برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۶/۰۹/۱۸ تا ۱۳۹۶/۰۹/۲۴

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۲۰۶
  • بازدید این ماه ۱۴۴
  • بازدید امروز ۵
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۰
  • قبول شدگان ۰
  • شرکت کنندگان یکتا ۰
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۰
واژه نامه فناوری نانو

نانو

nano

پيشوندي به معناي يک بيليونم يا (000،000،000،1/1). در متون فناوري‌نانو، معمولا براي مشخص کردن يک واحد اندازه‌گيري برابر با 10 به توان منفي 9 متر استفاده مي‌شود.

سطح مقاله

پیشرفته 2

نویسندگان
کلمات کلیدی
امتیاز کاربران

سمیّت نانومواد بر سیستم قلبی‌ عروقی

امروزه نانوذرات به‌دلیل خواص منحصر‌به‌فردشان به‌طورِ‌گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. استفادۀ روزافزون از نانوذرات و مواجهه با آنها باعث ایجاد نگرانی‌هایی در حوزۀ ایمنی و سلامت نانومواد شده است. هدف از نگارش این مقاله فراهم نمودن اطلاعاتی پیرامون سمیّت زیستی برخی از نانومواد شامل نانوذرات اکسید تیتانیوم، نقره، سیلیکا، نانوذرات کربن سیاه، نانولوله‌های کربنی، اکسید روی و نانوذرات اکسیدهای آهن بر سیستم قلبی‌عروقی می‌باشد. همچنین ساز‌و‌کارهای سمیّت بالقوّۀ نانوذرات بر سیستم قلبی‌عروقی عنوان شده است.


