人工納米材料對心血管系統(tǒng)損傷的研究進展

摘要：

隨著科技的發(fā)展，新型的人工納米材料的研發(fā)力度與應(yīng)用范圍愈加的廣泛，需要接觸人工納米材料的人群和接觸納米材料的機會迅速增多，綜述對近年來有關(guān)人工納米材料對心血管系統(tǒng)的損傷方面所取得的研究成果以及文獻資料，本文對有關(guān)人工納米材料對心血管系統(tǒng)的損傷表現(xiàn)以及損傷機制方面所取得的最新研究進展總結(jié)，從動物水平以及細(xì)胞水平兩個方面闡述常見的納米碳基物材料以及納米金屬粉均會對心血管系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。

關(guān)鍵詞：人工納米材料； 心血管系統(tǒng)； 損傷； 表現(xiàn)； 機制

【中圖分類號】

R732 【文獻標(biāo)識碼】B 【文章編號】1002-3763（2014）08-0034-01

在粒子尺寸達(dá)到納米量級標(biāo)準(zhǔn)的條件下，會呈現(xiàn)出明顯的小尺度效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)^[1]。從納米材料對人體的影響角度上來說，可能通過消化道、呼吸系統(tǒng)、或者是皮膚黏膜，進入血液循環(huán)，分布至全身，期間可能造成心血管系統(tǒng)不良事件的發(fā)生。為了能夠進一步豐富人工納米材料毒理學(xué)領(lǐng)域的研究成果，本文對近年來在人工納米材料對心血管系統(tǒng)的損傷方面所取得的研究成果以及研究進展展開綜述，分析如下：

1 人工納米材料對心血管系統(tǒng)的損傷表現(xiàn)

1.1 人工納米材料造成內(nèi)皮損傷：

血管內(nèi)皮是血管壁以及血液之間單層性的細(xì)胞屏障。從生理解剖結(jié)構(gòu)的角度上來說，血管內(nèi)盤能夠及時促進激活性子與抑制因子的合成、分泌反應(yīng)，從而使血管系統(tǒng)完整性得到完成，確保血管張力處于平衡狀態(tài)。相關(guān)研究中提示，對于存在有內(nèi)皮功能障礙的人體而言，出現(xiàn)動脈粥樣硬化及相關(guān)疾病的可能性將明顯增大。從人工納米材料的角度上來說，造成內(nèi)皮損傷的機制主要包括如下幾個方面：其一，在與細(xì)胞直接接觸并產(chǎn)生介導(dǎo)反應(yīng)的條件下誘發(fā)細(xì)胞機械性損傷；其二，對血管內(nèi)皮細(xì)胞造成一定的刺激作用，通過釋放炎性因子以及氧自由基成分的方式，造成細(xì)胞生長受阻；其三，對內(nèi)皮細(xì)胞的生長產(chǎn)生抑制影響，組織缺血下的心血管重建受不良影響，可能表現(xiàn)為心肌缺血癥狀^[2]。

1.2 人工納米材料造成血栓損傷：

血小板在凝血、止血過程當(dāng)中具有相當(dāng)關(guān)鍵的作用。與之相對應(yīng)的是，凝血機制的異常也會與血小板的聚集水平存在明顯關(guān)系，由此可能產(chǎn)生血栓。人工納米材料可能導(dǎo)致與血小板發(fā)生電荷中和反應(yīng)，造成血小板的聚集。除此以外，在人工納米顆粒材料所誘發(fā)的內(nèi)皮損傷機制作用之下，組織纖溶酶原活性物的分泌水平有一定的降低趨勢，血小板被激活，最終表現(xiàn)為凝血前狀態(tài)，潛在誘發(fā)血栓等相關(guān)疾病的可能性。

2 人工納米材料對心血管系統(tǒng)的損傷機制

2.1 納米碳基物材料對心血管系統(tǒng)的損傷：

納米碳基物是納米材料中關(guān)鍵性的構(gòu)成要素之一，以碳納米管為主要代表。此類材料的主要特點在于：機械強度高、硬度高、粒徑小。形狀上與常規(guī)的石棉纖維材料相似。但在作用于生物體的過程當(dāng)中，難以發(fā)生代謝。除此以外，此類納米材料還具有良好的電子受體優(yōu)勢，能夠與π電子系發(fā)生反應(yīng)，促進材料與生物化學(xué)成分的有機結(jié)合。在納米碳基物的影響下，對于心血管系統(tǒng)的損傷可能涉及到以下兩個方面的問題：

首先，從動物水平的角度上來說，血小板的凝聚很大程度上受到糖蛋白結(jié)合受體參與水平的影響。而在納米碳基物的應(yīng)用下，可能致使糖蛋白結(jié)合受體發(fā)生激活反應(yīng)，誘發(fā)心血管損傷。相關(guān)研究人員在以大鼠為模型的受體試驗中研究發(fā)現(xiàn)^[3]：多壁、單壁碳納米管均會導(dǎo)致大鼠頸動脈血栓形成速度的增快，說明兩種納米碳基物均對于血小板聚集有促進影響。除此以外，其還有可能造成受體的自主神經(jīng)系統(tǒng)被破壞，表現(xiàn)為炎性反應(yīng)。有關(guān)研究人員同樣以大鼠為模型，在暴露于碳納米顆粒環(huán)境后，大鼠模型表現(xiàn)出心率的降低趨勢，主要機制在于：碳納米顆粒材料造成了交感神經(jīng)、迷走神經(jīng)的破壞，在心血管系統(tǒng)支配中無法保持平衡關(guān)系。對于人體而言，嚴(yán)重時可能誘發(fā)心律失常，乃至心原性猝死的問題。

