Whole-Body Nanoparticle Aerosol Inhalation Exposures

Inhalation is the most likely exposure route for individuals working with aerosolizable engineered nano-materials (ENM). To properly perform nanoparticle ...

West Virginia University 

Xenobiotic particles can be considered in two genres: air pollution particulate matter and engineered nanoparticles. Particle exposures can occur in the greater environment, the workplace, and our homes. The majority of research in this field has, justifiably, focused on pulmonary reactions and outcomes. More recent investigations indicate that cardiovascular effects are capable of correlating with established mortality and morbidity epidemiological data following particle exposures. While the preliminary and general cardiovascular toxicology has been defined, the mechanisms behind these effects, specifically within the microcirculation, are largely unexplored. Therefore, the purpose of this review is several fold: first, a historical background on toxicological aspects of particle research is presented. Second, essential definitions, terminology, and techniques that may be unfamiliar to the microvascular scientist will be discussed. Third, the most current concepts and hypotheses driving cardiovascular research in this field will be reviewed. Lastly, potential future directions for the microvascular scientist will be suggested. Collectively speaking, microvascular research in the particle exposure field represents far more than a "niche." The immediate demand for basic, translational, and clinical studies is high and diverse. Microvascular scientists at all career stages are strongly encouraged to expand their research interests to include investigations associated with particle exposures.

Xenobiotic particle exposure and microvascular endpoints: a call to arms.

On peuvent consid&eacute;rer les particules x&eacute;nobiotiques dans deux genres : particules de pollution de l&#39;air et engineered nanoparticles. Les expositions de particules peuvent se produire dans l&#39;environnement de plus, le lieu de travail et nos maisons. La plupart des recherches dans ce domaine a, l&eacute;gitimement, ax&eacute; sur les r&eacute;sultats et les r&eacute;actions pulmonaires. &Eacute;tudes plus r&eacute;centes indiquent que les effets cardiovasculaires sont capables de les corr&eacute;ler avec &eacute;tablies donn&eacute;es &eacute;pid&eacute;miologiques de la mortalit&eacute; et la morbidit&eacute; suite &agrave; une exposition de particules. Tandis que la toxicologie cardiovasculaire pr&eacute;liminaire et g&eacute;n&eacute;rale a &eacute;t&eacute; d&eacute;finie, les m&eacute;canismes derri&egrave;re ces effets, en particulier au sein de la microcirculation, sont en grande partie inexplor&eacute;s. Le but de cet examen est donc plusieurs fois : tout d&#39;abord, un aper&ccedil;u historique sur les aspects toxicologiques de la recherche de la particule est pr&eacute;sent&eacute;. Deuxi&egrave;me, discutera les d&eacute;finitions essentielles, terminologie et techniques qui ne sont pas familiers pour le scientifique microvasculaire. Troisi&egrave;mement, les plus r&eacute;cents concepts et hypoth&egrave;ses de recherche cardiovasculaire de conduite dans ce domaine seront examin&eacute;s. Enfin, les orientations futures possibles pour le scientifique microvasculaire seront propos&eacute;es. Collectivement parlant, microvasculaire recherche dans le domaine de l&#39;exposition de particule repr&eacute;sente bien plus qu&#39;un &laquo; cr&eacute;neau &raquo;. La demande imm&eacute;diate d&#39;&eacute;tudes fondamentales, translationnelles et cliniques est riche et diversifi&eacute;e. Microvasculaires scientifiques &agrave; tous les stades de la carri&egrave;re sont fortement encourag&eacute;s &agrave; d&eacute;velopper leurs int&eacute;r&ecirc;ts de recherche afin d&#39;inclure des enqu&ecirc;tes associ&eacute;es &agrave; des expositions de particules.

Exposition de particule x&eacute;nobiotiques et points de terminaison microvasculaires : un appel aux armes.

