Cik ieelpotas nanodaļiņas veicina asinsvadu slimības

atsauce

Millers MR, Raftis JB, Langrish JP, et al. Ieelpotās nanodaļiņas uzkrājas asinsvadu slimību vietās. Acs-nano . 2017; 11 (5): 4542-4552.

Mērķis

Lai noteiktu, vai ieelpotās nanodaļiņas tieši izraisa sirds un asinsvadu slimības (CVD), pārvietojoties pāri plaušām vai vienkārši izraisot sistēmiskas iekaisuma reakcijas.

DRAFT

Šajā dokumentā tiek ziņots par vairāku klīnisko un dzīvnieku eksperimentu rezultātiem, kuru mērķis ir atbildēt uz konkrētu jautājumu par to, kā nanodaļiņas veicina sirds un asinsvadu slimības. Katrā pētījumā dalībnieki tika pakļauti zelta nanodaļiņām vai nu ar ieelpošanu (cilvēkiem), vai trahejas (pelēm) tiešu iepludināšanu, kam seko asinis, urīna vai audu paraugi.

Dalībnieks

Pirmajā (n = 14 vīriešos) un otrajā (n = 19) pētījumā bija veselīga cilvēka brīvprātīgā daļa; Trešā cilvēka pētījuma dalībnieki bija pacienti, kuri nesen bija cietuši no sirds un asinsvadu avārijas un kuriem tika plānota miega artērija (n = 12). Pirmajā eksperimentā ar grauzējiem bija parastas peles; Otrais attiecās uz apolipoproteīnu-e-knockout pelēm (apoe-/-), kuras tika barotas ar diētu ar augstu tauku saturu, lai paātrinātu aterosklerozes bojājumu attīstību.

intervences

Visos eksperimentos dalībnieki tika pakļauti zelta nanodaļiņām, bet daļiņu lielums un iedarbības ilgums mainījās. Pirmā cilvēka mēģinājuma dalībnieki 2 stundas tika pakļauti vidēji 3,8 nm daļiņām; Otrajā pētījumā par cilvēkiem tika atklātas 10 mazas (~ 4 nm) daļiņas un 9 lielas (34 nm) daļiņas. Pirmajā eksperimentā ar dzīvniekiem peles tika pakļautas dažādiem izmēriem no 2 līdz 200 nm; Otrajā eksperimentā ar dzīvniekiem peles 5 nedēļu laikā tika pakļautas 5 nm daļiņām. Trešajā cilvēku pētījumā 3 no 12 pacientiem 4 stundas pirms operācijas tika apturēti.

Šī pētījuma zināšanas var mums palīdzēt novērst saslimstības palielināšanos, veicinot drošas ražošanas un apstrādes prakses ieviešanu, lai samazinātu nejaušu iedarbību.

Zelta nanodaļiņas tika izmantotas, jo tām ir līdzīgs izmērs, izmantojot sadegšanu, bet tiem ir zema bioloģiskā aktivitāte; Viņus arī ir vieglāk izmērīt. Tā kā endogēnās zelta vērtības asinīs ir zemas, izmeklētāji varēja pieņemt, ka ir iegūts eksperimentāli jebkurš pierādīts materiāls.

mērķa parametrs

Zelta nanodaļiņu koncentrācija asinīs, urīnā un miega artērijas aplikuma audumā (2. eksperiments ar dzīvniekiem un cilvēka eksperiments 3). Zelta saturs tika noteikts, izmantojot augstas izšķirtspējas induktīvo induktīvo plazmas masas spektroskopiju (HR-ICPM) un Ramana mikroskopiju.

Rezultāti

Zelts tika atklāts veselīgu cilvēku asinīs, kas tika pakļauti nanodaļiņām, kas ieelpoti 15 minūšu laikā, un joprojām bija pieejama 3 mēnešus pēc iedarbības. Pēc mazāku (4–5 nm) daļiņu ieelpošanas koncentrācija bija ievērojami augstāka, salīdzinot ar lielākām (30+ nm) daļiņām. Peļu gadījumā uzkrāšanās mazākās (<10 nm) daļiņās bija ievērojami lielāka nekā lielākā (10–200 nm) diapazonā.

