인공미립자물질의 확립

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 5955(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

환경 위험 요인인 미세먼지(PM)는 호흡기 질환 등 건강 위험과 연결되어 있습니다. 본 연구의 목적은 인공 PM(APM)을 이용한 PM 유발 폐 손상의 동물 모델을 확립하고 독성학 연구를 위한 APM의 잠재력을 확인하는 것입니다. APM은 600°C에서 흑연으로부터 생성되어 에틸렌과 결합되었습니다. 우리는 디젤 배기 미립자(DEP)와 APM 구성을 분석하고 노출에 따른 폐의 독성 및 전사체 프로파일링을 비교했습니다. 동물 연구를 위해 C57BL/6 수컷 쥐에게 비히클, DEP 또는 APM을 기관내 투여했습니다. DEP 또는 APM은 비히클 대조군에 비해 상대 폐 중량, 염증 세포 수 및 염증 단백질 수준을 증가시켰습니다. 조직학적 평가에서는 입자 색소 폐포 대식세포의 증가와 DEP 및 APM 생쥐의 폐에서 약간의 염증이 나타났습니다. APM 단독군에서는 일부 개체의 폐에서 육아종성 염증, 폐섬유증, 점액 증식이 관찰되었다. 이는 동물 모델에서 DEP와 APM의 폐 독성을 비교한 최초의 연구입니다. 우리의 결과는 APM이 처리된 동물 모델이 APM이 APM의 다양한 용량에 따라 다양한 폐 질환을 유발할 수 있음을 보여주는 독성학 연구에서 PM의 유해한 영향을 이해하는 데 기여할 수 있음을 시사합니다.

2013년에 입자상 물질(PM)은 세계보건기구(WHO)의 국제암연구소에 의해 1군 발암물질로 분류되었습니다1. PM은 공기 중에 부유하는 고체 및/또는 액체 유기 및 무기 물질의 복잡한 혼합물로 유기 탄소(OC), 원소 탄소(EC), 다환 방향족 탄화수소(PAH), 수용성 유기 이온(염화물, 질산염)을 포함합니다. , 황산염, 나트륨, 칼륨 및 암모늄) 및 자연 대기의 금속2. PM 분율은 계절, 지역, 출처3,4,5,6,7에 따라 물리적, 생물학적 특성이 다릅니다. 교통량이 많은 지역의 따뜻한 계절과 밤에 높은 농도의 OC, EC 및 PAH가 발생합니다8,9. 건강에 미치는 영향 측면에서, 대기 중 OC, EC, PAH를 포함한 PM에 노출되면 폐, 간, 신장 및 심장 질환의 임상 증상이 유발되고 악화됩니다8,10,11,12,13,14,15. 대부분의 연구는 대기 오염 물질과 응급실 방문 및 병원 입원 간의 관계를 보여주는 역학 연구에 중점을 두었습니다. 현재 인간에게 잠재적인 독성 영향을 테스트하고 관련 메커니즘을 추측하기 위해서는 생체 내 및 시험관 내 연구와 같은 독성학적 조사가 필요합니다. 많은 연구자들은 PM 노출과 관련된 건강 위험을 연구하기 위해 표준 참조 자료 2975(SRM2975, 디젤 배기 미립자, DEP)를 PM의 구성 요소로 사용했습니다. DEP는 산업용 지게차에서 배출되며 PAH, 니트로-PAH, 산소화 PAH 유도체, 헤테로고리 화합물, 알데히드 및 ​​지방족 탄화수소를 포함합니다16,17. 그러나 PM 노출에 대한 독성학 연구에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 특히 고농도에서 PM 노출에 의한 흡입 독성과 같은 폐 독성을 테스트하려면 다량의 DEP가 필요합니다.

이는 PM 노출의 장기적인 영향에 대한 연구에 높은 비용을 초래합니다. 또한 다양한 소스 중에서 PM에 의한 독성학적 연구는 DEP 독성에만 초점을 맞춰 이루어질 수 있습니다.

본 연구에서는 독성 연구를 위해 디젤 배기 미립자(DEP) 대신 사용하기 위해 실험실 환경에서 인공 PM(APM)을 합성했습니다. 우리는 DEP와 APM 사이의 OC/EC 비율과 PAH를 분석하고, 호흡기계의 병리학적 특징을 비교했으며, APM의 잠재력을 평가하기 위한 생체 내 연구에서 기관내 경로를 통해 APM과 DEP에 노출된 후 폐의 전사체 분석을 수행했습니다. 호흡기 독성 연구에 사용됩니다.