Наночастицы могут представлять опасность для здоровья сердца

Наноматериалы все больше расширяют свое присутствие в нашей жизни, особенно в биомедицинских продуктах. Ранее их токсичность исследовалась лишь в целом, но только теперь группа израильских исследователей впервые установила, что воздействие наночастиц диоксида кремния (SiO₂) может привести к развитию сердечно-сосудистых заболеваний, когда наночастицы проникают в ткани и через клеточные барьеры попадают в кровеносную систему. Результаты исследования опубликованы в декабрьском номере журнала Environmental Toxicology.

Исследовательская команда состояла из ученых медицинского факультета им. Рут и Брюса Раппапорт Израильского Технологического Института Technicon (Technion Rappaport Faculty of Medicine), Медицинского Центра Рамбам (Rambam Medical Center и Центра Отличия в Науке (Center of Excellence in Exposure Science and Environmental Health) при институте Technicon (Израиль).

«Воздействие наночастиц на окружающую среду становится неизбежным в связи с быстрой экспансией нанотехнологий, – говорит главный автор статьи, профессор факультета медицины Михаэль Авирам (Michael Aviram), – Это воздействие может быть хроническим для сотрудников исследовательских лабораторий и работников высотехнологичной промышленности, где люди взаимодействуют, производят, используют и утилизируют наночастицы. Продукты на основе кремниевых наночастиц, используемые в биомедицине, например, различные чипы, системы для доставки, слежения и визуализации лекарственных препаратов и генов, а также для ультразвуковой терапии и диагностики, могут повлиять на рост сердечно-сосудистых заболеваний у потребителей».

В своей работе ученые подвергали воздействию наночастиц диоксида кремния культивированные клетки лабораторных мышей, схожие с клетками стенок артерий, и исследовали эффект. Наночастицы токсичны и оказывают пагубное воздействие на макрофаги – тип лейкоцитов, поглощающих липиды; это приводит к развитию атеросклеротического поражения и последующим проблемам с сердечно-сосудистой системой, в том числе инсультам. Накопление макрофагов в артериальной стенке в атерогенных условиях, таких как повышенный уровень холестерина, триглицеридов и окислительный стресс, приводит к формированию «пенистых клеток», наполненных липидами, что, в свою очередь, ускоряет развитие атеросклероза.

«Накапливающиеся в артериальной стенке макрофагальные пенистые клетки являются основным типом клеток, связанным с развитием атеросклероза – по сути, воспалительного заболевания, – говорит доктор Лоран Петрик (Lauren Petrick), соавтор исследования, – Цель нашей работы заключалась в том, чтобы дополнительно изучить риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, связанный с воздействием наночастиц оксида кремния и раскрыть механизмы, лежащие в основе индуцированного этим соединением атерогенного эффекта на макрофаги. Мы также хотели использовать наночастицы в качестве модели для воздействия ультратонких частиц как фактора риска развития заболеваний сердца».

Как наночастицы, так и ультратонкие частицы, могут вдыхаться и вызывать отрицательные биологические последствия. Однако до настоящего исследования их влияние на развитие атеросклероза практически не было изучено. В данной работе исследователи впервые показали, что токсичность наночастиц оксида кремния оказывает «значительное и существенное влияние на накопление триглицеридов в макрофагах» при всех проанализированных концентрациях воздействия, и, как отмечают ученые, также «повышает окислительный стресс».

Последние данные Американской Ассоциации Сердца (American Heart Association) также позволяют предположить, что «тонкодисперсные частицы», вдыхаемые с воздухом, приводят к росту риска сердечно-сосудистых заболеваний. Однако для оценки влияния «ультратонких частиц» (которые гораздо меньше «тонкодисперсных частиц») на развитие атеросклероза и заболеваний сердца необходимы дальнейшие исследования.

«В последние годы число потребительских продуктов на основе наночастиц возросло в тысячи раз, а к 2020 г. мировой рынок таких товаров составит 3 млрд. долларов США, – заключают исследователи, – Это приведет к росту воздействия наночастиц на человека и увеличению их взаимодействия с биологическими системами. Поскольку наше исследование продемонстрировало четкую взаимосвязь риска сердечно-сосудистых заболеваний с воздействием наночастиц, необходимо принять меры, чтобы удостовериться, что потенциальный риск здоровью и окружающей среде должен рассматриваться одновременно с развитием нанотехнологий».

По материалам American Technion Society

Оригинальная статья:
Lauren Petrick, Mira Rosenblat, Nicole Paland, Michael Aviram. Silicon dioxide nanoparticles increase macrophage atherogenicity: Stimulation of cellular cytotoxicity, oxidative stress, and triglycerides accumulation. Environmental Toxicology, 2014; DOI: 10.1002/tox.22084