1- مقدمه
نانوفناوری به مطالعۀ ساختارهایی می‌پردازد که در حداقل یک بُعد دارای اندازه‌ای کوچک‌تر از nm 100 باشند [1]. با توجه به اینکه نانوذرات به بخشی از زندگی روزانۀ بشر تبدیل شده‌اند تمامی افراد در معرض مواجهه با آنها هستند. این مواد از طرق مختلفی از‌جمله راه‌های تنفسی، خوراکی و پوستی وارد بدن انسان می‌شوند. نانوذرات قابلیت ورود، جابجا شدن و آسیب رساندن به اندام‌ها (organisms) را دارند. نانوذرات به‌دلیل اندازۀ کوچک‌شان می‌توانند از موانع فیزیولوژیکی نفوذ کنند و در سیستم گردش خون میزبان جریان یابند. همانند ویروس‌ها، بعضی از نانوذرات می‌توانند به ریه و موانع پوستی نفوذ کنند و وارد سیستم گردش خون و لنفاوی انسان‌ها و حیوانات شده و به بافت‌ها و اعضای بدن آسیب رسانده و باعث اختلال در فرایندهای سلولی و ایجاد بیماری شوند. نانوذرات بعد از ته‌نشست در ریه‌ها قابلیت انتقال از بافت پوششی تنفسی (respiratory epithelium) را دارند. زمانی‌که آنها از بافت پوششی عبور کنند ممکن است برای سال‌ها در فضای بینابینی (interstitum) باقی بمانند و یا وارد سیستم گردش خون و لنفاوی شوند [2, 3].
بسیاری از مطالعات اخیر نشان می‌دهد که نانوذرات ممکن است نقشی در بیماری‌های مزمن داشته باشند. از بین این بیماری‌ها می‌توان به سرطان کبد، سرطان دهانۀ رحم، سندرم حاد تنفسی، آلزایمر، بیماری‌های قلبی و بسیاری از بیماری‌های دیگر اشاره کرد. آزبست (asbestos) مثال خوبی از یک نانومادۀ سمی می‌باشد که باعث ایجاد سرطان ریه می‌شود [3].
نانوذرات می‌توانند مقادیر زیادی از آلاینده‌های سمی (گازهای اُکسنده (oxidant)، ترکیبات آلی، فلزات و ...) را به‌صورت جذب‌شده روی سطح خود حمل کنند. بسیاری از این آلاینده‌های سمی هوا به دلیل اثر گونه‌های فعّال اکسیژن (Reactive Oxygen Species (ROS)) باعث ایجاد التهاب می‌شوند. مواجهۀ زیاد با نانوذرات ممکن است به دلیل پاسخ‌های استرس اکسیداتیو (Oxidative Stress (OS)) به گونه‌های فعّال اکسیژن منجر به التهاب و بنابراین ایجاد تصلب شرایین (سختی سرخرگ‌ها) آترومی (atherosclerosis (AS)) و پاسخ‌های وخیم قلبی‌عروقی از افزایش فشار خون تا سکتۀ قلبی (انفارکتوس میوکارد) را شامل شود. مواجهه با نانوذرات سبب می‌شود که این مواد در سیستم ریوی ته‌نشین شده و وارد سیستم گردش خون شوند که این امر منجر به ایجاد پاسخ‌های استرس اکسیداتیو عروق محیطی (Peripheral Vascular Oxidative Stress) به دلیل فعالیت ROS‌ها شده و در نتیجه عوارض نامطلوبی بر سیستم قلبی‌عروقی ایجاد می‌شود [4].
برخلاف ذرات بزرگ‌تر، نانوذرات ممکن است توسط میتوکندری و هستۀ سلول جذب شوند و موجب جهش DNA و آسیب ساختاری عمده به میتوکندری و حتّی منجر به مرگ سلولی شوند. نانوذرات قابلیت انتقال به میتوکندری و تحریک مرگ برنامه‌ریزی‌شده (apoptosis)، تشکیل ROS، تخریب DNA، ایست چرخۀ سلولی (life-cycle arrest) و جهش‌زایی (mutagenesis) را دارند [2].
دلایل متعددی برای سمیّت بیشتر یک نانوذره نسبت به حالت توده‌ای (bulk) همان ماده وجود دارد. در حالت کلی نانوذرات می‌توانند به ساختارهای کوچک‌تری نفوذ کنند و بیشتر از ذرات بزرگ‌تر به داخل بافت‌ها راه یابند. نانوذرات ممکن است تحرک بیشتری در سلول‌های بدن داشته باشند [5]. اندازه، ترکیب شیمیایی و شکل از‌جمله واسطه‌های سمیّت نانوذرات می‌باشند. کاهش اندازه به ابعاد نانو سبب افزایش چشمگیر نسبت سطح به حجم می‌شود و بنابراین تعداد بیشتری از مولکول‌های ترکیب شیمیایی در سطح حضور می‌یابند که این امر منجر به افزایش سمیّت ذاتی می‌شود. ترکیب‌درصد شیمیایی و خواص سمیّت‌شناختی (toxicological) ذاتی ترکیبات شیمیایی در سمیّت ذرات اهمیت دارد؛ به‌عنوان مثال نشان داده است که کربن سیاه اثرات شدیدتری نسبت به دی‌اکسید تیتانیوم دارند. اگرچه شواهد کافی برای مؤثر بودن شکل بر سمیّت وجود ندارد امّا الیاف (fibers) مثال بارزی از بحث دربارۀ تأثیر شکل می‌باشند به‌خصوص در ارتباط با استنشاق آنها که پارامترهای فیزیکی نازکی و طول، قابلیت تنفسی و التهابی آنها را تعیین می‌کند [6]. همچنین احتمالاً حلالیت به‌عنوان عامل مهمی در تعیین سمیّت ذرات دارای اهمیت می‌باشد. درصورتی‌که نانوذره حل شود اجزایش را آزاد می‌کند؛ درصورتی‌که این اجزا غیرسمی باشند و تفکیک نسبتاً سریع انجام گیرد (تا چند ساعت) چنین ذره‌ای سمیّت قابل‌توجهی نخواهد داشت، امّا درصورتی‌که ذره محتوی مواد سمی باشد سمیّت می‌تواند به رهایش حل‌شونده‌های سمی مرتبط باشد [7].
نانوذرات می‌توانند از راه‌های مختلفی مانند استنشاق (inhalation)، داخل بینی (intranasal) و داخل نای (intratracheal) به دستگاه تنفسی و ریه، از طریق مواجهۀ خوراکی با دستگاه گوارشی که متعاقباً وارد گردش خون می‌شوند و همچنین از طریق خون به سیستم قلبی‌عروقی دسترسی یابند. بر اساس گزارش‌های منتشر‌شده کاهش فشار خون و افزایش ضربان قلب در حالت درون‌تنی (in vivo) و عملکرد غیرطبیعی (dysfunction) عروق در حالت برون‌تنی (in vitro) در نتیجۀ مواجهه با نانوذرات ایجاد شده است. نانوذرات باعث افزایش و بی‌نظمی در ضربان قلب (arrhythmia) متناسب با دُز آن می‌شوند [8]. عوارض قلبی‌عروقی ناشی از ته‌نشست ریوی نانوذرات در شکل 1 نشان داده شده است.

filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820
شکل 1- اختلال قلبی‌عروقی ناشی از ته‌نشست ریوی نانوذرات [9]

2-بررسی سمیّت برخی از نانوذرات بر سیستم قلبی‌عروقی
2-1- نانوذرات دی‌اُکسید تیتانیوم (Titanium Dioxide Nanoparticles (TiO2 NPs))
مواجهۀ طولانی‌مدت با نانوذرات TiO2 تجمع‌یافته در قلب منجر به التهاب، بافت‌مردگی سلولی (cellular necrosis) و عملکرد غیرطبیعی بیوشیمیایی قلبی می‌شود. به‌علاوه این امر سبب تولید ROS و افزایش میزان پراکسیداسیون لیپید، پروتئین و DNA می‌شود. همچنین نانوذرات سیستم آنتی‌اکسیدان قلب موش‌های سوری (mice) را مختل می‌کنند [8].
نانوذرات TiO2 به‌طورِ‌قابل‌توجهی شاخص‌های بیوشیمیایی سرم مانند آسپارتات آمینوترنسفراز، C-reaction protein و لاکتات دِهیدروژناز (Lactate Dehydrogenase (LDH)) که نشان‌دهندۀ عملکرد غیرطبیعی ماهیچۀ قلبی (myocardial dysfunction) هستند را افزایش می‌دهند. علاوه‌برآن سطوح سایتوکین‌های التهاب‌زا و تنظیم‌گرهای رونویسی (transcription regulators) به‌طرز‌قابلِ‌ملاحظه‌ای تغییر می‌یابند. مواجهه با نانوذرات TiO2 ممکن است سبب تحریک آسیب به سلول‌های قلبی شود که منجر به عملکرد غیرطبیعی سلول‌های ماهیچۀ قلب شود با این شاهد که تولید ROS افزایش می‌یابد و ساختار رشته‌ای ماهیچه (myofibrillar) درهم ریخته می‌شود [8].
بررسی برهم‌کنش بین نانوذرات دی‌اُکسید‌تیتانیوم و سیستم عروقی (vascular system) نشان داده است که سطوح پروتئین جذب‌کنندۀ شیمیایی منوسیت 1 Monocyte Chemoattractant Protein 1 (MCP-1) و مولکول‌های چسبنده سلول عروقی Vascular Cell Adhesion Molecule-1 (VCAM-1) افزایش می‌یابند و فعالیت اتصال DNA فاکتور هسته‌ای (Nuclear Factor (NF)) به‌طرز‌چشمگیری NF)-κB) که مشخصه‌های التهاب بافت پوششی (endothelial) می‌باشند، افزایش می‌یابد. همچنین لخته‌شدگی در سیستم عروقی ریوی موش‌ها به دلیل اثر نانوذرات TiO2 در مسدود کردن رگ‌های خونی مشاهده شده است [8].