Xenobiotici particelle possono essere considerati in due generi: il particolato inquinamento di aria e progettato le nanoparticelle. Le esposizioni della particella possono verificarsi in ambiente maggiore, sul posto di lavoro e nelle nostre case. La maggior parte della ricerca in questo campo &egrave;, giustamente, concentrata sui risultati e reazioni polmonari. Le indagini pi&ugrave; recenti indicano che gli effetti cardiovascolari sono in grado di correlare con stabiliti dati epidemiologici mortalit&agrave; e morbilit&agrave; dopo le esposizioni delle particelle. Mentre &egrave; stata definita la tossicologia cardiovascolare preliminare e generale, i meccanismi dietro questi effetti, in particolare all&#39;interno del microcircolo, sono in gran parte inesplorati. Pertanto, lo scopo di questa recensione &egrave; parecchie volte: in primo luogo, viene presentato un background storico sugli aspetti tossicologici di ricerca della particella. Secondo, saranno discusso essenziali definizioni, terminologia e tecniche che possono risultare poco chiari allo scienziato microvascolare. In terzo luogo, verranno esaminati i pi&ugrave; attuali concetti e ipotesi guida ricerca cardiovascolare in questo campo. Infine, verranno suggerite potenziali future direzioni per lo scienziato microvascolare. Collettivamente parla, microvascolare ricerca nel campo dell&#39;esposizione delle particelle rappresenta molto di pi&ugrave; di una &quot;nicchia&quot;. La domanda immediata per gli studi di base, traslazionale e clinici &egrave; elevata e diversificata. Gli scienziati Microvascolari in tutte le fasi di carriera sono fortemente incoraggiati ad espandere i propri interessi di ricerca per includere le indagini associate con le esposizioni delle particelle.

L&#39;esposizione delle particelle xenobiotici ed endpoint microvascolare: una chiamata alle armi.

The Phase 2 drug metabolism of busulfan yields a glutathione conjugate that undergoes a Î²-elimination reaction. The elimination product is an electrophilic metabolite that is a dehydroalanine-containing tripeptide, Î³-glutamyldehydroalanylglycine (EdAG). In the process, glutathione lacks thiol-related redox properties and gains a radical scavenging dehydroalanine group. EdAG scavenged hydroxyl radical generated in the Fenton reaction in a concentration-dependent manner was monitored by electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. The apparent rate of hydroxyl radical scavenging was in the same range as published values for known antioxidants, including N-acyl dehydroalanines. A captodatively stabilized carbon-centered radical intermediate was spin trapped in the reaction of EdAG with hydroxyl radical. The proposed structure of a stable product in the Fenton reaction with EdAG was consistent with that of a Î³-glutamylserylglycyl dimer. Observation of the hydroxyl trapping properties of EdAG suggests that the busulfan metabolite EdAG may contribute to or mitigate redox-related cytotoxicity associated with the therapeutic use of busulfan, and reaffirms indicators that support a role in free radical biology for dehydroalanine-containing peptides and proteins.

Glutathione conjugation of busulfan produces a hydroxyl radical-trapping dehydroalanine metabolite.

Le m&eacute;tabolisme des m&eacute;dicaments Phase 2 de busulfan donne un conjugu&eacute; de glutathion qui subit une r&eacute;action de la &beta;-&eacute;limination. Le produit d&#39;&eacute;limination est convertie en un m&eacute;tabolite &eacute;lectrophile qui est un tripeptide contenant dehydroalanine, &gamma;-glutamyldehydroalanylglycine (EdAG). Dans le processus, glutathion ne poss&egrave;de pas de propri&eacute;t&eacute;s redox de thiol-associ&eacute;s et gagne un groupe radical de dehydroalanine antiradicalaire. EdAG au nettoyage radical hydroxyle g&eacute;n&eacute;r&eacute; dans le Fenton, r&eacute;action d&#39;une mani&egrave;re dose-d&eacute;pendante a &eacute;t&eacute; suivie par spectroscopie de r&eacute;sonance paramagn&eacute;tique (RPE). Le taux apparent de l&#39;&eacute;limination des radicaux hydroxyle &eacute;tait dans la m&ecirc;me gamme que les valeurs publi&eacute;es pour les antioxydants connus, y compris N-acyl dehydroalanines. Un interm&eacute;diaire radicalaire centr&eacute;e sur carbone captodatively stabilis&eacute; a &eacute;t&eacute; pi&eacute;g&eacute; dans la r&eacute;action de EdAG avec le radical hydroxyle. La structure propos&eacute;e d&#39;un produit stable dans la r&eacute;action de Fenton avec EdAG &eacute;tait conforme &agrave; celle d&#39;un dim&egrave;re de &gamma;-glutamylserylglycyl. Observation des propri&eacute;t&eacute;s pi&eacute;geage hydroxyle de EdAG sugg&egrave;re que le m&eacute;tabolite du busulfan EdAG peut contribuer &agrave; ou att&eacute;nuer la cytotoxicit&eacute; ax&eacute;s sur l&#39;oxydo-r&eacute;duction associ&eacute;e &agrave; la th&eacute;rapeutique utilisent du busulfan et r&eacute;affirme les indicateurs qui prennent en charge un r&ocirc;le en biologie de radicaux libres pour dehydroalanine contenant des peptides et des prot&eacute;ines.

