Kako vdihani nanodelci prispevajo k žilnim boleznim

referenca

Miller MR, Raftis JB, Langrish JP in sod. Vdihani nanodelci se kopičijo na mestih žilnih bolezni. acs-nano . 2017; 11 (5): 4542-4552.

Cilj

za ugotovitev, ali vdihani nanodelci neposredno povzročijo srčno -žilne bolezni (CVD) s premikanjem po pljučih ali preprosto sprožijo sistemske vnetne reakcije.

osnutek

Ta članek poroča o rezultatih številnih kliničnih in živalih, katerih namen je odgovoriti na posebno vprašanje, kako nanodelci prispevajo k srčno -žilnim boleznim. V vsaki študiji so bili udeleženci izpostavljeni zlatim nanodelcem bodisi z vdihavanjem (ljudmi) ali neposrednim vlivanjem sapnika (miši), ki so ji sledili vzorci krvi, urina ali tkiv.

udeleženec

na prvi (n = 14 moških) in drugi (n = 19) študiji je sodeloval z zdravim človeškim prostovoljnim delom; Udeleženci tretje študije na ljudeh so bili bolniki, ki so pred kratkim doživeli srčno -žilno nesrečo in za katere je bila načrtovana karotidna arterija (n = 12). Prvi poskus z glodalci je vključeval običajne miši; Druga se je nanašala na miši apolipoprotein-e-knockout (ApoE-/-), ki so se hranile z dieto z veliko maščobami, da bi pospešile razvoj aterosklerotičnih lezij.

intervencije

V vseh poskusih so bili udeleženci izpostavljeni zlatim nanodelcem, vendar sta se velikost delcev in trajanje izpostavljenosti različni. Udeleženci prvega poskusa ljudi so bili 2 uri izpostavljeni v povprečju 3,8 nm delcev; V drugi študiji o ljudeh je bilo izpostavljenih 10 majhnih (~ 4 nm) delcev in 9 velikih (34 nm) delcev. V prvem poskusu na živalih so bile miši izpostavljene različnim velikosti od 2 do 200 nm; V drugem poskusu na živalih so bile miši izpostavljene 5 nm delcem v 5 tednih. V tretji študiji človeka so 3 od 12 bolnikov suspendirali 4 ure pred operacijo.

Znanje iz te študije nam lahko pomaga, da preprečimo povečanje obolevnosti s spodbujanjem izvajanja varnih praks proizvodnje in ravnanja za zmanjšanje naključne izpostavljenosti.

zlati nanodelci so bili uporabljeni, ker imajo velikost podobne kot z zgorevanjem, vendar imajo nizko biološko aktivnost; Prav tako jih je lažje izmeriti. Ker so endogene vrednosti zlata v krvi nizke, so preiskovalci lahko domnevali, da je bilo eksperimentalno pridobljeno katero koli dokazano gradivo.

ciljni parameter

Koncentracije zlatih nanodelcev v tkanini krvi, urina in karotidne plakete (živali eksperiment 2 in človeški eksperiment 3). Vsebnost zlata je bila določena z visoko ločljivo induktivno induktivno induktivno plazemsko masno spektroskopijo (HR-ICPM) in Ramanovo mikroskopijo.

rezultati

zlato je bilo odkrito v krvi zdravih oseb, ki so bili izpostavljeni nanodelcem, vdihavanjem v 15 minutah in je bilo še vedno na voljo 3 mesece po izpostavljenosti. Po vdihavanju manjših (4–5 nm) delcev so bile koncentracije bistveno višje v primerjavi z večjimi (30+ nm) delci. Pri miših je bilo kopičenje v manjših (<10 nm) delcih bistveno večje kot v večjem (10–200 nm) območju.

zlati nanodelci, ki so prednostno na območjih z močnejšim vnetjem tako v ljudeh kot na živalih, zlasti pri vaskularnih lezijah. Avtorji sklepajo, da vdihani zlati nanodelci hitro preidejo v sistemski cikel in se kopičijo na mestih žilnega vnetja. To zagotavlja neposreden mehanizem, ki pojasnjuje povezavo med okoljsko povezanimi nanodelci in srčno -žilnimi boleznimi.

klinične posledice

V zadnjih letih so različne študije poročale o pomembnih povezavah med inhalativno izpostavljenostjo nanodelcev iz plinov vozila ter tveganjem obolevnosti in smrtnosti. Zdaj imamo spodobno razlago, zakaj in kako se to zgodi. Poleg tega lahko hitra rast proizvodnje in uporaba nanomaterialov znatno poveča izpostavljenost ljudi. Znanje iz te študije nam lahko pomaga, da preprečimo povečanje obolevnosti s spodbujanjem izvajanja varnih praks proizvodnje in ravnanja, da bi zmanjšali naključno izpostavljenost. Do zdaj je bilo naše razumevanje akcijskega mehanizma, ki bi razložil povezanost srčno -žilnih bolezni, rudimentarno. Ta članek spodbuja naše razumevanje in zagotovo opozarja na previdnost.

