Suche
Mein Konto
Kapcsolat
Miller MR, Raftis JB, Langrish JP és munkatársai. A belélegzett nanorészecskék felhalmozódnak az érrendszeri betegségek helyén.ACS Nano. 2017;11(5):4542-4552.
Célkitűzés
Annak megállapítása, hogy a belélegzett nanorészecskék közvetlenül okoznak-e szív- és érrendszeri betegségeket (CVD) azáltal, hogy áthaladnak a tüdőn, vagy egyszerűen szisztémás gyulladásos reakciókat váltanak ki.
Piszkozat
Ez a tanulmány egy sor klinikai és állatkísérlet eredményeit ismerteti, amelyek mindegyike egy konkrét kérdés megválaszolása volt, hogy a nanorészecskék hogyan járulnak hozzá a szív- és érrendszeri betegségekhez. Mindegyik vizsgálatban a résztvevőket arany nanorészecskéknek tették ki vagy belélegzés útján (emberek), vagy közvetlenül a légcsövön keresztül (egerek), majd vér-, vizelet- vagy szövetmintákat vettek.
Résztvevő
Az első (N=14 férfi) és a második (N=19) vizsgálatban egészséges önkéntesek vettek részt; A harmadik humán vizsgálatban olyan betegek vettek részt, akik nemrégiben szív- és érrendszeri balesetet szenvedtek, és carotis endarterectomiát terveztek (N=12). Az első rágcsálókísérlet normál egereket vont be; a második az apolipoprotein E-knockout egereket (ApoE-/-) érintette, amelyeket magas zsírtartalmú étrenddel etettek, hogy felgyorsítsák az ateroszklerotikus elváltozások kialakulását.
Beavatkozások
Minden kísérletben a résztvevőket arany nanorészecskéknek tették ki, de a részecskeméret és az expozíció időtartama változott. Az első humán kísérlet résztvevőit átlagosan 3,8 nm-es részecskéknek tették ki 2 órán keresztül; A második humán vizsgálatban 10-et tettek ki kis (~4 nm) részecskéknek és 9-et nagy (34 nm) részecskéknek. Az első állatkísérletben az egereket 2 és 200 nm között különböző méretűeknek tettek ki; A második állatkísérletben az egereket 5 nm-es részecskék hatásának tették ki 5 hétig. A harmadik humán vizsgálatban a 12 beteg közül 3-at belélegzett arany nanorészecskéknek (5 nm) tették ki 4 órával a műtét előtt.
A tanulmányból származó ismeretek segíthetnek elkerülni a megbetegedések növekedését azáltal, hogy ösztönzik a biztonságos gyártási és kezelési gyakorlatok alkalmazását a véletlen expozíció csökkentésére.
Arany nanorészecskéket használtak, mert méretükben hasonlóak az égésből származó nanorészecskékhez, de alacsony a biológiai aktivitásuk; könnyebben is mérhetők. Mivel a vér endogén aranyszintje alacsony, a kutatók feltételezhetik, hogy bármely kimutatott anyagot kísérleti úton szereztek be.
Célparaméterek
Az arany nanorészecskék koncentrációja a vérben, a vizeletben és a carotis plakkszövetben (2. állatkísérlet és 3. humán kísérlet). Az aranytartalmat nagy felbontású induktív csatolású plazma tömegspektroszkópiával (HR-ICPMS) és Raman mikroszkóppal határoztuk meg.
Eredmények
A belélegzett nanorészecskéknek kitett egészséges önkéntesek vérében aranyat mutattak ki 15 percen belül, és még 3 hónappal az expozíció után is jelen volt. A kisebb (4-5 nm) részecskék belélegzése után a koncentrációk szignifikánsan magasabbak voltak, mint a nagyobb (30+ nm) részecskéknél. Egerekben a felhalmozódás szignifikánsan nagyobb volt a kisebb (<10 nm) részecskékben, mint a nagyobb (10-200 nm) tartományban.
Mind az emberi, mind az állatkísérletek során az arany nanorészecskék elsősorban a nagyobb gyulladásos területeken halmozódtak fel, különösen az érrendszeri elváltozásokban. A szerzők arra a következtetésre jutottak, hogy a belélegzett arany nanorészecskék gyorsan bejutnak a szisztémás keringésbe, és felhalmozódnak az érgyulladás helyein. Ez közvetlen mechanizmust biztosít, amely megmagyarázza a környezeti nanorészecskék és a szív- és érrendszeri betegségek közötti összefüggést.