Conjugaison avec le glutathion de busulfan produit un m&eacute;tabolite de dehydroalanine de pi&eacute;geage des radicaux hydroxyles.

Il metabolismo del farmaco fase 2 di busulfan produce un coniugato di glutatione che subisce una reazione di &beta;-eliminazione. Il prodotto di eliminazione &egrave; un metabolita elettrofilo che &egrave; un tripeptide contenente dehydroalanine, &gamma;-glutamyldehydroalanylglycine (EdAG). Nel processo, glutatione manca di propriet&agrave; redox tiolo-correlati e guadagna un gruppo radicale di dehydroalanine scavenging. EdAG scavenging radicale idrossile generato in Fenton reazione in modo concentrazione-dipendente &egrave; stato monitorato dalla spettroscopia di risonanza paramagnetica (EPR) di elettroni. La velocit&agrave; apparente di scavenging radicale idrossile era nella stessa gamma come valori pubblicati per noti antiossidanti, tra cui dehydroalanines N-acil. Un intermedio radicale centrato di carbonio captodatively stabilizzato &egrave; stato spin intrappolato nella reazione della EdAG con radicale idrossilico. La struttura proposta di un prodotto stabile della reazione di Fenton con EdAG &egrave; stata coerenza con quella di un dimero di &gamma;-glutamylserylglycyl. Osservazione delle propriet&agrave; intrappolamento dell&#39;idrossile della EdAG suggerisce che il metabolita busulfan EdAG pu&ograve; contribuire a o attenuare la citotossicit&agrave; redox-correlati associate con la terapeutica del busulfan e riafferma gli indicatori che supportano un ruolo nella biologia di radicali liberi per dehydroalanine contenenti peptidi e proteine.

Coniugazione del glutatione del busulfan produce un metabolita di idrossile radicale-trappole dehydroalanine.

Air pollution PM is associated with cardiovascular morbidity and mortality. In Appalachia, PM from mining may represent a health burden to this sensitive population that leads the nation in cardiovascular disease, among others. Cardiovascular consequences following inhalation of PM(MTM) are unclear, but must be identified to establish causal effects.

Air pollution particulate matter collected from an appalachian mountaintop mining site induces microvascular dysfunction.

Pollution air PM est associ&eacute;e &agrave; la mortalit&eacute; et la morbidit&eacute; cardiovasculaire. Dans Appalachia, PM de l&#39;exploitation mini&egrave;re peut-&ecirc;tre repr&eacute;senter une charge sanitaire &agrave; cette population sensible qui m&egrave;ne la nation dans les maladies cardiovasculaires, entre autres. Cons&eacute;quences cardiovasculaires apr&egrave;s inhalation de PM(MTM) ne sont pas claires, mais doivent &ecirc;tre identifi&eacute;s pour cr&eacute;er des effets de causalit&eacute;.

Pollution de l&#39;air particules provenant d&#39;un site minier de montagne des Appalaches induit une dysfonction microvasculaire.

Inquinamento atmosferico PM &egrave; associato con la mortalit&agrave; e morbilit&agrave; cardiovascolare. In Appalachia, PM da data mining pu&ograve; rappresentare un onere di salute di questa popolazione sensibile che conduce la nazione nella malattia cardiovascolare, tra gli altri. Conseguenze cardiovascolari dopo inalazione di PM(MTM) non sono chiare, ma devono essere identificate per stabilire gli effetti causali.

L&#39;inquinamento atmosferico, il particolato raccolto da un sito minerario delle cime dei monti Appalachi induce disfunzione microvascolare.

