NANOKEM Kræft og hjerte-kar sygdomme Anne Thoustrup Saber Seniorforsker Det Nationale Forskningscenter for Arbejdsmiljø
Toksicitet Kræft Hjerte-kar sygdomme Allergi Fosterskadende effekter
Direkte sammenhæng mellem dødelighed og partikelniveau (PM 2.5 )
Eksponering for partikler og sygelighed: Sod og død per 1000 person år før og efter et forbud mod salg af kul til private i Dublin Clancy et al. Lancet 360: 1210 14, 2002
Svælg Luftrøret Partikeldeponering i lungerne Bronkier Bronkioler Alveoler Store partikler >10 m Deponeres i næse og svælg Mindre partikler 2-10 m Deponeres i bronkier og bronkioler. Fjernes af det mucuciliære system (timer til dage) Meget små partikler <2 m Ender i alveolerne. Fjernes af makrofager. Partikler kan være deponeret i måneder til år Figur udarbejdet af Marianne Dybdahl
Små partikler kan skade mere end store partikler Fine partikler Nanopartikler Luftveje Partikler deponeres og fjernes af mucociliære bevægelser INFLAMMATION Alveole Partikler fagocyteres af makrofag Svækkelse af fagocytose Frigørelse af mediatorer Partikler krydser epitelet Figur udarbejdet af Marianne Dybdahl
Langvarig inflammation disponerer patienter for udvikling af kræft
Mekanismer for partikel-medieret genotoxicitet i lungerne Inflammation
Indånding af partikler øger risikoen for hjertekarsygdomme Rygning øger risikoen for hjertekarsygdomme Arbejdsrelateret udsættelse for partikler øger risiko for hjertekarsygdomme
Mulige mekanismer for partikelmedieret hjerte-kar sygdom
I NanoKem har vi bl.a. målt på følgende markører i mus, som er af betydning for udvikling af kræft og hjerte-kar sygdom Kræft Inflammation DNA skade Hjerte-kar sygdom Inflammation Akutfaserespons
Number of cells Baseret på masse gav fotokatalytisk TiO 2 og Printex90 størst inflammation i mus 400000 350000 Neutrophils Macrophages *** 24 h, 54 ug 300000 *** 250000 200000 150000 *** 100000 50000 *** ** *** 0 Kontrol Silicasol Axilat Fotocatalytic TiO2 TiO2, 17 nm TiO2, 220 nm CB, Flamruss 101 CB, Printex 90 Aluminiumsilicat *p<0.05; **P<0.01; ***p<0.001 Saber et al., 2011
% neutrophils Det inflammatoriske respons af partiklerne var snarere proportionalt med overfladearealet af de instillerede partikler end massen 100 90 80 Printex 90 70 60 50 40 30 Aluminiumsilicat TiO2, 17 nm y = 0,2274x + 6,4248 R 2 = 0,9069 20 TiO2, 220 nm 10 0 Flamruss 101, 95 nm 0 50 100 150 200 250 300 350 BET surface area (m 2 /g) Saber et al.,, 2011
FinTiO 2 og NanoTiO 2 (coated rutil TiO 2 ) gav DNA strengbrud i celler isoleret fra lungeskyllevæske TL 50 45 ** * 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Control Silicasol Axilat Fotocatalytic TiO2 TiO2, 17 nm TiO2, 220 nm CB, 95 nm Printex 90 Aluminiumsilicat Saber et al. (in press)
Number of cells Inflammation og DNA skade er ikke påvirket af tilsætning af nanopartikler til malinger og lakker Tail length (µm) 250000 200000 Neutrophils Macrophages 60 50 ** *** 150000 100000 40 30 20 50000 10 0 Control Lacquer Lacquer + SiO2 0 Control Lacquer Lacquer + SiO2 De toksiske effekter er snarere afhængig af farve-lak matricen Saber et al (in press)
NanoTiO 2 medførte både inflammation og DNA skade i mus (1 dosis, 1 dag)
Risikofaktor for hjertekarsygdom i lunger på mus efter indånding af nanotio 2 Mus som indåndede NanoTiO 2 havde øget akutfaserespons i lungerne (Halappanavar et al., 2011) Akutfaseresponset er en velkendt alarmreaktion, som udløses i kroppen ved infektion, operation mm Akutfaseresponset øger risikoen for hjertekarsygdom, og mængden af akutfaseproteiner i blodet kan forudsige risikoen for hjertekarsygdom
Opsummering Rene nanopartikler mere toksiske end når disse er indkapslet i en matrix. NanoTiO 2 var mere toksisk end størretio 2. Dette er i overensstemmelse med, at NIOSH har foreslået lavere grænseværdi for nanotio 2 end større TiO 2 Støv fra nanopartikelholdige malinger fører normalt ikke til mere inflammation og DNA skade end støv fra konventionelle malinger Malematricen lader til at være mere afgørende for de skadelige effekter end de tilsatte nanopartikler