Como as nanopartículas inaladas contribuem para doenças vasculares

Referência

Miller MR, Raftis JB, Langrish JP, et al. Nanopartículas inaladas se acumulam em locais de doenças vasculares. acs-nano . 2017; 11 (5): 4542-4552.

Objetivo

Determinar se as nanopartículas inaladas causam diretamente doenças cardiovasculares (DCV), movendo -se sobre os pulmões ou simplesmente desencadeando reações inflamatórias sistêmicas.

Draft

Este artigo relata os resultados de várias experiências clínicas e de animais, que visam responder a uma pergunta específica de como as nanopartículas contribuem para doenças cardiovasculares. Em cada estudo, os participantes foram expostos a nanopartículas de ouro por inalação (seres humanos) ou instilação direta pela traquéia (camundongos), seguidos por amostras de sangue, urina ou tecido.

Participante

no primeiro estudo (n = 14 homens) e segundo (n = 19), a parte voluntária humana saudável adotou uma parte voluntária humana; Os participantes do terceiro estudo em humanos foram pacientes que sofreram recentemente um acidente cardiovascular e para quem foi planejado uma artéria carótida (n = 12). O primeiro experimento com roedores incluiu camundongos normais; O segundo rato em questão de apolipoproteína-e-knockout (apoE-/-), que havia sido alimentado com uma dieta rica em gordura para acelerar o desenvolvimento de lesões ateroscleróticas.

Intervenções

Em todas as experiências, os participantes foram expostos a nanopartículas de ouro, mas o tamanho das partículas e a duração da exposição variaram. Os participantes da primeira tentativa de seres humanos foram expostos a uma média de partículas de 3,8 nm por 2 horas; No segundo estudo sobre humanos, 10 partículas pequenas (~ 4 nm) e 9 partículas grandes (34 nm) foram expostas. No primeiro experimento animal, os ratos foram expostos a tamanhos diferentes de 2 a 200 nm; No segundo experimento animal, os ratos foram expostos a partículas de 5 nm em 5 semanas. No terceiro estudo em humanos, 3 dos 12 pacientes foram suspensos por 4 horas antes da operação.

O conhecimento deste estudo pode nos ajudar a evitar um aumento na morbidade, promovendo a implementação de práticas seguras de fabricação e manuseio para reduzir a exposição acidental.

As nanopartículas de ouro foram usadas porque têm um tamanho semelhante ao da combustão, mas têm uma baixa atividade biológica; Eles também são mais fáceis de medir. Como os valores endógenos de ouro no sangue são baixos, os investigadores foram capazes de assumir que qualquer material comprovado foi obtido experimentalmente.

Parâmetro de destino

Concentrações de nanopartículas de ouro em tecido de sangue, urina e placa carótida (Experiência de Animal 2 e Experiência Humana 3). O teor de ouro foi determinado por meio de espectroscopia de massa indutiva indutiva de alta resolução (HR-ICPMS) e microscopia Raman.

Resultados

O ouro foi detectado no sangue de indivíduos saudáveis, que foram expostos a nanopartículas inaladas em 15 minutos e ainda estavam disponíveis 3 meses após a exposição. Após a inalação de partículas menores (4-5 nm), as concentrações foram significativamente maiores em comparação com partículas maiores (mais de 30 nm). No caso de camundongos, o acúmulo nas partículas menores (<10 nm) foi significativamente maior do que na faixa maior (10-200 nm).

Nanopartículas de ouro de preferência em áreas com inflamação mais forte em experimentos humanos e animais, especialmente em lesões vasculares. Os autores concluem que as nanopartículas de ouro inaladas passam rapidamente para o ciclo sistêmico e se acumulam em locais de inflamação vascular. Isso fornece um mecanismo direto que explica a conexão entre nanopartículas ambientalmente relacionadas e doenças cardiovasculares.