Engineered nanomaterials have been developed for widespread applications due to many highly unique and desirable characteristics. The purpose of this study was to assess pulmonary inflammation and subepicardial arteriolar reactivity in response to multi-walled carbon nanotube (MWCNT) inhalation and evaluate the time course of vascular alterations. Rats were exposed to MWCNT aerosols producing pulmonary deposition. Pulmonary inflammation via bronchoalveolar lavage and MWCNT translocation from the lungs to systemic organs was evident 24 h post-inhalation. Coronary arterioles were evaluated 24-168 h post-exposure to determine microvascular response to changes in transmural pressure, endothelium-dependent and -independent reactivity. Myogenic responsiveness, vascular smooth muscle reactivity to nitric oxide, and Î±-adrenergic responses all remained intact. However, a severe impact on endothelium-dependent dilation was observed within 24 h after MWCNT inhalation, a condition which improved, but did not fully return to control after 168 h. In conclusion, results indicate that MWCNT inhalation not only leads to pulmonary inflammation and cytotoxicity at low lung burdens, but also a low level of particle translocation to systemic organs. MWCNT inhalation also leads to impairments of endothelium-dependent dilation in the coronary microcirculation within 24 h, a condition which does not fully dissipate within 168 h. The innovations within the field of nanotechnology, while exciting and novel, can only reach their full potential if toxicity is first properly assessed.

Impairment of coronary arteriolar endothelium-dependent dilation after multi-walled carbon nanotube inhalation: a time-course study.

Nanomat&eacute;riaux ont &eacute;t&eacute; d&eacute;velopp&eacute;s pour des applications tr&egrave;s r&eacute;pandues en raison de nombreuses caract&eacute;ristiques tr&egrave;s uniques et d&eacute;sirables. Le but de cette &eacute;tude &eacute;tait d&#39;&eacute;valuer l&#39;inflammation pulmonaire et sous-&eacute;picardique art&eacute;riolaire r&eacute;activit&eacute; suite &agrave; l&#39;inhalation de nanotubes (MWCNT) de carbone et d&#39;&eacute;valuer l&#39;&eacute;volution temporelle des modifications vasculaires. Rats ont &eacute;t&eacute; expos&eacute;s &agrave; des a&eacute;rosols MWCNT produisant la d&eacute;position pulmonaire. L&#39;inflammation pulmonaire par lavage broncho-alv&eacute;olaire et la translocation de la MWCNT des poumons aux organes syst&eacute;miques a &eacute;t&eacute; post-inhalation &eacute;vident de 24h. Art&eacute;rioles coronaires ont &eacute;t&eacute; &eacute;valu&eacute;es 24-168 h apr&egrave;s l&#39;exposition pour d&eacute;terminer microvasculaire r&eacute;action aux changements transmurale pression, ind&eacute;pendants et d&eacute;pendante de l&#39;endoth&eacute;lium r&eacute;activit&eacute;. R&eacute;activit&eacute; myog&egrave;ne, r&eacute;activit&eacute; du muscle lisse vasculaire &agrave; l&#39;oxyde nitrique et r&eacute;ponses &alpha;-adr&eacute;nergiques tous sont rest&eacute;s intacts. Cependant, un impact grave sur la dilatation de l&#39;endoth&eacute;lium-d&eacute;pendante a &eacute;t&eacute; observ&eacute; dans les 24h apr&egrave;s inhalation de MWCNT, une condition qui a am&eacute;lior&eacute;, mais n&#39;a pas enti&egrave;rement retourn&eacute; au contr&ocirc;le apr&egrave;s 168 h. En conclusion, les r&eacute;sultats indiquent que l&#39;inhalation MWCNT m&egrave;ne non seulement &agrave; une inflammation pulmonaire et cytotoxicit&eacute; &agrave; charges pulmonaires faible, mais &eacute;galement un faible niveau de translocation de particules aux organes syst&eacute;miques. Inhalation de MWCNT conduit &eacute;galement &agrave; une d&eacute;ficience de dilatation endoth&eacute;lium-d&eacute;pendante dans la microcirculation coronaire dans les 24h, une condition qui ne pas enti&egrave;rement dissiper dans 168 h. Les innovations dans le domaine de la nanotechnologie, tandis que passionnant et roman, ne peuvent atteindre leur plein potentiel si la toxicit&eacute; est tout d&#39;abord correctement &eacute;valu&eacute;e.

Atteinte coronarienne dilatation art&eacute;riolaire d&#39;endoth&eacute;lium-d&eacute;pendante apr&egrave;s l&#39;inhalation de nanotubes de carbone : une &eacute;tude de l&#39;&eacute;volution temporelle.