2-2-نانوذرات نقره (Ag NPs)
کاهش ضربان قلب (Heart Rate (HR)) متناسب با غلظت، نشت برون‌شامه‌ای (pericardial effusion)، ریخت‌شناسی قلبی نابهنجار (abnormal cardiac morphology)، نقص‌های گردشی، جریان خون آرام، بی‌نظمی ضربان قلب و .... از‌جمله عوارض مواجهه با نانوذرات نقره می‌باشد. میتوکندری‌ها اندامک‌های داخل‌سلولی هستند که برای تولید ATP حیاتی هستند. یک مطالعۀ برون‌تنی نشان داده است که نانوذرات نقره (nm 45-5) منجر به کاهش فعالیت کمپلکس‌های I، II، III و IV زنجیرۀ تنفسی میتوکندی می‌شوند که این امر موجب عملکرد غیرطبیعی میتوکندی در قلب، مغز، ماهیچۀ استخوانی و کبد موش شده است [8].
رگ‌زایی (angiogenesis (AG)) فرایندی است که در رشد مویرگ‌های خونی جدید از رگ‌های موجود نقش دارد و در پیشرفت سرطان، بیماری قلبی ایسمیک (ischemic) و بیماری عروقی محیطی دخیل است. مسیر سیگنال‌دهی از VEGF تا گیرندۀ آن (VEGFR) مانند فعال‌سازی AKT، ERK و p38 به‌عنوان پیش‌برندۀ (promoter) بسیار مهم AG در نظر گرفته می‌شود. نتایج مطالعات حاکی از این است که نانوذرات نقره تأثیرات مشخصی بر بیماری‌های قلبی‌عروقی با اثر گذاشتن بر فرایند AG دارند. موش‌هایی که در حالت درون‌تنی در معرض نانوذرات نقره گرفتند تشکیل لخته‌های رگی شدیدتر، تجمع پلاکتی (platelet aggregation) و خروج فسفاتیدیل‌سِرین را نشان دادند که با نتایج مطالعات برون‌تنی سازگارند [8].

2-3- نانوذرات سیلیکا (Si NPs/ SiO2 NPs)
نتایج آزمایش‌های انجام‌شده بر روی موش‌های مسن حاکی از تغییرات قلبی‌عروقی و ریوی بر اثر استنشاق نانوذرات SiO2 می‌باشد که شامل التهاب ریوی، آسیب ایسمیک مایچۀ قلبی، انسداد دهلیزی‌بطنی (atrioventricular) و افزایش گرانروی خون می‌شود. سمیّت برون‌شامه‌ای، کندی ضربان قلب (bradycardia) و تغییراتی در بیان پروتئین‌های قلبی‌عروقی در رویان zebrafish زمانی‌که در معرض نانوذرات Si قرار می‌گیرند، رخ داده است. مواجهۀ پلاکت‌ها با نانوذرات Si سبب تحریک رهایش NO از پلاکت‌ها و تولید انبوهی از پِراُکسی نیتریت (peroxynitrite (ONOO-)) می‌شود که در نتیجه نسبت ([NO])/([ONOO]) که بسیار به تعادل و ثبات (homeostasis) قلبی‌عروقی و بند آمدن خون (haemostasis) به واسطۀ پلاکت مرتبط است، کاهش می‌یابد. همچنین عدم تعادل در نسبت ([NO])/([ONOO]) سلول‌های پوششی اندوتلیال (Endothelial Cells (ECs)) مواجه شده با نانوذرات Si مشاهده شده است که این امر منجر به افزایش استرس اکسیداتیو/نیترواکسداتیو، التهاب بافت پوششی (فعال‌سازی NF)-κB) و تنظیم افزایشی (up-regulation) فاکتورهای التهابی) و بافت‌مردگی می‌شود. نانوذرات Si باعث کاهش فعالیت میتوکندری و ATP در Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVECs) می‌شوند که به‌طور‌ِقابلِ‌توجهی در ارتباط با افزایش رهایش LDH هستند که نشان‌دهندۀ کاهش میزان زنده ماندن سلولی (Cell Viability) است. همچنین نانوذرات Si متخلخل دارای حفره‌های با قطر 2 تا 50 نانومتر (mesoporous) منجر به چسبندگی پلاکت به EC و انبوهش می‌شوند [8].