Implicações clínicas

Nos últimos anos, vários estudos relataram relações significativas entre a exposição inalativa a nanopartículas de gases de veículos e risco de morbimortalidade. Agora temos uma explicação decente para o porquê e como isso acontece. Além disso, o rápido crescimento da produção e uso de nanomateriais tem o potencial de aumentar significativamente a exposição de humanos. O conhecimento deste estudo pode nos ajudar a evitar um aumento na morbidade, promovendo a implementação de práticas seguras de fabricação e manuseio para reduzir a exposição acidental. Até agora, nossa compreensão de um mecanismo de ação que explicaria a associação de doenças cardiovasculares tem sido rudimentar. Este artigo promove nossa compreensão e certamente alerta para cautela.

Os autores mostraram que as nanopartículas inaladas em humanos passam para a circulação em humanos e as partículas se acumulam em locais de inflamação vascular. A translocação de partículas parece depender do tamanho, com maior translocação e acumulação de nanopartículas menores.

Estudos anteriores mostram que a exposição aguda a gases de escape a diesel em pessoas saudáveis ​​e em pacientes com doença cardíaca coronariana causa disfunção vascular, trombose e isquemia do miocárdio. 1 A exposição crônica à poluição do ar em forma de partícula é conectada em ambos os animais e em humanos com o desenvolvimento e o avanço da atherclerose trazida. 2

Mas não estava claro como isso aconteceu. Sabe -se que as partículas inaladas são depositadas profundamente nos pulmões e desencadeiam estresse oxidativo e inflamação. 3 afirma que os mediadores inflamatórios desencadeados por essas partículas entram no ciclo geral e influenciam o risco de doença. Outros acreditam que as próprias nanopartículas penetram no epitélio alveolar e entram na circulação e contribuem diretamente para doenças. 4 Este artigo sugere que este último é mais provável. Provavelmente não é uma escolha tão fácil. No final, provavelmente entenderemos que as nanopartículas desencadeiam infecções teciduais que aumentam a translocação de partículas.

Embora os resultados deste estudo forneçam uma explicação convincente de como o risco de DCV pode estar relacionado à exposição a nanopartículas no ambiente, isso indica apenas uma explicação possível para a de Bakian et al Seestadt, 6

ou os resultados de um estudo de observação por Power et al., Que encontrou uma conexão entre a poluição do ar e o medo.

Essas duas publicações indicam que as nanopartículas não apenas entram no ciclo geral, mas também passam pela barreira hematoencefálica e também desencadeiam doenças mentais.

Este estudo não demonstra uma conexão causal. Os dados mostram apenas que as nanopartículas se acumulam em locais de doenças vasculares; Eles não provam que as nanopartículas causam ou agravam a DCV.

Os resultados deste artigo e estudos semelhantes devem se preocupar com nossos pacientes que sofrem de DCV ou para quem há um risco. A limitação da exposição às nanopartículas inaladas, em particular os gases de escape de diesel, pode ajudar a limitar a progressão da doença. No entanto, também existem fontes de exposição menos óbvias a nanopartículas. O número de nanopartículas em nosso ambiente cotidiano continua a aumentar. Por exemplo, apenas algumas tintas de toner que são usadas quando a impressão em casa e no escritório seriam reconhecidas como perigos para a CVD, mas elas livres de nanomateriais (que são usados ​​para melhorar o desempenho do toner) e foram associados a problemas respiratórios. 8 também contém corantes alimentares que entram no corpo e causam estresse oxidativo. 9

Este artigo expande nossa compreensão dos problemas causados ​​por diesel e outros por produtores da combustão de combustíveis fósseis. O tamanho e o número de partículas no ar podem ser de maior importância que a massa absoluta, uma vez que partículas menores podem representar uma ameaça maior. Este artigo também nos conscientiza do perigo potencial que assume uma variedade de substâncias nanos que são consideradas benignas, não por causa de seus componentes químicos, mas por causa de seu tamanho e capacidade de se mover e depois se acumular em pontos inflamatórios.