Nanomateriali ingegnerizzati sono stati sviluppati per applicazioni molto diffuse a causa di molte caratteristiche altamente uniche e desiderabile. Lo scopo di questo studio era di valutare l&#39;infiammazione polmonare e reattivit&agrave; arteriolare subepicardica in risposta all&#39;inalazione di nanotubi (MWCNT) multi-walled carbon e valutare il decorso delle alterazioni vascolari. Ratti erano esposti agli aerosol MWCNT producendo deposizione polmonare. Infiammazione polmonare tramite lavaggio broncoalveolare e traslocazione MWCNT dai polmoni agli organi sistemici era post-inhalation evidente h 24. Arteriole coronariche erano valutati 24-168 h post-esposizione per determinare microvascolare risposta ai cambiamenti nel transmurale pressione, endotelio-dipendente e - indipendente reattivit&agrave;. Reattivit&agrave; miogena, reattivit&agrave; della muscolatura liscia vascolare di ossido nitrico e risposte &alpha;-adrenergici &egrave; rimasto intatte. Tuttavia, un grave impatto sulla dilatazione endotelio-dipendente &egrave; stato osservato entro 24 ore dopo l&#39;inalazione MWCNT, una condizione che migliorato, ma non ha restituito completamente al controllo dopo 168 h. In conclusione, i risultati indicano che inalazione MWCNT non solo conduce a infiammazione polmonare e citotossicit&agrave; presso gli oneri basse del polmone, ma anche un basso livello di traslocazione particella ad organi sistemici. Inalazione MWCNT porta anche a problemi di dilatazione endotelio-dipendente nel microcircolo coronarico entro 24 h, a condizione che non dissipare completamente entro 168 h. Le innovazioni nel campo della nanotecnologia, mentre emozionante e romanzo, possono solo raggiungere appieno il loro potenziale se tossicit&agrave; prima &egrave; valutata correttamente.

Compromissione delle coronarie dilatazione arteriolare endotelio-dipendente dopo inalazione di nanotubi di carbonio multi-parete: uno studio in corso a tempo.

OBJECTIVE: The continued development and use of engineered nanomaterials (ENM) has given rise to concerns over the potential for human health effects. While the understanding of cardiovascular ENM toxicity is improving, one of the most complex and acutely demanding "special" circulations is the enhanced maternal system to support fetal development. The "Barker Hypothesis" proposes that fetal development within a hostile gestational environment may predispose/program future sensitivity. Therefore, the objective of this study was two-fold: 1) to determine if maternal ENM exposure alters uterine and/or fetal microvascular function and 2) test the Barker Hypothesis at the microvascular level. STUDY DESIGN: Pregnant (gestation day 10) Sprague-Dawley rats were exposed to nano-titanium dioxide aerosols (11.3Â±0.039 (mg/m(3))/hour, 5 hours/day, 8.2Â±0.85 days) to evaluate the maternal and fetal microvascular consequences of maternal exposure. Microvascular tissue isolation (gestation day 20) and arteriolar reactivity studies (<150Î¼m passive diameter) of the uterine premyometrial and fetal tail arteries were conducted. RESULTS: ENM exposures led to significant maternal and fetal microvascular dysfunction which presented as robustly compromised endothelium-dependent and -independent reactivity to pharmacologic and mechanical stimuli. Isolated maternal uterine arteriolar reactivity was consistent with a metabolically impaired profile and hostile gestational environment, impacting fetal weight. The fetal microvessels isolated from exposed dams demonstrate significant impairments to signals of vasodilation specific to mechanistic signaling and shear stress. CONCLUSION: To our knowledge, this is the first report providing evidence that maternal ENM inhalation is capable of influencing fetal health, thereby supporting that the Barker Hypothesis is applicable at the microvascular level.

Maternal Engineered Nanomaterial Exposure and Fetal Microvascular Function: Does the Barker Hypothesis Apply?

