Ako vdýchnuté nanočastice prispievajú k vaskulárnym chorobám

referencia

Miller MR, Raftis JB, Langrish JP, a kol. Vdýchané nanočastice sa hromadia na miestach vaskulárnych chorôb. acs-nano . 2017; 11 (5): 4542-4552.

Objective

Aby sa určilo, či vdychované nanočastice priamo spôsobujú kardiovaskulárne ochorenie (CVD) pohybom cez pľúca alebo jednoducho vyvolaním systémových zápalových reakcií.

koncept

Tento dokument sa uvádza o výsledkoch mnohých klinických a zvierat, ktoré sú zamerané na zodpovedanie špecifickej otázky o tom, ako nanočastice prispievajú k kardiovaskulárnym chorobám. V každej štúdii boli účastníci vystavení nanočasticiam zlata buď inhaláciou (ľudia) alebo priamou instiláciou priedušnici (myši), po ktorých nasledovali vzorky krvi, moču alebo tkanív.

Účastník

Pri prvej (n = 14 mužoch) a druhej (n = 19) štúdii sa ujali zdravej ľudskej dobrovoľnej časti; Účastníkmi tretej štúdie ľudí boli pacienti, ktorí nedávno utrpeli kardiovaskulárnu nehodu a pre ktorú bola naplánovaná karotická artéria (n = 12). Prvý experiment s hlodavcami zahŕňal normálne myši; Druhá sa týkala myší apolipoproteínu-e-knockout (ApoE-/-), ktoré boli kŕmené diétou s vysokým obsahom tuku na urýchlenie vývoja aterosklerotických lézií.

intervencie

Vo všetkých experimentoch boli účastníci vystavení nanočasticom zlata, ale veľkosť častíc a trvanie expozície sa menili. Účastníci prvého pokusu o ľudí boli vystavení priemerne 3,8 nm častíc počas 2 hodín; V druhej štúdii o ľuďoch bolo vystavených 10 malých (~ 4 nm) častíc a 9 veľkých (34 nm) častíc. V prvom experimente na zvieratách boli myši vystavené rôznym veľkostiam od 2 do 200 nm; V druhom experimente na zvieratách boli myši vystavené 5 nm časticiam počas 5 týždňov. V tretej štúdii ľudí boli 3 z 12 pacientov suspendovaní 4 hodiny pred operáciou.

Znalosti z tejto štúdie nám môžu pomôcť zabrániť zvýšeniu chorobnosti podporou implementácie bezpečných postupov výroby a manipulácie na zníženie náhodného vystavenia.

Nanočastice zlata sa použili, pretože majú podobnú veľkosť ako spaľovaním, ale majú nízku biologickú aktivitu; Meria sa tiež. Pretože endogénne hodnoty zlata v krvi sú nízke, vyšetrovatelia boli schopní predpokladať, že akýkoľvek osvedčený materiál sa experimentálne získal.

Cieľový parameter

Koncentrácie nanočastíc zlata v krvi, moči a karotidovej plaku (zvieracie experiment 2 a ľudský experiment 3). Obsah zlata bol stanovený pomocou indukčnej indukčnej indukčnej indukčnej plazmatickej hmotnostnej spektroskopii (HR-ICPMS) a Ramanovou mikroskopiou.

Výsledky

Zlato bolo detegované v krvi zdravých jedincov, ktoré boli vystavené nanočasticiam vdýchnutým do 15 minút a bolo stále k dispozícii 3 mesiace po expozícii. Po inhalácii menších (4–5 nM) častíc boli koncentrácie významne vyššie v porovnaní s väčšími (30+ nm) časticami. V prípade myší bola akumulácia v menších (<10 nm) častíc významne väčšia ako vo väčšom rozsahu (10 - 200 nm).

Zlaté nanočastice výhodne v oblastiach so silnejším zápalom v experimentoch ľudských aj zvierat, najmä vo vaskulárnych léziách. Autori dospeli k záveru, že vdýchnuté zlaté nanočastice rýchlo prešli do systémového cyklu a hromadili sa na miestach vaskulárneho zápalu. Toto poskytuje priamy mechanizmus, ktorý vysvetľuje spojenie medzi nanočasticiami súvisiacimi s environmentálne a kardiovaskulárnymi chorobami.

klinické implikácie

V posledných rokoch rôzne štúdie uviedli významné vzťahy medzi inhalatívnym vystavením nanočasticiam z plynov vozidla a rizikom morbidity a úmrtnosti. Teraz máme slušné vysvetlenie, prečo a ako sa to deje. Okrem toho má rýchly rast produkcie a používanie nanomateriálov potenciál významne zvýšiť vystavenie ľudí. Znalosti z tejto štúdie nám môžu pomôcť zabrániť zvýšeniu chorobnosti podporou vykonávania bezpečných postupov výroby a manipulácie s cieľom znížiť náhodnú expozíciu. Naše chápanie akčného mechanizmu, ktorý by vysvetlil spojenie kardiovaskulárnych chorôb, bolo doteraz základné. Tento dokument podporuje naše porozumenie a určite varuje opatrnosť.