2-4-نانولوله‌های کربن/نانوذرات کربن سیاه (Carbon black nanoparticles/Carbon nanotubes)
نانوذرات کربن سیاه (Carbon Black (CB)) بر بافت پوششی اندوتلیوم اثر می‌گذارند و باعث ایجاد تغییرات ریخت‌شناختی (morphological) سمیّت سلولی مانند تشکیل واکوئل سیتوزولی، کاهش چگالی و آسیب سمیّت سلولی (cytotoxic) در HUVECs که با سنجش LDH نشان داده شده است، می‌شود. به‌علاوه، رشد سلولی متوقف شده، بیان فاکتورهای التهاب‌زا تحریک شده و بیان connexin37 و اندوتلیال NOSکاهش می‌یابد که ممکن است در پیشرفت AS نقش داشته باشد. نانوذرات CB موجب عملکرد غیرطبیعی اندوتلیال می‌شوند. مواجهه با نانوذرات CB باعث افزایش بیان مولکول‌های چسبندهIntracellular Adhesion Molecule-1 (ICAM-1) و VCAM-1، تولید ROS و رهایش LDH در HUVECs می‌شود. مواجهۀ طولانی‌مدت (10 هفته) با نانوذرات CB منجر به تسریع فرایند سختی سرخرگ می‌شود [8].
هر دو نانوذرات کربن تک‌جداره (Single Wall Carbon Nanotubes (SWCNTs)) و CB در دُز mg/kg body 1 باعث تسریع در تشکیل لخته‌های سرخرگی می‌شوند در‌حالی‌که SWCNTs به‌تنهایی تأثیرات لخته‌زایی را در موش‌های سوری در غلظت‌های کمتر از 1/0 میلی‌گرم بر کیلوگرم وزن بدن از خود نشان می‌دهند. شواهد بسیاری وجود دارد که نانوذرات کربن چند‌جداره (Multi-Wall Carbon Nanotubes (MWCNTs)) توانایی کاهش میزان زنده ماندن سلولی، آسیب به DNA و آپاپتوز (مرگ برنامه‌ریزی‌شدۀ سلولی) و تأثیر بر وضعیت اکسایش‌کاهش (redox) سلولی را دارند [8].
در حالت درون‌تنی مواجهه با SWCNTs سبب مرگ‌و‌میر، ورم برون‌شامۀ قلب (pericardial edema) و افزایش سطوح myosin 1C (Myo1C) که در ارتباط با پیشرفت گلومرولی در رویان‌های zebra fish و همچنین سمیّت سلولی و آسیب اکسایشی در حالت برون‌تنی در سلول‌های اندوتلیال عروق انسانی (HMEC-1) می‌باشد، می‌شود [8].

2-5-نانوذرات اکسید روی (ZnO NPs)
نشان داده شده است که نانوذرات اکسید روی (ZnO) 10 نانومتری قابلیت تجمع در اعضایی مانند مغز، ریه، کبد و قلب را دارند. در موش‌های سوری که با نانوذرات ZnO مواجه شده‌اند فعالیت آنزیم کاتالاز (CAT) در خون قلب به‌طور قابلِ‌ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد که این مورد به‌طورِ‌بالقوّه‌ای می‌تواند سبب تحریک OS شود. گزارش شده است که دُز‌های بالا از نانوذرات ZnO بعد از تجویز خوراکی باعث افزایش ضایعه‌های قلبی میکروسکوپیک در موش‌ها می‌شود. شواهد کافی وجود دارد که نانوذرات ZnO می‌تواند باعث افزایش بیان ICAM-1 که نشانگر التهاب عروقی است، شود. مواجهه با نانوذرات ZnO سبب می‌شود که سطوح میوگلوبین، CK-MB و TnT که نشانگرهای آسیب قلبی هستند در سرم خون افزایش یابند. همچنین مواجهه با این نانوذرات سبب افزایش سطوح فاکتورهای التهاب‌زا مانند TNF-α، IL-6 و CRP، آسیب به DNA، افزایش غلظت کلسیم قلبی و افزایش فعالیت آنزیم کاسپاز 3 در قلب موش‌ها شده است [8].
در سلول‌های اندوتلیال آئورت انسانی، نانوذرات ZnO منجر به کاهش شدید چسبندگی سلولی، مرگ، رهایش ROS و پاسخ‌های التهابی با تولید ICAM-1، IL-8 و MCP-1 می‌شوند. برهم‌کنش بین نانوذرات ZnO و مهاجرت و چسبندگی منوسیت‌ها که فرایندی ضروری در AS است با استفاده از HUVECs، درشت‌خوارها (ماکروفاژها) و سلول‌های لوکمی مونوسیت (THP-1) در مقیاس برون‌تنی بررسی شده است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که سطوح MCP-1 افزایش یافته و در نتیجه سلول‌های THP-1 مهاجرت کرده و متعاقب آن به HUVECs می‌چسبند. در مجموع نتایج جاصل از این پژوهش حاکی از این است که نانوذرات ZnO باعث تسریع فرایند AS می‌شود [8].

