Создание искусственных твердых частиц

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 5955 (2023) Цитировать эту статью

330 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Твердые частицы (ТЧ), фактор экологического риска, связаны с рисками для здоровья, такими как респираторные заболевания. Целью данного исследования было создание модели повреждения легких, вызванного ТЧ, искусственными ТЧ (APM) на животных и определение потенциала APM для токсикологических исследований. АРМ был получен из графита при температуре 600 °С и соединении с этиленом. Мы проанализировали состав частиц дизельных выхлопных газов (DEP) и APM и сравнили токсичность и транскриптомный профиль в легких в зависимости от воздействия. В исследовании на животных самцам мышей C57BL/6 внутритрахеально вводили носитель, DEP или APM. DEP или APM увеличивали относительную массу легких, количество воспалительных клеток и уровни воспалительного белка по сравнению с контролем-носителем. Гистологические оценки показали увеличение альвеолярных макрофагов с частицами пигмента и небольшое воспаление в легких мышей DEP и APM. В единственной группе АПМ в легких у некоторых лиц наблюдалось гранулематозное воспаление, фиброз легких и гиперплазия слизистой. Это первое исследование, в котором сравнивалась легочная токсичность ДЭП и АПМ на животной модели. Наши результаты показывают, что модель животных, получавших APM, может способствовать пониманию вредного воздействия ТЧ в токсикологических исследованиях, показывающих, что APM может вызывать различные заболевания легких в зависимости от различных доз APM.

В 2013 году Международное агентство по исследованию рака Всемирной организации здравоохранения1 отнесло твердые частицы (ТЧ) к канцерогенам группы 1. ТЧ представляют собой сложную смесь твердых и/или жидких органических и неорганических веществ, взвешенных в воздухе, в состав которой входят органический углерод (ОС), элементарный углерод (ЭК), полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), водорастворимые органические ионы (хлориды, нитраты). , сульфат, натрий, калий и аммоний) и металлы в природной атмосфере2. Фракции ТЧ различаются по своим физическим и биологическим свойствам в зависимости от сезона, региона и источников3,4,5,6,7. Высокие концентрации ОС, ЭК и ПАУ наблюдаются в теплое время года в районах с интенсивным движением транспорта и в ночное время8,9. Что касается последствий для здоровья, воздействие ТЧ, в том числе ОС, ЕС и ПАУ в окружающем воздухе, вызывает и усугубляет клинические симптомы заболеваний легких, печени, почек и сердца8,10,11,12,13,14,15. Большинство исследований было сосредоточено на эпидемиологических исследованиях, показывающих связь между загрязнителями воздуха и посещениями отделений неотложной помощи и госпитализацией. В настоящее время необходимы токсикологические исследования, такие как исследования in vivo и in vitro, для проверки потенциального токсического воздействия на человека и размышлений о связанных с этим механизмах. Многие исследователи использовали стандартный эталонный материал 2975 (SRM2975, частицы дизельных выхлопных газов, DEP) в качестве компонента ТЧ для изучения рисков для здоровья, связанных с воздействием ТЧ. ДЭП выбрасывается промышленными погрузчиками и включает ПАУ, нитроПАУ, кислородсодержащие производные ПАУ, гетероциклические соединения, альдегиды и алифатические углеводороды16,17. Однако существуют некоторые ограничения токсикологических исследований воздействия ТЧ. Для проверки токсичности для легких, например, ингаляционной токсичности при воздействии твердых частиц, особенно при высоких концентрациях, требуются большие количества DEP.

Это приводит к высоким затратам на исследования долгосрочных последствий воздействия ТЧ. Более того, среди различных источников токсикологические исследования ТЧ могут проводиться только с акцентом на токсичности ДЭП.

В этом исследовании мы синтезировали искусственные твердые частицы (APM) в лабораторных условиях для использования вместо твердых частиц выхлопных газов дизельных двигателей (DEP) для токсикологических исследований. Мы проанализировали соотношение OC/EC и ПАУ между DEP и APM, сравнили патологические особенности респираторной системы и провели транскриптомный анализ легких после воздействия APM и DEP интратрахеальным путем в исследовании in vivo для оценки потенциала APM. для использования в респираторных токсикологических исследованиях.