Titán-dioxid-nanopálcikák tüdőre kifejtett hatásának állatkísérletes vizsgálata szubakut patkánymodellben = Investigation of the effect of titanium dioxide nanorods on the lungs in a subacute rat model

Horváth, Tamara and Papp, András and Kiricsi, Mónika and Igaz, Nóra and Trenka, Vivien and Kozma, Gábor and Tiszlavicz, László and Rázga, Zsolt and Vezér, Tünde (2019) Titán-dioxid-nanopálcikák tüdőre kifejtett hatásának állatkísérletes vizsgálata szubakut patkánymodellben = Investigation of the effect of titanium dioxide nanorods on the lungs in a subacute rat model. Orvosi Hetilap, 160 (2). pp. 57-66. ISSN 0030-6002

Preview

Text 650.2019.31237.pdf Download (1MB) | Preview

Abstract

Absztrakt: Bevezetés: Napjainkban a nanotechnológia intenzív terjedésével nő a munkahelyi és lakossági nanorészecske-expozíció veszélye. Jelenleg azonban kevés tudományosan megalapozott, ellentmondásmentes ismeret áll rendelkezésre a nehézfém nanorészecskék toxicitásáról és potenciális egészségkárosító hatásairól. Célkitűzés: Szubakut, intratrachealisan instillált, pálcika alakú titán-dioxid (TiO₂)-nanorészecskék indukálta tüdőszövet-károsodás vizsgálata morfológiai, kémiai és biokémiai módszerekkel, patkánymodellben. Módszer: Az általános toxicitást (test- és szervtömegváltozás), a lokális (alveolaris üregekben/epithelben, hilusi nyirokcsomóban zajló) akut és krónikus celluláris toxicitást (gyulladás, sejtpusztulás), továbbá az oxidatív stresszt fény- és elektronmikroszkópiával, valamint biokémiai (lipidperoxidáció, reaktívoxigén-gyök, proinflammatoricus citokin expressziója) úton mértük. Eredmények: A kezelt csoportok testtömegében dózis- és időfüggő eltérés nem volt, azonban a tüdők tömege és Ti-tartalma a dózissal arányosan nőtt. A tüdőszövet fény- és elektronmikroszkópos vizsgálata igazolta a nanorészecskék jelenlétét az alveolaris térben szabadon és az alveolaris epitheltől független macrophagok phagosomáiban. A lokális akut alveolitis krónikussá válását alátámasztotta az alveolaris régió macrophagszámának dózisfüggő növekedése, az interstitium ödémája és megvastagodása, valamint egyes proinflammatoricus citokinek (interleukin-1a, LIX, L-szelektin, vascularis endothelialis növekedési faktor) fokozott expressziója. A kezelt állatok tüdőszövetében az oxidatív stressz és a lipidperoxidáció jelentősen fokozódott. A kezelt tüdők tömege, Ti-tartalma és a lipidperoxidáció mértéke között korrelációt találtunk. Az alveolaris epithel-capillaris endothel barrier elégtelenségére utaltak a nanorészecskékkel telt falósejtek a hilusi nyirokcsomóban, ami felveti a nanorészecskék szisztémás keringésbe és távolabbi szervekbe jutásának és akut szisztémás gyulladás kialakulásának lehetőségét. Következtetés: Az alsó légutakba jutott TiO₂-nanorészecskék etiológiai tényezőként szerepelhetnek az akut, illetve idült légúti gyulladással és/vagy progrediáló fibrosissal és obstrukcióval járó légzőszervi betegségek (például idült obstruktív tüdőbetegség, asztma) kialakulásában és/vagy progressziójában, melyben jelentősége lehet az autophagiának és az immunválasz (lymphocytaműködés) károsodásának. Orv Hetil. 2019; 160(2): 57–66. | Abstract: Introduction: The development of nanotechnology increases the risk of occupational and population-level exposure to nanoparticles nowadays. However, scientifically based knowledge relating to the toxicity of heavy metal nanoparticles and potential health damage is insufficient. Aim: Investigation of lung tissue damage induced by titanium dioxide (TiO₂) nanorods in subacute intratracheal instillation by morphological, chemical and biochemical methods in rat model. Method: General toxicity (changes of body and organ weights), local acute and chronic cellular toxicity (in alveolar spaces and epithelium, in hilar lymph nodes) and oxidative stress were examined using light and electron microscopy, and biochemical methods (reactive oxygen species, lipid peroxidation, expression of pro-inflammatory cytokines). Results: No dose- and time-dependent alteration was found in the body weight of the treated groups; but the mass and Ti content of lungs increased with dose. Light and electron microscopy of the lung tissue verified the presence of nanoparticles, free in the alveolar space and within phagosomes of macrophages not attached to alveolar epithelium. Chronification of local acute alveolitis was supported by dose-dependent increase of macrophage count in the alveolar region, oedema and thickening of interstitium, and increased expression of certain pro-inflammatory cytokines (interleukin-1a, LIX, L-selectin, vascular endothelial growth factor). Oxidative stress and lipid peroxidation increased substantially in the treated rats’ lungs, and correlation was found between Ti content and lipid peroxidation. Insufficiency of the alveolar epithelial and capillary endothelial barrier was indicated by nanoparticle-laden phagocytes in hilar lymph nodes, suggesting nanoparticles reaching systemic circulation and distant organs, inducing systemic acute inflammation. Conclusion: TiO₂ nanoparticles, reaching lower airways, may be etiological factors in the causation or aggravation of pulmonary diseases with acute and chronic airways inflammation and/or progressive fibrosis and obstruction (e.g., chronic obstructive pulmonary disease or asthma). Autophagy and damaged immune response (lymphocytic activity) may have here a role. Orv Hetil. 2019; 160(2): 57–66.

Actions (login required)

Edit Item