OBJECTIF : Le d&eacute;veloppement et l&#39;utilisation des nanomat&eacute;riaux (manufactur&eacute;s ENM) a donn&eacute; lieu &agrave; des pr&eacute;occupations sur la possibilit&eacute; d&#39;effets sur la sant&eacute; humaine. Alors que la compr&eacute;hension de la toxicit&eacute; cardiovasculaire du ENM s&#39;am&eacute;liore, l&#39;un des plus complexes et aigu&euml; exigeant des circulations &laquo; sp&eacute;ciales &raquo; est le syst&egrave;me maternels am&eacute;lior&eacute; pour soutenir le d&eacute;veloppement du foetus. Le &laquo; hypoth&egrave;se de Barker &raquo; propose que le d&eacute;veloppement du foetus au sein d&#39;un environnement hostile gestationnel peut pr&eacute;disposer/programme future sensibilit&eacute;. Par cons&eacute;quent, l&#39;objectif de cette &eacute;tude &eacute;tait double: 1) pour d&eacute;terminer si une exposition maternelle ENM alt&egrave;re fonction microvasculaire ut&eacute;rine et/ou foetale et 2) v&eacute;rifier l&#39;hypoth&egrave;se de Barker au niveau microvasculaire. CONCEPTION de l&#39;&eacute;tude : Enceinte rats Sprague-Dawley (10 jours de gestation) ont &eacute;t&eacute; expos&eacute;s &agrave; des a&eacute;rosols de nano-titanium dioxyde (11.3&plusmn;0.039 (mg/m(3)) / 5 heures/jour, heure, 8.2&plusmn;0.85 jours) d&#39;&eacute;valuer les cons&eacute;quences microvasculaires foetus et maternels de l&#39;exposition de la m&egrave;re. Isolement de tissu microvasculaire (20e jour de gestation) et &eacute;tudes de r&eacute;activit&eacute; art&eacute;riolaire (&lt; 150&mu;m diam&egrave;tre passive) des premyometrial ut&eacute;rin et queue foetale art&egrave;res ont &eacute;t&eacute; men&eacute;es. R&Eacute;SULTATS : Expositions ENM conduit &agrave; la dysfonction microvasculaire foetale et maternelle importante, qui pr&eacute;sente comme robuste compromise r&eacute;activit&eacute; ind&eacute;pendante et endoth&eacute;lium-d&eacute;pendante aux stimuli m&eacute;caniques et pharmacologiques. Isol&eacute; de la r&eacute;activit&eacute; art&eacute;riolaire ut&eacute;rine maternelle &eacute;tait conforme &agrave; un profil m&eacute;tabolique avec facult&eacute;s affaiblie et gestationnel hostiles, ayant une incidence sur le poids f&oelig;tal. Les microvaisseaux f&oelig;tales isol&eacute;es de m&egrave;res expos&eacute;es montrent des d&eacute;ficiences importantes aux signaux de vasodilatation sp&eacute;cifique m&eacute;caniste de la signalisation et la contrainte de cisaillement. CONCLUSION: &Agrave; notre connaissance, c&#39;est le premier rapport prouvant que ENM maternelle inhalation est capable d&#39;influencer la sant&eacute; f&oelig;tale, soutenant ainsi que l&#39;hypoth&egrave;se de Barker s&#39;applique au niveau microvasculaire.

Maternelle d&#39;ing&eacute;nierie nanomat&eacute;riau exposition et fonction microvasculaire foetale : l&#39;hypoth&egrave;se de Barker s&#39;applique-t-elle ?

OBIETTIVO: Il costante sviluppo e utilizzo dei nanomateriali ingegnerizzati (ENM) ha suscitato preoccupazioni sopra il potenziale di effetti sulla salute umana. Mentre sta migliorando la comprensione della tossicit&agrave; cardiovascolare di ENM, uno dei pi&ugrave; complessi ed esigenti acutamente circolazioni &quot;speciale&quot; &egrave; il sistema materno avanzato per sostenere lo sviluppo del feto. il &quot;ipotesi Barker&quot; propone che lo sviluppo del feto all&#39;interno di un ambiente ostile gestazionale pu&ograve; predisporre/programma futuro sensibilit&agrave;. Pertanto, l&#39;obiettivo di questo studio &egrave; stato duplice: 1) per determinare se esposizione materna ENM altera la funzione microvascolare uterina e/o fetale e 2) testare l&#39;ipotesi di Barker a livello microvascolare. STUDIO di progettazione: Incinta ratti Sprague-Dawley (giorno di gestazione 10) erano esposti agli aerosol di nano-titanio biossido (11.3&plusmn;0.039 (mg/m(3)) / ora, 5 ore al giorno, 8.2&plusmn;0.85 giorni) per valutare le conseguenze materne e fetali microvascolare di esposizione materna. Isolamento dei tessuti Microvascolari (giorno di gestazione 20) e studi di reattivit&agrave; arteriolare (&lt; 150&mu;m passivo diametro) del premyometrial uterini e feto coda sono state condotte le arterie. RISULTATI: Le esposizioni ENM ha portato a significativa materna e feto disfunzione microvascolare che presentato come robustamente compromessa endotelio-dipendente e - indipendente reattivit&agrave; agli stimoli meccanici e farmacologiche. Reattivit&agrave; arteriolare uterina materna isolato era coerente con il profilo metabolicamente compromessa e ostile ambiente gestazionale, un impatto peso fetale. La talengectasia fetale isolato da dighe esposte dimostra significative menomazioni ai segnali di vasodilatazione specifica segnalazione meccanicistico e shear stress. CONCLUSIONE: A nostra conoscenza, questo &egrave; il primo rapporto fornendo prove che materna ENM inalazione &egrave; in grado di influenzare la salute fetale, sostenendo in tal modo che l&#39;ipotesi di Barker &egrave; applicabile a livello microvascolare.

