Estabelecimento de um material particulado artificial

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 5955 (2023) Citar este artigo

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O material particulado (PM), um fator de risco ambiental, está relacionado a riscos à saúde, como doenças respiratórias. Este estudo teve como objetivo estabelecer um modelo animal de lesão pulmonar induzida por PM com PM artificial (APM) e identificar o potencial de APM para pesquisa toxicológica. APM foi gerado a partir de grafite a 600 °C e combinado com etileno. Analisamos as composições de particulado de exaustão de diesel (DEP) e APM e comparamos a toxicidade e o perfil transcriptômico nos pulmões de acordo com a exposição. Para o estudo animal, camundongos machos C57BL/6 receberam veículo intratraqueal, DEP ou APM. DEP ou APM aumentaram o peso relativo do pulmão, o número de células inflamatórias e os níveis de proteína inflamatória em comparação com o controle do veículo. As avaliações histológicas mostraram um aumento de macrófagos alveolares de pigmento de partícula e leve inflamação nos pulmões de camundongos DEP e APM. No único grupo de APM, inflamação granulomatosa, fibrose pulmonar e hiperplasia mucosa foram observadas nos pulmões de alguns indivíduos. Este é o primeiro estudo a comparar a toxicidade pulmonar entre DEP e APM em modelo animal. Nossos resultados sugerem que o modelo animal tratado com APM pode contribuir para a compreensão dos efeitos nocivos do PM em estudos toxicológicos mostrando que o APM pode induzir várias doenças pulmonares de acordo com diferentes doses de APM.

Em 2013, o material particulado (PM) foi classificado como carcinógeno do grupo 1 pela Agência Internacional de Pesquisa sobre o Câncer da Organização Mundial da Saúde1. PM é uma mistura complexa de substâncias orgânicas e inorgânicas sólidas e/ou líquidas suspensas no ar, que inclui carbono orgânico (OC), carbono elementar (CE), hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs), íons orgânicos solúveis em água (cloreto, nitrato , sulfato, sódio, potássio e amônio) e metais na atmosfera natural2. As frações do PM diferem em suas propriedades físicas e biológicas de acordo com a estação, região e fontes3,4,5,6,7. Altas concentrações de CO, EC e PAHs ocorrem durante as estações quentes em áreas de tráfego intenso e à noite8,9. Em termos de efeitos na saúde, a exposição a PM, incluindo OC, EC e PAHs no ar ambiente, induz e exacerba sintomas clínicos de doenças pulmonares, hepáticas, renais e cardíacas8,10,11,12,13,14,15. A maioria das pesquisas se concentrou em estudos epidemiológicos, mostrando uma relação entre poluentes atmosféricos e atendimentos de emergência e internações hospitalares. Atualmente, investigações toxicológicas, como estudos in vivo e in vitro, são necessárias para testar potenciais efeitos tóxicos em humanos e especular sobre mecanismos relacionados. Muitos pesquisadores usaram o material de referência padrão 2975 (SRM2975, particulado de exaustão de diesel, DEP) como um componente do PM para estudar os riscos à saúde associados à exposição ao PM. A DEP é emitida por empilhadeiras industriais e inclui PAHs, nitro-PAHs, derivados oxigenados de PAH, compostos heterocíclicos, aldeídos e hidrocarbonetos alifáticos16,17. No entanto, existem algumas limitações para estudos toxicológicos sobre a exposição ao PM. Altas quantidades de DEP são necessárias para testar a toxicidade pulmonar, como a toxicidade por inalação por exposição ao PM, especialmente sob altas concentrações.

Isso leva a altos custos para estudos sobre os efeitos a longo prazo da exposição ao PM. Além disso, dentre várias fontes, estudos toxicológicos por MP podem ser feitos focando apenas na toxicidade do DEP.

Neste estudo, sintetizamos PM artificial (APM) em um ambiente de laboratório para usar em vez de partículas de escape de diesel (DEP) para estudos toxicológicos. Analisamos a relação OC/EC e PAHs entre DEP e APM, comparamos as características patológicas do sistema respiratório e realizamos análise transcriptômica de pulmões após exposição a APM e DEP pela via intratraqueal em um estudo in vivo para avaliar o potencial de APM para uso em estudos toxicológicos respiratórios.