2-6-نانوذرات اکسیدهای آهن (Iron Oxides NPs)
خواص سوپرپارامغناطیسی و خواص فیزیکوشیمیایی نانوذرات اکسید آهن ویژگی‌های بسیار مهمی برای کاربردهای پزشکی و صنعتی می‌باشند. به‌علاوه، این ذرات در دارورسانی و ژن‌رسانی، درمان سرطان و کاتالیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. نانوذرات آهن به‌عنوان مواد کنتراست‌زا در عکس‌برداری مقطع‌نگاری پوزیترون الکترونی (positron electron tomography)، تصویربرداری تشدید مغناطیسی (Magnetic Resonance Imaging) و فراصوت (ultrasound) مورد استفاده قرار می‌گیرند. بعد از تزریق زیرجلدی، نانوذرات اکسید آهن سوپرپارامغناطیسی در قلب، ریه، کبد، کلیه و طحال توزیع شدند. به‌دلیل تولید ROS، نانوذرات اکسید آهن منجر به آسیب اکسایشی شده و متعاقب آن اختلال اسکلت سلولی، کاهش در تکثیر و مرگ سلولی اتفاق می‌افتد. زمانی‌که موش‌های سوری mg/kg 10 پُلی اَکریل اسید پوشش داده شده با نانوذرات γ-Fe2O3 را دریافت کردند کاهش ضربان قلب وخیمی مشاهده شد [10].

3- ساز‌و‌کار سمیّت نانوذرات بر سیستم قلبی‌عروقی
3-1- استرس اکسیداتیو
استرس اکسیداتیو عدم تعادلی بین تولید ROS و توانایی بدن برای خنثی کردن یا سمیّت‌زدایی تأثیرات مضر آنها از طریق خنثی‌سازی آنتی‌اکسیدان‌ها است که عموماً همراه با پراکسیداسیون لیپید، اختلالاتی در سیستم آنتی‌اکسیدانی و فعال‌سازی برخی اکسنده‌ها (oxidant) می‌باشد. به‌عنوان مثال، زمانی‌که موش‌ها از طریق نای در معرض نانوذرات Si قرار داده شدند، تولید مقدار زیادی از ROS مشاهده شد. به‌علاوه رهایش NO همزمان با کاهش فعالیت NOS کاهش و التهاب افزایش یافت و بیان ICAM-1 و VCAM-1 که به‌عنوان مراحل اولیۀ عملکرد غیرطبیعی اندوتلیال تلقی می‌شوند، بسیار زیاد شد [8].

