Suche
Mein Konto
Vzťah
Miller MR, Raftis JB, Langrish JP a kol. Vdýchnuté nanočastice sa hromadia v miestach cievneho ochorenia.ACS Nano. 2017;11(5):4542-4552.
Cieľ
Zistiť, či inhalované nanočastice priamo spôsobujú kardiovaskulárne ochorenie (CVD) pohybom cez pľúca alebo jednoducho spúšťajú systémové zápalové reakcie.
Návrh
Tento dokument uvádza výsledky série klinických štúdií a štúdií na zvieratách, z ktorých každá je navrhnutá tak, aby odpovedala na konkrétnu otázku o tom, ako nanočastice prispievajú ku kardiovaskulárnym ochoreniam. V každej štúdii boli účastníci vystavení nanočasticiam zlata buď inhaláciou (ľudia) alebo priamou instiláciou cez priedušnicu (myši), po ktorej nasledovali vzorky krvi, moču alebo tkaniva.
Účastník
Prvá (N=14 mužov) a druhá (N=19) štúdia zahŕňala zdravých ľudských dobrovoľníkov; Účastníkmi tretej štúdie na ľuďoch boli pacienti, ktorí nedávno utrpeli kardiovaskulárnu príhodu a mali podstúpiť karotickú endarterektómiu (N=12). Prvý experiment na hlodavcoch zahŕňal normálne myši; druhá zahŕňala myši s knockoutom apolipoproteínu E (ApoE-/-), ktoré boli kŕmené stravou s vysokým obsahom tukov na urýchlenie rozvoja aterosklerotických lézií.
Zásahy
Vo všetkých experimentoch boli účastníci vystavení nanočasticiam zlata, ale veľkosť častíc a trvanie expozície sa líšili. Účastníci prvej štúdie na ľuďoch boli vystavení časticiam s priemerom 3,8 nm počas 2 hodín; V druhej štúdii na ľuďoch bolo 10 vystavených malým (~4 nm) časticiam a 9 veľkým (34 nm) časticiam. V prvom pokuse na zvieratách boli myši vystavené rôznym veľkostiam od 2 do 200 nm; V druhom pokuse na zvieratách boli myši vystavené časticiam s veľkosťou 5 nm počas 5 týždňov. V tretej štúdii na ľuďoch boli 3 z 12 pacientov vystavení inhalovaným nanočasticiam zlata (5 nm) počas 4 hodín pred operáciou.
Poznatky z tejto štúdie nám môžu pomôcť odvrátiť zvýšenú chorobnosť podporou implementácie bezpečných výrobných a manipulačných postupov na zníženie náhodných expozícií.
Boli použité zlaté nanočastice, pretože majú podobnú veľkosť ako nanočastice pochádzajúce zo spaľovania, ale majú nízku biologickú aktivitu; sú tiež ľahšie merateľné. Pretože hladiny endogénneho zlata v krvi sú nízke, vyšetrovatelia mohli predpokladať, že akýkoľvek zistený materiál bol získaný experimentálne.
Cieľové parametre
Koncentrácie nanočastíc zlata v krvi, moči a tkanive karotického plaku (experiment na zvieratách 2 a experiment na ľuďoch 3). Obsah zlata sa stanovil pomocou hmotnostnej spektroskopie s indukčne viazanou plazmou s vysokým rozlíšením (HR-ICPMS) a Ramanovej mikroskopie.
Výsledky
Zlato bolo zistené v krvi zdravých dobrovoľníkov vystavených inhalovaným nanočasticiam do 15 minút a bolo stále prítomné 3 mesiace po expozícii. Koncentrácie boli významne vyššie po inhalácii menších (4–5 nm) častíc v porovnaní s väčšími (30+ nm) časticami. U myší bola akumulácia významne väčšia v menších (<10 nm) časticiach ako vo väčšom rozsahu (10–200 nm).
V štúdiách na ľuďoch aj na zvieratách sa nanočastice zlata prednostne hromadili v oblastiach väčšieho zápalu, najmä vo vaskulárnych léziách. Autori dospeli k záveru, že inhalované nanočastice zlata rýchlo vstupujú do systémového obehu a hromadia sa v miestach vaskulárneho zápalu. To poskytuje priamy mechanizmus vysvetľujúci súvislosť medzi environmentálnymi nanočasticami a kardiovaskulárnymi ochoreniami.