Engineered materno fetale funzione microvascolare e nanomateriali esposizione: si applica l&#39;ipotesi di Barker?

Cerium dioxide nanoparticles (CeO2 NPs) are an engineered nanomaterial (ENM) that possesses unique catalytic, oxidative, and reductive properties. Currently, CeO2 NPs are being used as a fuel catalyst but these properties are also utilized in the development of potential drug treatments for radiation and stroke protection. These uses of CeO2 NPs present a risk for human exposure; however, to date, no studies have investigated the effects of CeO2 NPs on the microcirculation following pulmonary exposure. Previous studies in our laboratory with other nanomaterials have shown impairments in normal microvascular function after pulmonary exposures. Therefore, we predicted that CeO2 NP exposure would cause microvascular dysfunction that is dependent on the tissue bed and dose. Twenty-four-hour post-exposure to CeO2 NPs (0-400Â Î¼g), mesenteric, and coronary arterioles was isolated and microvascular function was assessed. Our results provided evidence that pulmonary CeO2 NP exposure impairs endothelium-dependent and endothelium-independent arteriolar dilation in a dose-dependent manner. The CeO2 NP exposure dose which causes a 50Â % impairment in arteriolar function (EC50) was calculated and ranged from 15 to 100Â Î¼g depending on the chemical agonist and microvascular bed. Microvascular assessments with acetylcholine revealed a 33-75Â % reduction in function following exposure. Additionally, there was a greater sensitivity to CeO2 NP exposure in the mesenteric microvasculature due to the 40Â % decrease in the calculated EC50 compared to the coronary microvasculature EC50. CeO2 NP exposure increased mean arterial pressure in some groups. Taken together, these observed microvascular changes may likely have detrimental effects on local blood flow regulation and contribute to cardiovascular dysfunction associated with particle exposure.

Pulmonary Cerium Dioxide Nanoparticle Exposure Differentially Impairs Coronary and Mesenteric Arteriolar Reactivity.