3-2- پاسخ التهابی
پاسخ‌های التهابی القا‌شده توسط نانوذرات پدیدۀ رایجی در سامانۀ قلبی‌عروقی می‌باشد. فرضیۀ اینکه ذرات استنشاق‌شده تأثیرات غیرمستقیمی بر سیستم قلبی‌عروقی توسط انتقال واسطه‌های التهابی از ریه به سیستم گردش خون اعمال می‌کنند بررسی شده است. شایان ذکر است که تأثیرات منفی نانوذرات بر سیستم قلبی‌عروقی به التهاب ریوی نسبت داده می‌شود. مواجه با نانوذرات TiO2 منجر به التهاب قابلِ‌توجه ریه می‌شود که با افزایش معنادار تعداد سلول‌های التهابی شامل درشت‌خوارها، لنفوسیت‌ها، نوتروفیل‌ها و ائوزینوفیل‌ها و افزایش قابل‌ِتوجه سطوح سایتوکین‌های التهابی مانند IL-6 و TNF-α شناخته می‌شوند. ارتباط بسیار تنگاتنگی بین التهاب ریوی و آسیب قلبی مانند التهاب عضلۀ قلب و آسیب سرخرگ کرونری وجود دارد [8].

3-3- فعال‌سازی مسیرهای سیگنال‌دهی داخل‌سلولی (Activation of the intracellular signaling pathways)
فعال‌سازی p38 به‌واسطۀ ROS منجر به تغییر یافتن بیان فاکتور رشد TGF-β1 و VEGF و تولید فیبر (fibrogenesis) در پاسخ به SWCNTs که در نهایت منجر به رگ‌زایی می‌شود، می‌شود. این موضوع نشان می‌دهد که تحریک مسیرهای سیگنال‌دهی کلیدی باید مسئول سمیّت قلبی‌عروقی نانوذرات باشد. شواهد روشنی وجود دارد که مهارکننده‌های برای NF-κB (pyrrolidine dithiocarbamate)، استرس اکسیداتیو (epigallocatechin gallate and apocynin)، AKT (LY294002)، ERK (PD98059)،JNK (SP600125) و p38 (SB203580) به‌طور قابلِ‌ملاحظه‌ای بیان ژن‌های VCAM-1 و MCP-1 که توسط نانوذرات TiO2 القا شده بودند را تضعیف می‌کنند [8].

3-4- تنظیم عصبی (Neural regulation)
عملکرد سیستم عصبی توسط بدن کنترل می‌شود و سیگنال‌هایی را از یک سلول به سلول‌های دیگر یا از یک بخش بدن به سایر بخش‌ها می‌فرستد. نشان داده شده است که ممکن است درونداد (input) عصبی تحت تأثیر مواجهه با نانوذرات قرار گیرد. بنابراین توجه بیشتری به تأثیر تنظیمی عصبی بر بیماری‌های قلبی‌عروقی القا‌شده توسط نانوذرات باید صورت گیرد. نابهنجاری قلبی‌عروقی ممکن است توسط سیستم عصبی ایجاد شده باشد. به‌علاوه، کاهش ضربان قلب و انرژی مورد نیاز ممکن است در افزایش سیگنال‌دهی عصبی پاراسمپاتیک سهیم باشد [8].

3-5- فعال‌سازی مسیر‌های یونی (Activation of Ion Channels)
مسیرهای یونی تقریباً داخل غشا پلاسمای تمامی سلول‌ها و بسیاری از اندامک‌های داخل‌سلولی قرار گرفته‌اند. آنها بسیاری از سیگنال‌های الکتریکی را از طریق رد و بدل کردن یون‌ها از بین غشا سلول، کنترل جریان یون‌ها از سلول‌های ترشحی و سلول‌های پوششی اپیتلیال و تنظیم حجم سلولی برقرار می‌کنند. نتایج به‌دست‌آمده نشان دادند که برهم‌کنش با نانوذرات Si اثرات مهلکی بر HUVECs دارد و مواجهه با آنها فعالیت مسیرهای پتاسیم را افزایش می‌دهد. علاوه‌برآن، سمیّت سلولی و پاسخ‌های التهابی ظاهراً با مسدودکننده‌های مسیر پتاسیم کاهش می‌یابند. کاهش سمیّت سلولی با افزایش میزان زنده ماندن سلولی و کاهش رهایش LDH و کاهش پاسخ‌های التهابی با تولید TNF-α و IL-6 اثبات شده‌اند [8].

