纳米颗粒如何改变子宫内的血管形成

  • 来源:Empa,瑞士联邦材料科学与技术实验室
  • 2024-06-10 08:23:13

人类生命始于单个卵细胞,然后发育为拥有数万亿个细胞的人类。为了确保高度复杂的组织和器官发育得到尽可能的保护,胎盘屏障将病原体和外来物质拒之门外。Tina Bürki 和她在圣加仑 Empa 粒子生物相互作用实验室的团队正在研究这种保护机制如何应对纳米颗粒。

纳米颗粒包含在大量产品中,但它们也在磨损和燃烧过程中产生(见方框)。“我们通过食物、化妆品或呼吸的空气从环境中吸收这些物质,”Bürki 解释说。其中一些纳米颗粒被怀疑会危害子宫内的婴儿。低出生体重、自闭症和呼吸系统疾病是儿童可能面临的后果之一。

神秘的远程效应

目前尚不清楚纳米颗粒如何影响未出生的婴儿。“我们已经知道胎盘屏障会保留许多纳米颗粒,或者至少会延迟它们向胚胎的运输,”Bürki 说。然而,即使胎儿体内没有检测到任何颗粒,也会对胎儿组织造成损害。Empa 团队现在正在彻底研究纳米颗粒的这种长期影响。该团队与圣加仑州立医院的临床合作伙伴以及日内瓦大学、阿姆斯特丹大学医学中心和杜塞尔多夫莱布尼茨环境医学研究所的研究合作伙伴一起,研究二氧化钛或柴油烟等常见纳米颗粒对胎盘功能的影响及其对胚胎发育的间接损害。

为此,该团队使用了计划剖腹产后可用的功能齐全的人类胎盘。“人类胎盘组织是获得有关纳米颗粒运输和影响的有意义结果的唯一方法,”Empa 研究人员说。 “母体和胎儿组织的结构、代谢和相互作用是独一无二的,并且因物种而异。”

实验表明,胎盘组织中的纳米颗粒会破坏大量信使物质的产生。而正是这些信使物质会引发胚胎发育的严重变化,例如血管形成紊乱。

这些影响可以在使用鸡蛋的实验室模型中得到可视化。鸡蛋中的血管实际上以极快的速度和密度生长,以促进胚胎发育。密集的细血管网络覆盖着蛋壳内部。与使用纳米颗粒处理的胎盘中的改变的信使物质处理的鸡蛋相比,情况截然不同:在实验中,血管系统不那么密集,而是网状的。

纳米粒子显然通过信使物质抑制血管的形成,对子宫里的胎儿产生间接影响。”

Tina Bürki,Empa 粒子-生物相互作用实验室研究员 

健康后果

研究人员目前正在研究纳米颗粒处理的胎盘释放的全部信使物质,即所谓的分泌物。未受污染的激素、炎症介质和信号物质对器官系统的形成就像一个完美协调的管弦乐队。目前已经清楚,纳米颗粒的存在会破坏胎盘与未出生胎儿之间的沟通,并损害血管的形成。然而,初步结果表明,神经系统的发育似乎并未受到影响。未来的分析将显示纳米颗粒可能间接引发哪些其他疾病。“由于这些影响可能会影响孕妇的健康和孩子的发育,因此在纳米材料的风险评估中应考虑到这些发现,”研究人员说。

临床合作伙伴圣加仑州立医院也对此感兴趣。正如妇女诊所的 Thomas Rduch 和 Empa 的临床研究员所说:“健康的胎盘对孩子的发育至关重要。因此,对环境污染进行正确的风险评估对孕妇来说至关重要。”

医学百科