Zelta nanodaļiņas, vēlams, vietās ar spēcīgāku iekaisumu gan eksperimentos gan ar cilvēkiem, gan dzīvniekiem, īpaši asinsvadu bojājumos. Autori secina, ka ieelpotās zelta nanodaļiņas ātri nonāk sistēmiskajā ciklā un uzkrājas asinsvadu iekaisuma vietās. Tas nodrošina tiešu mehānismu, kas izskaidro saikni starp videi saistītām nanodaļiņām un sirds un asinsvadu slimībām.

klīniskā ietekme

Pēdējos gados dažādi pētījumi ir ziņojuši par būtisku saistību starp inhalējošo iedarbību uz nanodaļiņām no transportlīdzekļu gāzēm un saslimstības un mirstības risku. Mums tagad ir pienācīgs skaidrojums, kāpēc un kā tas notiek. Turklāt straujajam nanomateriālu ražošanas un lietošanas pieaugumam ir potenciāls ievērojami palielināt cilvēku iedarbību. Šī pētījuma zināšanas var mums palīdzēt novērst saslimstības pieaugumu, veicinot drošas ražošanas un apstrādes prakses ieviešanu, lai samazinātu nejaušu iedarbību. Līdz šim mūsu izpratne par darbības mehānismu, kas izskaidrotu sirds un asinsvadu slimību saistību, ir bijusi rudimentāra. Šis dokuments veicina mūsu izpratni un noteikti brīdina par piesardzību.

Autori parādīja, ka ieelpotās nanodaļiņas cilvēkiem nonāk cirkulācijā cilvēkiem un daļiņas uzkrājas asinsvadu iekaisuma vietās. Daļiņu translokācija, šķiet, ir atkarīga no lieluma, ar lielāku translokāciju un mazāku nanodaļiņu uzkrāšanos.

Iepriekšējie pētījumi rāda, ka akūta dīzeļdegvielas izplūdes gāzu iedarbība veseliem cilvēkiem un pacientiem ar koronāro sirds slimību izraisa asinsvadu disfunkciju, trombozi un miokarda išēmiju. ^{1 Hroniska daļiņu veidota gaisa piesārņojuma iedarbība ir saistīta gan ar dzīvniekiem, gan cilvēkiem ar atvesto athherosclerosis attīstību un attīstību. 2}

Bet nebija skaidrs, kā tas notika. Ir zināms, ka ieelpotās daļiņas tiek nogulsnētas dziļi plaušās un izraisa oksidatīvo stresu un iekaisumu. ^{3 norāda, ka šīs daļiņu izraisītie iekaisuma mediatori nonāk vispārējā ciklā un ietekmē slimības risku. Citi uzskata, ka pašas nanodaļiņas iekļūst alveolārajā epitēlijā un iekļūst cirkulācijā un tieši veicina slimības. 4 Šis raksts liecina, ka pēdējais ir ticamāks. Tā, iespējams, nav tik viegla izvēle. Galu galā mēs droši vien sapratīsim, ka nanodaļiņas izraisa audu infekcijas, kas palielina daļiņu pārvietošanu.}

Kaut arī šī šī pētījuma rezultāti sniedz pārliecinošu skaidrojumu par to, kā CVD risks var būt saistīts ar nanodaļiņu iedarbību vidē, tas norāda tikai uz iespējamu skaidrojumu Bakian et al Seestadt, 6 vai novērojuma pētījuma rezultātiem, izmantojot Power et al., Kas atrada savienojumu starp gaisa un bailēm. Šīs 2 publikācijas norāda, ka nanodaļiņas ne tikai iekļūst vispārējā ciklā, bet arī nodod asiņu smadzeņu barjeru un arī izraisa garīgas slimības.

Šis pētījums neuzrāda cēloņsakarību. Dati tikai parāda, ka nanodaļiņas uzkrājas asinsvadu slimību vietās; Viņi nepierāda, ka nanodaļiņas izraisa vai saasina CVD.

Šī darba rezultātiem un līdzīgiem pētījumiem vajadzētu uztraukties par mūsu pacientiem, kuri cieš no CVD vai kuriem pastāv risks. Ieelpotību nanodaļiņu iedarbības ierobežojums, jo īpaši dīzeļdegvielas izplūdes gāzu, var palīdzēt ierobežot slimības progresēšanu. Tomēr ir arī mazāk acīmredzami nanodaļiņu iedarbības avoti. Nanodaļiņu skaits mūsu ikdienas vidē turpina pieaugt. Piemēram, tikai daži tonera tinti, kas tiek izmantoti, drukājot mājās un birojā, tiks atzīti par CVD briesmām, bet tie atbrīvo nanomateriālus (kurus izmanto, lai uzlabotu tonera veiktspēju) un bija saistīti ar elpošanas problēmām. ^{8 satur arī pārtikas krāsvielas, kas iekļūst ķermenī un izraisa oksidatīvo stresu. 9}

Šis dokuments paplašina mūsu izpratni par problēmām, ko izraisa dīzeļdegviela un citi fosilā kurināmā sadedzināšanas produkti. Daļiņu lielumam un skaitam gaisā galu galā var būt lielāka nozīme nekā absolūtajai masai, jo mazākas daļiņas var radīt lielāku draudu. Šis raksts arī informē mūs par iespējamām briesmām, kas pieņem dažādas nanos vielas, kuras tiek uzskatītas par labdabīgām, nevis to ķīmisko komponentu dēļ, bet gan tāpēc, ka to lielums un spēja kustēties un pēc tam uzkrāties iekaisuma vietās.