Delci nanodelcev saj so drobni krivci, ki začnejo emfizem | 2020

Vsebina:

Anonim

V dveh pomembnih dokumentih - enem v spletni publikaciji eLife in revijo Naravna imunologija - raziskovalci pod vodstvom dr. David Corry in Farrah Kheradmand, oba iz medicinske fakultete v Baylorju, prepoznata ta črni material kot večinoma netopne nanodelce saj, drobne madeže, ki so posledica nepopolnega izgorevanja organskega materiala, kot je tobak. Velikost delcev je med 30 in 40 nanometri.

Nanometri so nepopisno majhni. Človeški lasje imajo premer približno 100.000 nanometrov. Nanometer je večkrat manjši od rdečih krvnih celic, bakterije, virusa in celo manjše od celične membrane. Ti nanodelci ogljikovih saj so približno pol širine membrane, ki obdaja celico.

Ko je Kheradmand, profesor medicine - pljučni pri Baylorju, in njeni kolegi, vključno s Corryjem, preučevali pljuča miši, ki so bili izpostavljeni cigaretnemu dimu in kadilcem z emfizemom, so ugotovili, da se ta črni material kopiči v dendritičnih celicah ljudi in antigenomske celice miši. (Dendritične celice so tip človeške celice, ki predstavljajo antigen.)

Ona in Corry sta poslala vzorce črnega materiala, ki so ga našli v celicah, svojemu glavnemu sodelavcu, dr. Jamesu Touru, profesorju kemije, računalništva, znanosti o materialih in nanoinženiringu, na Inštitutu za nanotehnološke znanosti Univerze Rice, ki je identificiral material. kot saj z nanodelci. Ran You, podiplomski študent v Kheradmandovem laboratoriju, je nato uvedel čiste nanodelce saj, približno v pljučih človeških kadilcev, neposredno v nosove miši in ugotovil, da so živali povzročile emfizem, kar dokazuje nevarnost tega materiala .

Ugotovitev je pomembna, ker sestava črne snovi v preteklosti ni bila znana. Pretekli raziskovalci so trdili, da gre za katran, aluminij in druge temne pigmente. Čeprav se je zdelo očitno, da bo to oblika ogljika, študije temperatur gorenja cigaret kažejo, da so med inhalacijo znašale od 800 do 920 stopinj Celzija (1472 stopinj Fahrenheita do 1688 stopinj F) - dovolj visoko, da ustvarijo nanodelce saj. .

Tour poudarja, da ugotovitev ni omejena na tobačni dim. Številni izdelki, kot so pnevmatike, vsebujejo velike količine nanodelcev saj.

"Zaskrbljen sem, kako to vpliva na industrijo," je dejal Tour. "To se bo moralo spremeniti." Dejal je, da so delavci lahko prizadeti, ko delajo v teh industrijah, ki uporabljajo črne barve, kot je industrija gume in plastike. "Ko pride v zrak, na primer zaradi obrabe pnevmatike, lahko vpliva tudi na javnost, zato je nujno, da se izvedejo ocene tveganja."

Čeprav manjše saje, približno 15 nanometrov, povzročajo najhujši odziv, povečanje velikosti delcev saj do približno 70 nanometrov, ali oksidacija površine saj - je močno zmanjšala njihovo toksičnost, je dejal, na podlagi podatki, predstavljeni v dokumentu eLife.

Kheradmand in njena podiplomska študentka Ran You sta ugotovila, da je ta oblika ogljikove saje povzročila dvojne prekinitve v celični DNK, stanje, ki ga je zelo težko popraviti, in aktivira celice T pomočnika 17, kar povzroča kronično vnetje v pljučih.

"Pokazali smo, da je odvisen od odmerka," je dejala. "Več kot imate, slabše je. Prav tako je odvisno od velikosti. Večji delci imajo veliko manj škode."

"Tega se nikoli ne znebite," je dejal Corry, profesor medicine in vodja oddelka za imunologijo, alergijo in revmatologijo pri Baylorju. "Pomembno bo, da se izvedejo nadaljnje študije, da se v celoti oceni spekter profila tveganja za zdravje."

V eLife Avtorji so v članku zapisali: "Te ugotovitve v veliki meri pojasnjujejo trajno in neozdravljivo naravo pljučne bolezni, povezane s kajenjem. Ker ni medicinskih sredstev za odstranjevanje nakopičenih pljučnih nCB (nanodelcev saj), naše ugotovitve poudarjajo potrebo po tem, da vsi posamezniki in družbe zmanjšanje proizvodnje in izpostavljenosti onesnaženosti zraka, ki je povezano s kajenjem, in industrijskih nCB.

V članku v Naravna imunologija , Corry gradi na ugotovitvah v. T eLife , preučevanje vloge mikroRNA-22 (miR-22) kot povezave v verigi od izpostavljenosti ogljikovemu ognju do razvoja emfizema.

"O teh drobnih delih genskega materiala smo mislili, da so junk," je dejal Corry. "Zdaj vemo, da so off-stikala za geni za kodiranje beljakovin."

Prejšnje študije so pokazale, da je mikroRNA prisotna pri povečanih ravneh dendritičnih celic v pljučih kadilcev z emfizemom. Corry in njegovi sodelavci so jih našli tudi v antigenih celicah miši, ki so bile izpostavljene tobačnemu dimu ali nanodelcih saj.

Miši, ki nimajo te mikroRNA, se ne razvije emfizem in ima zmanjšan odziv celic T na pomoč. Ko sta Corry in prvi avtor Wen Lu, podiplomski študent imunologije, skušala ugotoviti, kako je mikroRNA delovala, so našli histonsko deacetilazo 4, beljakovino, ki igra vlogo pri regulaciji transkripcije DNA, celičnega cikla in razvoja. Ko mikroRNA-22 manjka, se ta beljakovina poveča. Ta histon deacetilaza zavira beljakovino, imenovano interlevkin-6, ki je ključnega pomena za tvorbo celičnega odziva T helperja 17. t

"To bi lahko bila terapevtska ugotovitev," je dejal Corry. "Lahko bi oblikovali zdravila za inhibiranje mikroRNA z vdihavanjem."