4-نتیجه‌گیری
با‌توجه‌به مطالب بیان‌شده در بخش‌های قبل بر اساس نتایج حاصل از مطالعات درون‌تنی و برون‌تنی مواجهه با نانوذرات منجر به تأثیرات مخربی بر سیستم قلبی‌عروقی می‌شود. برخی از این آسیب‌ها عبارت‌اند از: عملکرد غیرطبیعی قلبی و عروقی، نابهنجاری‌های سلول‌های اندوتلیال و رگ‌زایی، سخت‌سرخرگی آترومی، فعال‌سازی پلاکت و تشکیل لخته‌های خونی. همچنین نانوذرات از طریق ساز‌و‌کارهای استرس اکسیداتیو، پاسخ‌های التهابی، فعال‌سازی مسیرهای سیگنال‌دهی درون‌سلولی، تنظیم عصبی و فعال‌سازی مسیرهای یونی سبب ایجاد سمیّت قلبی‌عروقی می‌شوند. علی‌رغم کاربردهای گستردۀ زیست‌پزشکی نانومواد، تاکنون مطالعات محدودی بر روی تأثیر و سمیّت نانوذرات بر سیستم قلبی‌عروقی انجام شده است و هنوز ابعاد بسیاری از برهم‌کنش نانوذرات با اعضای مختلف بدن مانند قلب ناشناخته باقی مانده است بنابراین بایستی جنبه‌های ایمنی نانومواد بر سیستم قلبی‌عروقی مورد توجه بیشتری قرار گیرند.


منابـــع و مراجــــع

[1] Zhu, Y. and L. Liao; “Applications of Nanoparticles for Anticancer Drug Delivery: A Review”, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Vol.15, I.7, p. 4753-4773, (2015).

[2] Dar, A.M., S. Naseem, M.A. Gatoo, M.Y. Arfat, and K. Qasim; “In vivo toxicity of nanoparticles: Modalities and treatment”, European Chemical Bulletin, Vol.3, I.10, p. 992-1000, (2014).

[3] Buzea, C., I.I. Pacheco, and K. Robbie; “Nanomaterials and nanoparticles: sources and toxicity”, Biointerphases, Vol.2, I.4, p. MR17-MR172, (2007).

[4] Delfino, R.J., C. Sioutas, and S. Malik; “Potential Role of Ultrafine Particles in Associations between Airborne Particle Mass and Cardiovascular Health”, Environmental Health Perspectives, Vol.113, I.8, p. 934-946, (2005).

[5] Leslie-Pelecky, D.L., “«Nanotoxicology», in »Biomedical Applications of Nanotechnology«”, USA: John Wiley & Sons Inc, (2007).

[6] Shinde, S.K., N.D. Grampurohit, D.D. Gaikwad, S.L. Jadhav, M.V. Gadhave, and P.K. Shelke; “Toxicity induced by nanoparticles”, Asian Pacific Journal of Tropical Disease, Vol.2, I.4, p. 331-334, (2012).

[7] Stone, V., M.J.D. Clift, and H. Johnston, “«Human Toxicology and Effects of Nanoparticles», in »Environmental and Human Health Impacts of Nanotechnology«”, UK: John Wiley & Sons Ltd, (2009).

[8] Yu, X., F. Hong, and Y.Q. Zhang; “Bio-effect of nanoparticles in the cardiovascular system”, Journal of Biomedical Materials Research, Part A, Vol.104, I.11, p. 2881-2897, (2016).

[9] Donaldson, K., R. Duffin, J.P. Langrish, M.R. Miller, N.L. Mills, C.A. Poland, J. Raftis, A. Shah, C.A. Shaw, and D.E. Newby; “Nanoparticles and the cardiovascular system: a critical review”, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine, Vol.8, I.3, p. 403-423, (2013).

[10] Bostan, H.B., R. Rezaee, M.G. Valokala, K. Tsarouhas, K. Golokhvast, A.M. Tsatsakis, and G. Karimi; “Cardiotoxicity of nano-particles”, Life Sciences, Vol.165, p. 91-99, (2016).