Klinické dôsledky
V posledných rokoch rôzne štúdie uvádzajú významné súvislosti medzi inhalačnou expozíciou nanočasticiam z výfukových plynov vozidiel a rizikom chorobnosti a úmrtnosti. Teraz máme slušné vysvetlenie, prečo a ako sa to deje. Okrem toho rýchly rast výroby a používania nanomateriálov má potenciál výrazne zvýšiť vystavenie ľudí. Poznatky z tejto štúdie nám môžu pomôcť odvrátiť zvýšenú chorobnosť podporou implementácie bezpečných výrobných a manipulačných postupov na zníženie náhodných expozícií. K dnešnému dňu je naše chápanie mechanizmu účinku, ktorý by vysvetľovalo súvislosť s kardiovaskulárnymi ochoreniami, základné. Tento dokument zlepšuje naše chápanie a určite nabáda k opatrnosti.
Autori ukázali, že inhalované nanočastice prechádzajú z pľúc do krvného obehu u ľudí a že sa častice hromadia v miestach cievneho zápalu. Translokácia častíc sa zdá byť závislá od veľkosti, s väčšou translokáciou a akumuláciou menších nanočastíc.
Predchádzajúce výskumy ukazujú, že akútne vystavenie výfukovým plynom nafty spôsobuje vaskulárnu dysfunkciu, trombózu a ischémiu myokardu u zdravých jedincov a u pacientov s ochorením koronárnych artérií.1Chronické vystavenie znečisteniu ovzdušia časticami je spojené s rozvojom a progresiou aterosklerózy u zvierat aj u ľudí.2
Ale nebolo jasné, ako sa to stalo. Je známe, že vdýchnuté častice sa ukladajú hlboko v pľúcach a spúšťajú oxidačný stres a zápal.3Jedna teória hovorí, že mediátory zápalu spúšťané týmito časticami vstupujú do celkového obehu a ovplyvňujú riziko ochorenia. Iní veria, že samotné nanočastice prenikajú do alveolárneho epitelu a vstupujú do obehu, čím priamo prispievajú k ochoreniu.4Tento dokument silne naznačuje, že druhý mechanizmus je pravdepodobnejší. Asi to nie je taká jednoduchá voľba. Nakoniec asi pochopíme, že nanočastice spúšťajú zápal tkaniva, ktorý zvyšuje translokáciu častíc.5
Zatiaľ čo výsledky tejto štúdie poskytujú presvedčivé vysvetlenie toho, ako môže riziko KVO súvisieť s vystavením nanočasticiam v životnom prostredí, naznačujú len jedno možné vysvetlenie zistení, ktoré uvádza Bakian et al Seestadt,6alebo výsledky observačnej štúdie Power et al., ktorá zistila súvislosť medzi znečistením ovzdušia a úzkosťou.7Tieto 2 publikácie naznačujú, že nanočastice nielenže vstupujú do celkového obehu, ale prechádzajú aj hematoencefalickou bariérou a spúšťajú aj duševné choroby.
Táto štúdia nepreukazuje kauzálny vzťah. Údaje len ukazujú, že nanočastice sa hromadia v miestach cievneho ochorenia; nedokazujú, že nanočastice spôsobujú alebo zhoršujú KVO.
Výsledky tohto článku a podobných štúdií by mali znepokojovať našich pacientov trpiacich alebo ohrozených KVO. Obmedzenie vystavenia zjavným zdrojom vdychovaných nanočastíc, najmä výfukových plynov nafty, môže pomôcť obmedziť progresiu ochorenia. Riziká však predstavujú aj menej zrejmé zdroje vystavenia nanočasticiam. Počet nanočastíc v našom každodennom prostredí neustále narastá. Len málokto by napríklad rozpoznal tonerové atramenty používané pri domácej a kancelárskej tlači ako riziká pre CVD, ale uvoľňujú nanomateriály (používané na zlepšenie výkonu tonera) a spájajú sa s dýchacími problémami.8Potravinárske farbivá obsahujú aj nanočastice oxidu titaničitého, ktoré sa môžu dostať do tela a spôsobiť oxidačný stres.9
Tento článok rozširuje naše chápanie problémov spôsobených naftou a inými vedľajšími produktmi spaľovania fosílnych palív. Veľkosť a počet častíc vo vzduchu môže mať v konečnom dôsledku väčší význam ako absolútna hmotnosť, keďže menšie častice môžu predstavovať väčšiu hrozbu. Tento dokument nás tiež upozorňuje na potenciálne nebezpečenstvo, ktoré predstavujú rôzne nanolátky, ktoré sa považujú za benígne, nie kvôli ich chemickým zložkám, ale kvôli ich veľkosti a schopnosti pohybovať sa a potom sa hromadiť v miestach zápalu.