其次，從細(xì)胞水平的角度上來說，有關(guān)研究人員使用納米炭黑顆粒對人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞進行染毒，持續(xù)24.0h。觀察發(fā)現(xiàn)：受到納米碳黑顆粒材料的影響，造成細(xì)胞形態(tài)學(xué)發(fā)生改變，細(xì)胞質(zhì)膜發(fā)生損傷，細(xì)胞增生反應(yīng)受到了一定的抑制影響。除此以外，有關(guān)研究中還認(rèn)為，對于納米碳黑顆粒一類材料而言，會對內(nèi)皮型一氧化氮合酶與間隙連接蛋白-37的合成反應(yīng)造成不良影響，在降解內(nèi)皮細(xì)胞質(zhì)膜的情況下，可能誘發(fā)動脈粥樣硬化等相關(guān)疾病。除對心血管系統(tǒng)造成損傷影響以外，在納米炭黑顆粒材料作用之下，受體血管損傷后機體的自主修復(fù)功能也出現(xiàn)一定缺陷，故有關(guān)研究中通過大鼠模型試驗證實：多壁碳納米管材料會對大鼠血管外膜成纖維細(xì)胞活性造成抑制，造成模型內(nèi)丙二醛含量的異常升高。

2.2 納米金屬粉對心血管系統(tǒng)的損傷：

在納米顆粒吸入并達(dá)到肺間質(zhì)部位以后，可能穿過肺泡上皮細(xì)胞，經(jīng)由間質(zhì)組織，參與到受體的血液循環(huán)反應(yīng)過程當(dāng)中，或者是通過進入淋巴循環(huán)系統(tǒng)的方式，進一步分布擴散至全身。與此同時，納米金屬粉材料中釋放的大比例金屬離子也可能通過自由基產(chǎn)生的方式，造成心血管系統(tǒng)損傷加劇。在納米金屬粉的影響下，對于心血管系統(tǒng)的損傷可能涉及到以下兩個方面的問題：

首先，從動物水平的角度上來說，相關(guān)的試驗研究中分析認(rèn)為[4]：對于暴露在納米金屬粉環(huán)境下的小鼠模型而言，處死后解剖結(jié)果顯示其肺部銀含量可達(dá)到1.5～1.7ug單位。同時，隨著處死時間的延長，肺部中的銀檢出含量將得到明顯的減低。同時，體內(nèi)團聚的納米金屬粉釋放銀離子在小鼠被處死7d后仍然可在肺泡巨噬細(xì)胞中被檢出。根據(jù)相關(guān)的試驗結(jié)果認(rèn)為：雖氣管滴注下的銀納米團顆粒以團聚體的方式殘留在肺部，但呼吸暴露下的納米銀顆?？赡芙?jīng)由肺部進入血液循環(huán)系統(tǒng)，造成心血管系統(tǒng)的損傷。

其次，從細(xì)胞水平的角度上來說，納米金屬粉所生成的銀納米顆粒以及金納米顆粒都可能在氧化反應(yīng)的作用之下對細(xì)胞凋亡產(chǎn)生一定的誘導(dǎo)反應(yīng)，由此影響心血管的正常運行。有關(guān)研究中嘗試以小鼠作為模型，對受體進行銀納米顆粒染毒，結(jié)果顯示：銀納米顆粒可能造成小鼠受體中的成纖維細(xì)胞凋亡反應(yīng)加劇。除此以外，在細(xì)胞色素C迅速釋放的條件下，Bax蛋白成分白轉(zhuǎn)移至線粒體內(nèi)，由于在此類納米材料的介導(dǎo)反應(yīng)下，細(xì)胞凋亡具有線粒體依賴的特征，故而將導(dǎo)致活性氧自由基成分的提升，對應(yīng)的JNK激酶的活性水平明顯增長。

3 結(jié)語

本文在結(jié)合近年來相關(guān)研究成果以及文獻資料的基礎(chǔ)之上，針對有關(guān)人工納米材料對心血管系統(tǒng)損傷方面所取得的研究進展進行了總結(jié)與歸納，認(rèn)為包括納米碳基物材料以及納米金屬粉在內(nèi)的人工納米材料都會造成內(nèi)皮損傷以及血栓損傷，需要臨床引起重視。

參考文獻

[1]周國強，陳春英，李玉鋒，等.納米材料生物效應(yīng)研究進展[J].生物化學(xué)與生物物理進展，2008，35（9）：998-1006.

[2]葛曉敏，田偉.磁納米粒子的研究進展及其在心血管系統(tǒng)的應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)綜述，2010，16（1）：132-134.

[3]梁寧.納米氧化鋅對大鼠的心血管毒性作用[D].鄭州大學(xué)，2012.

[4]劉昕，孫皎.納米二氧化硅顆粒對大鼠心血管系統(tǒng)毒性的體內(nèi)研究[C].2009年上海市醫(yī)用生物材料研討會論文集.2009：18-19.