人工粒子状物質の確立

Scientific Reports volume 13、記事番号: 5955 (2023) この記事を引用

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環境リスク要因である粒子状物質 (PM) は、呼吸器疾患などの健康リスクと関連しています。 この研究は、人工 PM (APM) による PM 誘発性肺損傷の動物モデルを確立し、毒物学研究における APM の可能性を特定することを目的としました。 APM は 600 °C でグラファイトから生成され、エチレンと結合しました。 私たちはディーゼル排気微粒子（DEP）とAPMの組成を分析し、曝露に応じて肺における毒性とトランスクリプトームプロファイリングを比較しました。 動物研究では、C57BL/6 雄マウスにビヒクル、DEP、または APM を気管内投与しました。 DEP または APM は、ビヒクル対照と比較して、相対的な肺重量、炎症細胞数、炎症性タンパク質レベルを増加させました。 組織学的評価では、DEP および APM マウスの肺において粒子色素肺胞マクロファージの増加と軽度の炎症が示されました。 唯一の APM グループでは、一部の人の肺で肉芽腫性炎症、肺線維症、および粘膜過形成が観察されました。 これは、動物モデルにおける DEP と APM の間の肺毒性を比較する最初の研究です。 我々の結果は、APMが異なるAPM用量に応じてさまざまな肺疾患を誘発する可能性があることを示す毒物学研究において、APMで処理した動物モデルがPMの有害な影響の理解に貢献する可能性があることを示唆しています。

2013 年、粒子状物質 (PM) は、世界保健機関の国際がん研究機関によってグループ 1 の発がん物質として分類されました1。 PM は、空気中に浮遊する固体および/または液体の有機および無機物質の複雑な混合物であり、有機炭素 (OC)、元素炭素 (EC)、多環芳香族炭化水素 (PAH)、水溶性有機イオン (塩化物、硝酸塩) が含まれます。 、硫酸塩、ナトリウム、カリウム、アンモニウム）、および自然大気中の金属2。 PM 画分の物理的および生物学的特性は、季節、地域、発生源によって異なります3、4、5、6、7。 高濃度の OC、EC、PAH は、暖かい季節、交通量の多い地域や夜間に発生します8,9。 健康への影響に関しては、周囲空気中の OC、EC、PAH を含む PM への曝露は、肺、肝臓、腎臓、心臓疾患の臨床症状を誘発し、悪化させます 8、10、11、12、13、14、15。 ほとんどの研究は疫学研究に焦点を当てており、大気汚染物質と救急外来の受診および入院との関係を示しています。 現在、ヒトにおける潜在的な毒性効果を試験し、関連するメカニズムを推測するには、生体内および体外研究などの毒性学的研究が必要です。 多くの研究者は、PM 曝露に関連する健康リスクを研究するために、標準標準物質 2975 (SRM2975、ディーゼル排気微粒子、DEP) を PM の成分として使用してきました。 DEP は産業用フォークリフトから排出され、PAH、ニトロ PAH、酸素化 PAH 誘導体、複素環式化合物、アルデヒド、脂肪族炭化水素が含まれます 16、17。 ただし、PM 曝露に関する毒性学的研究にはいくつかの制限があります。 特に高濃度での PM 曝露による吸入毒性などの肺毒性を試験するには、大量の DEP が必要です。

これは、PM 曝露の長期的な影響に関する研究に多額の費用がかかることにつながります。 さらに、PM による毒性学的研究は、さまざまな情報源のうち、DEP の毒性のみに焦点を当てて行われる場合があります。

この研究では、毒性研究にディーゼル排気微粒子 (DEP) の代わりに使用するために、実験室環境で人工 PM (APM) を合成しました。 私たちは、DEP と APM の間の OC/EC 比と PAH を分析し、呼吸器系の病理学的特徴を比較し、APM の可能性を評価するための in vivo 研究で気管内経路を介して APM と DEP に曝露した後の肺のトランスクリプトーム分析を実施しました。呼吸器毒性研究に使用します。