Autori ukázali, že vdýchnuté nanočastice u ľudí prechádzajú do obehu u ľudí a častice sa hromadia na miestach vaskulárneho zápalu. Zdá sa, že translokácia častíc závisí od veľkosti, s väčšou translokáciou a akumuláciou menších nanočastíc.

Predchádzajúce štúdie ukazujú, že akútna expozícia výfukových plynov nafty u zdravých ľudí a u pacientov s koronárnym srdcovým ochorením spôsobuje vaskulárnu dysfunkciu, trombózu a ischémiu myokardu. 1 Chronická expozícia znečisteniu ovzdušia v tvare častíc je spojená u oboch zvierat, ako aj u ľudí s vývojom a rozvojom atherosklerózy. 2

Ale nebolo jasné, ako sa to stalo. Je známe, že vdýchnuté častice sú hlboko ukladané v pľúcach a spúšťajú oxidačný stres a zápal. 3 uvádza, že zápalové mediátory vyvolané týmito časticami prichádzajú do všeobecného cyklu a ovplyvňujú riziko choroby. Iní sa domnievajú, že samotné nanočastice prenikajú do alveolárneho epitelu a dostanú sa do obehu a priamo prispievajú k chorobám. 4 Tento dokument naznačuje, že tento je pravdepodobnejší. Pravdepodobne to nie je taká ľahká voľba. Nakoniec pochopíme, že nanočastice spúšťajú infekcie tkanív, ktoré zvyšujú translokáciu častíc.

Zatiaľ čo výsledky tejto štúdie poskytujú presvedčivé vysvetlenie toho, ako môže riziko CVD súvisieť s expozíciou nanočasticiam v prostredí, naznačuje iba možné vysvetlenie pre vysvetlenie Bakian et al Seestadt, ^{6 alebo výsledky pozorovacej štúdie podľa Power et al., Ktoré našlo spojenie medzi znečistením vzduchom a strachom. Tieto 2 publikácie naznačujú, že nanočastice sa nielen dostávajú do všeobecného cyklu, ale tiež prechádzajú bariérou krvného mozgu a tiež vyvolávajú duševné choroby.}

Táto štúdia nepreukazuje príčinné spojenie. Údaje ukazujú iba to, že nanočastice sa hromadia na miestach vaskulárnych chorôb; Nesiahli, že nanočastice spôsobujú alebo zhoršujú CVD.

Výsledky tohto dokumentu a podobné štúdie by sa mali starať o našich pacientov, ktorí trpia CVD alebo pre ktorých existuje riziko. Obmedzenie vystavenia nanočasticiam vdýchnutým, najmä výfukových plynov nafty, môže pomôcť obmedziť progresiu choroby. Existujú však aj menej zrejmé zdroje vystavenia nanočasticiam. Počet nanočastíc v našom každodennom prostredí sa neustále zvyšuje. Napríklad iba niekoľko tonerových atramentov, ktoré sa používa pri tlači doma av kancelárii, by sa považovalo za nebezpečenstvo pre CVD, ale voľné nanomateriály (ktoré sa používajú na zlepšenie výkonu tonerov) a boli spojené s problémami s dýchacími ciestami. 8 tiež obsahuje farbivá potravín, ktoré sa dostanú do tela a spôsobujú oxidačný stres. 9

Tento článok rozširuje naše chápanie problémov spôsobených naftou a inými produktmi spaľovania fosílnych palív. Veľkosť a počet častíc vo vzduchu môžu mať v konečnom dôsledku väčší význam ako absolútna hmotnosť, pretože menšie častice môžu predstavovať väčšiu hrozbu. Tento dokument nás tiež vedie o potenciálnom nebezpečenstve, ktoré predpokladá rôzne látky NANOS, ktoré sa považujú za benígne, nie kvôli ich chemickým zložkám, ale kvôli ich veľkosti a schopnosti pohybovať sa a potom sa hromadiť na zápalových miestach.