Avtorji so pokazali, da vdihani nanodelci pri ljudeh prehajajo v obtok pri ljudeh, delci pa se kopičijo na mestih žilnih vnetja. Zdi se, da je translokacija delcev odvisna od velikosti, z večjo translokacijo in kopičenjem manjših nanodelcev.

Prejšnje študije kažejo, da akutna izpostavljenost dizelskim izpušnim plinom pri zdravih ljudeh in pri bolnikih s koronarno srčno boleznijo povzroča vaskularno disfunkcijo, trombozo in miokardno ishemijo. 1 Kronična izpostavljenost onesnaževanju zraka v obliki delcev je povezana tako pri živalih kot pri ljudeh z razvojem in napredkom atheroskleroze. ²

Toda ni bilo jasno, kako se je to zgodilo. Znano je, da se vdihani delci odložijo globoko v pljuča in sprožijo oksidativni stres in vnetja. 3 navaja, da vnetni mediatorji, ki jih sprožijo ti delci, prihajajo v splošni cikel in vplivajo na tveganje za bolezen. Drugi verjamejo, da nanodelci sami prodrejo v alveolarni epitelij in se vključijo v obtok in neposredno prispevajo k boleznim. 4 Ta članek kaže, da je slednji bolj verjeten. Verjetno ni tako lahka izbira. Na koncu bomo verjetno razumeli, da nanodelci sprožijo okužbe tkiva, ki povečujejo translokacijo delcev.

Medtem ko rezultati te študije zagotavljajo prepričljivo razlago, kako je lahko tveganje za KVB povezano z izpostavljenostjo nanodelcev v okolju, samo kaže na možno razlago za tveganje Bakian in sod. Seestadt, 6 ali rezultate opazovalne študije, ki jo je ugotovila povezava med analizo zraka in strahom. Ti dve publikaciji kažeta, da nanodelci ne samo vstopajo v splošni cikel, ampak tudi prenašajo krvno-možgansko pregrado in tudi sprožijo duševne bolezni.

Ta študija ne kaže vzročne povezave. Podatki samo kažejo, da se nanodelci nabirajo na mestih žilnih bolezni; Ne dokazujejo, da nanodelci povzročajo ali poslabšajo KVB.

Rezultati tega prispevka in podobne študije bi morali skrbeti za naše paciente, ki trpijo za KVB ali za katere obstaja tveganje. Omejitev izpostavljenosti nanodelcem, vdihavanjem, zlasti dizelskih izpušnih plinov, lahko pomaga omejiti napredovanje bolezni. Vendar pa obstajajo tudi manj očitni viri izpostavljenosti nanodelcem. Število nanodelcev v našem vsakdanjem okolju se še naprej povečuje. Na primer, le nekaj tonerjevega črnila, ki se uporablja pri tiskanju doma in v pisarni, bi bilo prepoznano kot nevarnost za KVB, vendar osvobodijo nanomateriale (ki se uporabljajo za izboljšanje zmogljivosti tonerja) in so bili povezani z dihalnimi težavami. 8 vsebujejo tudi barvila za hrano, ki vstopijo v telo in povzročajo oksidativni stres. ⁹

Ta članek širi naše razumevanje težav, ki jih povzročajo dizel in drugi s proizvodi zgorevanja fosilnih goriv. Velikost in število delcev v zraku sta na koncu lahko pomembnejša od absolutne mase, saj lahko manjši delci predstavljajo večjo grožnjo. Ta članek nas tudi zaveda potencialne nevarnosti, ki prevzame različne nanos snovi, ki se štejejo za benigne, ne zaradi njihovih kemičnih komponent, temveč zaradi njihove velikosti in sposobnosti premikanja in se nato kopičijo na vnetnih mestih.