetlenül a kardiovaszkuláris betegségeket (CVD) okozják -e a tüdő feletti mozgatással, vagy egyszerűen csak szisztémás gyulladásos reakciókat váltanak ki.

vázlat

Ez a cikk számos klinikai és állati kísérlet eredményeiről számol be, amelyek célja egy konkrét kérdés megválaszolása, hogy a nanorészecskék hogyan járulnak hozzá a szív- és érrendszeri betegségekhez. Mindegyik vizsgálatban a résztvevőket arany nanorészecskékkel tették ki akár inhalációval (emberek), akár a légcső általi közvetlen beillesztéssel (egerek), majd vér, vizelet vagy szövetminták.

résztvevő

Az első (n = 14 férfi) és a második (n = 19) tanulmány egészséges emberi önkéntes részt vett; A harmadik emberi vizsgálat résztvevői olyan betegek voltak, akik nemrégiben szív- és érrendszeri balesetet szenvedtek, és akiknek a carotis artériát tervezték (n = 12). Az első rágcsálókkal végzett kísérlet tartalmazza a normál egereket; A második az apolipoprotein-e-knockout egerek (APOE-/-) érintett, amelyet magas zsírtartalmú étrenddel tápláltak, hogy felgyorsítsák az atheroscleroticus léziók kialakulását.

beavatkozások

Az összes kísérletben a résztvevőket arany nanorészecskéknek tették ki, de a részecskeméret és az expozíció időtartama változott. Az első emberek kísérletének résztvevői átlagosan 3,8 nm -es részecskéknek voltak kitéve 2 órán keresztül; Az emberekről szóló második vizsgálatban 10 kicsi (~ 4 nm) részecskéket és 9 nagy (34 nm) részecskéket tettek ki. Az első állati kísérletben az egereket különböző méretűek voltak 2-200 nm -ig; A második állati kísérletben az egereket 5 nm -es részecskéknek tettük ki 5 hét alatt. A harmadik emberi vizsgálatban a 12 beteg közül 3 -at a műtét előtt 4 órán át felfüggesztették.

A tanulmányból származó ismeretek segíthetnek a morbiditás növekedésének elkerülésében azáltal, hogy elősegítik a biztonságos gyártási és kezelési gyakorlatok végrehajtását a véletlen expozíció csökkentése érdekében.

arany nanorészecskéket használtunk, mert az égéshez hasonló méretűek, de alacsony biológiai aktivitásuk van; Könnyebben mérhetők. Mivel a vér endogén aranyértékei alacsonyak, a vizsgálók képesek voltak feltételezni, hogy bármely bevált anyagot kísérletileg kaptak.

Célparaméter

Az arany nanorészecskék koncentrációja a vérben, a vizeletben és a nyaki plakkban (2. állati kísérlet és 3. humán kísérlet). Az aranytartalmat nagy felbontású induktív induktív plazma tömegspektroszkópiával (HR-ICPM) és Raman mikroszkóppal határoztuk meg.

eredmények

Az egészséges alanyok vérében

aranyat detektáltak, amelyeket 15 percen belül belélegzett nanorészecskéknek tettek ki, és még mindig rendelkezésre álltak az expozíció után 3 hónappal. A kisebb (4–5 nm) részecskék belélegzése után a koncentrációk szignifikánsan magasabbak voltak a nagyobb (30 nm) részecskékhez képest. Az egerek esetében a kisebb (<10 nm) részecskék felhalmozódása szignifikánsan nagyobb volt, mint a nagyobb (10–200 nm) tartományban.

Arany nanorészecskék lehetőleg az emberi és állati kísérletekben erősebb gyulladásos területeken, különösen az érrendszeri léziókban. A szerzők arra a következtetésre jutnak, hogy az belélegzett arany nanorészecskék gyorsan átjutnak a szisztémás ciklusba, és az érrendszeri gyulladás helyein felhalmozódnak. Ez egy közvetlen mechanizmust biztosít, amely magyarázza a környezettel kapcsolatos nanorészecskék és a szív- és érrendszeri betegségek közötti kapcsolatot.

klinikai következmények

Az utóbbi években különféle tanulmányok számoltak be szignifikáns kapcsolatokról a járműgázok nanorészecskékének inhalációs expozíciója és a morbiditás és a halálozási kockázat között. Most tisztességes magyarázatunk van arra, hogy miért és hogyan történik ez. Ezenkívül a nanomatermékek előállításának és felhasználásának gyors növekedése jelentősen növeli az emberek expozícióját. A tanulmányból származó ismeretek elősegíthetik a morbiditás növekedésének elkerülését azáltal, hogy elősegítik a biztonságos gyártási és kezelési gyakorlatok végrehajtását a véletlen expozíció csökkentése érdekében. Eddig egy olyan cselekvési mechanizmus megértése, amely magyarázza a szív- és érrendszeri betegségek asszociációját. Ez a cikk elősegíti megértésünket, és minden bizonnyal figyelmezteti az óvatosságot.

