吸入纳米颗粒如何促进血管疾病

参考

Miller MR，Raftis JB，Langrish JP等。 吸入的纳米颗粒积聚在血管疾病的地方。 acs-nano 。 2017; 11（5）：4542-4552。

客观

确定吸入的纳米颗粒是通过在肺部移动还是简单地触发全身性炎症反应来直接引起心血管疾病（CVD）。

草稿

本文报告了许多临床和动物实验的结果，这些结果旨在回答纳米颗粒如何促进心血管疾病的特定问题。 在每项研究中，参与者通过吸入（人）或直接滴入气管（小鼠）接触金纳米颗粒，然后是血液，尿液或组织样品。

参与者

在第一个（n = 14人）和第二个（n = 19）的研究中，健康的人类自愿部分； 第三项人类研究的参与者是最近发生心血管事故的患者，并计划了颈动脉（n = 12）。 对啮齿动物的第一个实验包括正常小鼠。 第二个有关载脂蛋白-E-敲除小鼠（APOE - / - ），该小鼠已被高脂饮食喂养以加速动脉粥样硬化病变的发展。

干预

在所有实验中，参与者都暴露于金纳米颗粒，但粒度和暴露持续时间各不相同。 首次尝试人类的参与者平均暴露于3.8 nm颗粒2小时； 在对人类的第二项研究中，暴露了10个小（〜4 nm）颗粒和9个大（34 nm）颗粒。 在第一个动物实验中，小鼠暴露于2至200 nm的不同大小。 在第二个动物实验中，在5周内暴露于5 nm颗粒。 在第三项人类研究中，在手术前将12例患者中有3例被暂停4小时。 <块配额>

这项研究的知识可以通过促进安全制造和处理实践来减少意外暴露的实施来帮助我们避免增加发病率。

使用

金纳米颗粒是因为它们的大小与燃烧相似，但生物学活性较低。 它们也更容易衡量。 由于血液中的内源性金值很低，因此研究人员能够假设任何经过验证的材料都是实验中获得的。

目标参数

血液，尿液和颈动脉斑块织物中金纳米颗粒的浓度（动物实验2和人类实验3）。 通过高分辨率电感电感等离子体质谱（HR-ICPMS）和拉曼显微镜来确定金含量。

结果

在健康受试者的血液中检测到

黄金，这些受试者暴露于15分钟内吸入的纳米颗粒，并且在暴露后3个月仍可使用。 吸入较小（4-5 nm）颗粒后，与较大（30+ nm）颗粒相比，浓度明显更高。 在小鼠的情况下，较小（<10 nm）颗粒的积累明显大于较大（10-200 nm）范围。

金纳米颗粒在人和动物实验中尤其是在血管病变中的炎症更强的区域优选。 作者得出的结论是，吸入的金纳米颗粒很快进入系统周期，并在血管炎症的地方积聚。 这提供了一种直接的机制，可以解释与环境相关的纳米颗粒与心血管疾病之间的联系。

临床意义

近年来，各种研究报告了从车辆气体中吸入纳米颗粒与发病率和死亡率风险之间的显着关系。 现在，我们对为什么以及如何发生这种情况有一个不错的解释。 此外，纳米材料的生产和使用的快速增长有可能显着增加人类的暴露。 这项研究的知识可以通过促进安全制造和处理实践的实施来帮助我们避免增加发病率，以减少意外暴露。 到目前为止，我们对一种可以解释心血管疾病关联的行动机制的理解是基本的。 本文促进了我们的理解，当然要谨慎警告。

作者表明，人类中吸入的纳米颗粒进入了人类的循环，而颗粒在血管炎症的地方积聚。 粒子易位似乎取决于尺寸，较小的纳米颗粒的易位和积累。

较早的研究表明，健康人和冠心病患者的急性暴露于柴油的废气会导致血管功能障碍，血栓形成和心肌缺血。 ^{1 慢性暴露于颗粒形空气污染以及人类以及人类的发展和进步都相关。 2}

但尚不清楚这是如何发生的。 众所周知，吸入的颗粒沉积在肺部深处，并引发氧化应激和炎症。 ^{3 指出，这些颗粒触发的炎症介质进入一般周期并影响疾病的风险。 其他人则认为，纳米颗粒本身可以穿透肺泡上皮并进入循环并直接为疾病做出贡献。 4 本文表明后者更有可能。 这可能不是一个简单的选择。 最后，我们可能会理解，纳米颗粒会触发增加颗粒易位的组织感染。}

虽然本研究的结果为CVD风险如何与环境中的纳米颗粒接触有关，但它仅表明了Bakian等人Seestadt， ^{6 的可能解释，或者在Power等人之间进行了一项空中污染和恐惧之间的观察研究结果。 这两个出版物表明，纳米颗粒不仅进入一般周期，而且还通过血脑屏障并引发精神疾病。}

这项研究没有证明因果关系。 数据仅表明纳米颗粒在血管疾病中积累。 他们没有证明纳米颗粒会导致或加重CVD。

本文和类似研究的结果应该担心我们患有CVD或有风险的患者。 接触纳米颗粒的局限性吸入的纳米颗粒，尤其是柴油废气，可以帮助限制疾病的进展。 但是，纳米颗粒的暴露来源也不太明显。 我们日常环境中的纳米颗粒数量不断增加。 例如，在家里和办公室打印时只使用了少量碳粉墨水，这将被认为是CVD的危险，但它们可以释放纳米材料（用于改善碳粉性能），并且与呼吸系统疾病有关。 ^{8 还包含进入体内并引起氧化应激的食物染料。 9}

本文扩展了我们对柴油和其他化石燃料燃烧产生的问题的理解。 空气中的颗粒的大小和数量最终可能比绝对质量更重要，因为较小的颗粒可以代表更大的威胁。 本文还吸引了我们意识到假定各种被认为是良性的纳米物质的潜在危险，不是因为它们的化学成分，而是因为它们的大小和移动能力，然后在炎症点处积累。