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在城市居民的心肌线粒体内发现有毒的金属空气污染纳米颗粒

一项新的研究证实,有毒的金属空气污染纳米颗粒进入了生活在污染城市的人们心脏中至关重要的,产生能量的结构中,从而引起心脏压力。使用最先进的电子显微镜,科学家现在能够首次显示出微小的金属纳米颗粒进入心脏组织的线粒体内-破坏了这些重要的“动力源”,这些动力源为心脏提供了泵浦的能量。

由兰开斯特大学的Barbara Maher教授和蒙大拿大学和墨西哥瓦莱大学的LilianCalderón-Garcidueñas教授领导的研究小组发现了金属纳米颗粒,其中包括富铁纳米颗粒和其他污染源金属,例如钛在26岁甚至3岁的幼儿受损的心脏细胞内。

心脏属于那些在事故中丧生并生活在污染严重的墨西哥城的人们。

这些发现为空气污染如何导致心脏病的发展提供了新的思路,因为即使在这些很小的心脏中,富含铁的颗粒也与细胞损伤和增加的心脏氧化应激有关。

反复吸入这些富含铁的纳米颗粒,并通过血液循环到心脏,可以解释暴露于颗粒空气污染与心血管疾病(包括心脏病)增加之间的公认联系。研究表明,心脏病可以从很小的年龄就开始,然后在生命的后期发展为全面的心血管疾病。因此,在国际上,这种类型的空气污染可能是导致心脏病“无声流行”的原因。通过引起先前存在的心脏病,它也可以解释在颗粒空气污染程度高的地区中Covid-19造成的死亡率增加。

研究人员使用高分辨率透射电子显微镜和能量色散X射线分析,发现含有富铁纳米粒子的线粒体似乎受到了破坏,一些细胞显示出畸形,而另一些则显示了膜破裂。Calderón-Garcidueñas教授指出,在所检查的年轻病例中,心脏氧化应激标志物的水平升高。

在心脏细胞内发现的富含铁的纳米粒子的大小,形状和组成与从废气,轮胎和车辆制动器等来源发出的纳米粒子相同。这些空气污染纳米颗粒还通过工业来源以及家庭明火排放。

一些富铁纳米颗粒也具有强磁性。这引起了人们的担忧,当心脏中有数百万个此类纳米粒子的人使用具有相关磁场的设备(例如吹风机和移动电话)时会发生什么。在行业中工作的人(例如,焊工和电力线工程师)会暴露于磁场中,他们也可能处于危险之中。这种暴露可能会导致心脏电功能障碍和细胞损伤。

这些发现基于研究人员以前的发现,这些发现表明,城市居民的心脏含有数十亿个此类纳米颗粒,其污染程度可能是生活在污染程度较低的地方的人们的十倍之多。

研究人员说,他们的研究强调了世界各国政府应对城市中超细颗粒物污染的需求。

Calderón-Garcidueñas教授说:“在全球范围内,暴露于这种空气污染是可改变的心血管疾病风险因素,这迫切要求个人和政府采取紧急行动,不仅要减少PM 2.5,还要监测,调节和减少污染物排放。这些特定的超细成分构成了城市空气污染“鸡尾酒”。”

这项研究在《富铁的空气污染纳米颗粒:心肌线粒体功能障碍和心脏氧化应激的无法识别的环境危险因素》一文中进行了详细介绍,该论文已在《环境研究》杂志上在线发表。

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