Klinikai következmények
Az elmúlt években különböző tanulmányok jelentős összefüggésekről számoltak be a járművek kipufogógázából származó nanorészecskék belélegzéses expozíciója és a morbiditás és mortalitás kockázata között. Most van egy tisztességes magyarázatunk arra, hogy miért és hogyan történik ez. Ezenkívül a nanoanyagok előállításának és felhasználásának gyors növekedése nagymértékben növelheti az emberi expozíciót. A tanulmányból származó ismeretek segíthetnek elkerülni a megbetegedések növekedését azáltal, hogy ösztönzik a biztonságos gyártási és kezelési gyakorlatok alkalmazását a véletlen expozíció csökkentésére. A szív- és érrendszeri betegségekkel való összefüggést magyarázó hatásmechanizmussal kapcsolatos ismereteink mindeddig kezdetlegesek voltak. Ez az írás javítja a megértésünket, és mindenképpen óvatosságra int.
A szerzők kimutatták, hogy a belélegzett nanorészecskék a tüdőből a keringésbe jutnak az emberben, és hogy a részecskék felhalmozódnak az érgyulladás helyén. Úgy tűnik, hogy a részecskék transzlokációja méretfüggő, nagyobb transzlokációval és kisebb nanorészecskék felhalmozódásával.
Korábbi kutatások azt mutatják, hogy a dízel kipufogógáz akut expozíciója érrendszeri diszfunkciót, trombózist és szívizom-ischaemiát okoz egészséges egyénekben és koszorúér-betegségben szenvedő betegeknél.1A részecskékből származó levegőszennyezésnek való krónikus kitettség az ateroszklerózis kialakulásához és progressziójához kapcsolódik mind az állatokban, mind az emberekben.2
De nem volt világos, hogyan történik ez. A belélegzett részecskékről ismert, hogy mélyen megragadnak a tüdőben, és oxidatív stresszt és gyulladást váltanak ki.3Az egyik elmélet szerint az ezen részecskék által kiváltott gyulladásos mediátorok bejutnak az általános keringésbe, és befolyásolják a betegség kockázatát. Mások úgy vélik, hogy maguk a nanorészecskék behatolnak az alveoláris hámba, és bejutnak a keringésbe, közvetlenül hozzájárulva a betegségekhez.4Ez a tanulmány határozottan azt sugallja, hogy az utóbbi mechanizmus valószínűbb. Valószínűleg nem is olyan egyszerű a választás. A végén valószínűleg megértjük, hogy a nanorészecskék szöveti gyulladást váltanak ki, ami növeli a részecskék transzlokációját.5
Bár a jelen tanulmány eredményei meggyőző magyarázatot adnak arra vonatkozóan, hogy a szív- és érrendszeri betegségek kockázata miként függhet össze a környezetben lévő nanorészecskéknek való kitettséggel, csak egy lehetséges magyarázatot ad Bakian és munkatársai Seestadt eredményeire.6vagy Power és munkatársai megfigyeléses vizsgálatának eredményei, amelyek összefüggést találtak a légszennyezettség és a szorongás között.7Ez a 2 publikáció azt sugallja, hogy a nanorészecskék nem csak az általános keringésbe jutnak be, hanem átjutnak a vér-agy gáton, és mentális betegségeket is kiváltanak.
Ez a tanulmány nem bizonyít ok-okozati összefüggést. Az adatok csak azt mutatják, hogy a nanorészecskék felhalmozódnak az érrendszeri betegségek helyén; nem bizonyítják, hogy a nanorészecskék CVD-t okoznak vagy rontják.
Ennek a tanulmánynak és a hasonló tanulmányoknak az eredményei aggodalomra adnak okot szív- és érrendszeri betegségekben szenvedő vagy annak kockázatának kitett pácienseink számára. A belélegzett nanorészecskék nyilvánvaló forrásainak, különösen a dízel kipufogógáznak való kitettség korlátozása segíthet korlátozni a betegség progresszióját. Ugyanakkor a nanorészecskéknek való kitettség kevésbé nyilvánvaló forrásai is kockázatot jelentenek. A nanorészecskék száma mindennapi környezetünkben folyamatosan növekszik. Például kevesen ismernék fel az otthoni és irodai nyomtatásban használt festékfestékeket a szív- és érrendszeri betegségek kockázatának, de nanoanyagokat bocsátanak ki (a festékteljesítmény javítására használják), és légzési problémákkal is kapcsolatba hozhatók.8Az élelmiszer-festékek titán-dioxid nanorészecskéket is tartalmaznak, amelyek bejuthatnak a szervezetbe és oxidatív stresszt okozhatnak.9
Ez a cikk kibővíti a dízel és a fosszilis tüzelőanyagok égésének más melléktermékei által okozott problémák megértését. A levegőben lévő részecskék mérete és száma végső soron nagyobb jelentőséggel bírhat, mint az abszolút tömeg, mivel a kisebb részecskék nagyobb veszélyt jelenthetnek. Ez a cikk arra is figyelmeztet bennünket, hogy számos nanoanyag jelenthet potenciális veszélyt, amelyeket jóindulatúnak tekintenek, nem kémiai komponenseik miatt, hanem méretük és mozgásképességük miatt, majd felhalmozódnak a gyulladásos helyeken.