A szerzők kimutatták, hogy az emberek belélegzett nanorészecskéi átjutnak az emberek keringésébe, és a részecskék az érrendszeri gyulladás helyén felhalmozódnak. Úgy tűnik, hogy a részecske transzlokációja a méretétől függ, a kisebb nanorészecskék nagyobb transzlokációjával és felhalmozódásával.

A korábbi vizsgálatok azt mutatják, hogy az egészséges emberekben és a szívkoszorúér betegségben szenvedő betegeknél a dízel kipufogógázok akut expozíciója érrendszeri diszfunkciót, trombózist és szívizom -ischaemiát okoz. ^{1 A részecskék alakú légszennyezés krónikus expozíciója mind az állatokban, mind az emberekben összekapcsolódik az Athherosclerosis fejlődésével és fejlődésével. 2}

De nem volt világos, hogy ez hogyan történt. Ismert, hogy az inhalációs részecskék mélyen lerakódnak a tüdőben, és oxidatív stresszt és gyulladást váltanak ki. A ³

kijelenti, hogy az ezen részecskék által kiváltott gyulladásos mediátorok az általános ciklusba kerülnek, és befolyásolják a betegség kockázatát. Mások úgy vélik, hogy a nanorészecskék maguk is behatolnak az alveoláris hámba, bekerülnek a keringésbe, és közvetlenül hozzájárulnak a betegségekhez. 4

Ez a cikk azt sugallja, hogy az utóbbi valószínűbb. Valószínűleg nem olyan könnyű választás. Végül valószínűleg megértjük, hogy a nanorészecskék olyan szöveti fertőzéseket váltanak ki, amelyek növelik a részecskék transzlokációját.

Míg a jelen tanulmány eredményei meggyőző magyarázatot adnak arra, hogy a CVD -kockázat hogyan kapcsolódhat a környezetben lévő nanorészecskéknek való kitettséghez, ez csak egy lehetséges magyarázatot jelez Bakian és munkatársai Seestadt, ^{6 vagy a Power et al. Megfigyelő tanulmány eredményeire, amelyek kapcsolatot találtak a légszennyezés és a félelem között. Ez a 2 publikáció azt jelzi, hogy a nanorészecskék nemcsak az általános ciklusba kerülnek, hanem átadják a vér-agy gátot, és mentális betegségeket is kiváltnak.}

Ez a tanulmány nem mutat okozati kapcsolatot. Az adatok csak azt mutatják, hogy a nanorészecskék halmozódnak fel az érrendszeri betegségek helyén; Nem bizonyítják, hogy a nanorészecskék okozzák vagy súlyosbítják a CVD -t.

A cikk és a hasonló tanulmányok eredményeinek aggódniuk kell a CVD -ben szenvedő betegeink miatt, vagy akiknek fennáll a kockázata. A belélegzett nanorészecskék, különösen a dízel kipufogógázok expozíciójának korlátozása elősegítheti a betegség előrehaladását. Vannak azonban kevésbé nyilvánvaló források a nanorészecskéknek is. A nanorészecskék száma mindennapi környezetünkben tovább növekszik. Például csak néhány toner tintát használnak, amelyeket otthon és az irodában történő nyomtatáskor használnak a CVD veszélyeként, de ingyenes nanomatermékeket (amelyeket a toner teljesítményének javítására használnak), és légzési problémákkal társultak. A ^{8 olyan ételfestékeket is tartalmaznak, amelyek a testbe kerülnek és oxidatív stressz lehetnek. 9}

Ez a cikk kibővíti a dízel és más, a fosszilis tüzelőanyagok égetési termékei által okozott problémák megértését. A levegőben lévő részecskék mérete és száma végül nagyobb jelentőséggel bírhat, mint az abszolút tömeg, mivel a kisebb részecskék nagyobb veszélyt jelenthetnek. Ez a cikk felhívja a figyelmet arra is, hogy tudatosítsuk a lehetséges veszélyeket, amelyek különféle nanos anyagokat feltételeznek, amelyeket jóindulatúnak tekintnek, nem kémiai komponensek miatt, hanem méretük és mozgásuk képessége miatt, majd a gyulladásos foltokban felhalmozódnak.