Nanoparticules de dioxyde de c&eacute;rium (CeO2 NPs) sont un nanomat&eacute;riau machin&eacute; (ENM) qui poss&egrave;de des propri&eacute;t&eacute;s uniques de catalytiques oxydants et r&eacute;ducteurs. Actuellement, CeO2 NPs sont utilis&eacute;s comme un catalyseur de carburant, mais ces propri&eacute;t&eacute;s sont &eacute;galement utilis&eacute;es dans la r&eacute;alisation d&#39;&eacute;ventuels traitements m&eacute;dicamenteux de rayonnement et de la protection de l&#39;accident vasculaire c&eacute;r&eacute;bral. Ces utilisations de CeO2 NPs pr&eacute;sentent un risque d&#39;exposition humaine ; Toutefois, &agrave; ce jour, aucune &eacute;tude n&#39;ont &eacute;tudi&eacute; les effets de CeO2 NPs sur la microcirculation apr&egrave;s exposition pulmonaire. Des &eacute;tudes ant&eacute;rieures dans notre laboratoire avec autres nanomat&eacute;riaux ont montr&eacute; des d&eacute;ficiences en fonction microvasculaire normale apr&egrave;s des expositions pulmonaires. Par cons&eacute;quent, nous avons pr&eacute;dit que l&#39;exposition de CeO2 NP causerait dysfonction microvasculaire qui repose sur le lit de tissu et de la dose. Vingt-quatre heures apr&egrave;s l&#39;exposition au CeO2 NPs (0-400 &mu;g), art&eacute;rioles m&eacute;sent&eacute;riques et coronaires a &eacute;t&eacute; isol&eacute; et fonction microvasculaire a &eacute;t&eacute; &eacute;valu&eacute;e. Nos r&eacute;sultats fournissent la preuve que l&#39;exposition CeO2 NP pulmonaire entrave dilatation art&eacute;riolaire endoth&eacute;lium-d&eacute;pendante et ind&eacute;pendante de l&#39;endoth&eacute;lium de mani&egrave;re dose-d&eacute;pendante. La dose d&#39;exposition de CeO2 NP qui entra&icirc;ne une d&eacute;ficience de 50 % en fonction des art&eacute;rioles (CE50) a &eacute;t&eacute; calcul&eacute;e et variait entre 15 et 100 &mu;g selon l&#39;agoniste chimique et lit microvasculaire. Microvasculaires &eacute;valuations avec l&#39;ac&eacute;tylcholine a r&eacute;v&eacute;l&eacute; une r&eacute;duction de 33 &agrave; 75 % en fonction apr&egrave;s l&#39;exposition. En outre, il y avait une plus grande sensibilit&eacute; &agrave; l&#39;exposition de CeO2 NP dans la microcirculation m&eacute;sent&eacute;rique en raison de la diminution de 40 % dans la CE50 calcul&eacute;e par rapport &agrave; la microcirculation coronaire CE50. Exposition de CeO2 NP a augment&eacute; la pression art&eacute;rielle moyenne dans certains groupes. Pris ensemble, ces observ&eacute; changements microvasculaires peuvent probablement aurait des effets pr&eacute;judiciables sur la r&eacute;gulation du d&eacute;bit sanguin local et contribuer au trouble cardiovasculaire li&eacute; &agrave; l&#39;exposition de la particule.

C&eacute;rium pulmonaire dioxyde Nanoparticle exposition alt&egrave;re diff&eacute;rentiellement r&eacute;activit&eacute; des art&eacute;rioles coronaire et m&eacute;sent&eacute;rique.

Nanoparticelle di biossido di cerio (CeO2 NPs) sono un nanomateriali ingegnerizzati (ENM) che possiede propriet&agrave; uniche catalitico ossidativo e riduttivo. Attualmente, CeO2 NPs sono utilizzati come un catalizzatore di carburante ma queste propriet&agrave; sono utilizzate anche nello sviluppo di potenziali trattamenti farmacologici per la radiazione e la protezione di corsa. Questi usi di CeO2 NPs presentano un rischio per l&#39;esposizione umana; Tuttavia, ad oggi, nessun studi hanno studiato gli effetti delle NPs CeO2 sulla microcircolazione dopo esposizione polmonare. Precedenti studi nel nostro laboratorio con altri nanomateriali hanno mostrato menomazioni nella normale funzione microvascolare dopo esposizioni polmonare. Pertanto, abbiamo previsto che l&#39;esposizione CeO2 NP potrebbe causare disfunzione microvascolare che dipende il letto di tessuto e la dose. Post-esposizione di venti-quattro ore di CeO2 NPs (0-400 &mu;g), arteriole mesenteriche e coronariche &egrave; stato isolato e funzione microvascolare &egrave; stata valutata. I nostri risultati fornito prove che l&#39;esposizione di CeO2 NP polmonare altera dilatazione arteriolare endotelio-dipendente ed endotelio-indipendente in modo dose-dipendente. La dose di esposizione CeO2 NP che provoca un danno del 50% in funzione arteriolare (EC50) &egrave; stata calcolata e variavano da 15 a 100 &mu;g a seconda dell&#39;agonista chimica e letto microvascolare. Valutazioni microvascolare con acetilcolina ha rivelato una riduzione del 33-75% in funzione dopo l&#39;esposizione. Inoltre, c&#39;era una maggiore sensibilit&agrave; all&#39;esposizione di CeO2 NP nel microvasculature mesenterica a causa della diminuzione del 40% nella CE50 calcolata rispetto al microvasculature coronarica EC50. Esposizione di CeO2 NP aumentata pressione arteriosa media in alcuni gruppi. Presi insieme, questi osservati cambiamenti Microvascolari probabilmente possono avere effetti dannosi sulla regolazione flusso sanguigno locale e contribuire a disfunzioni cardiovascolari associati all&#39;esposizione delle particelle.

Valerie C. Minarchick

Department of Physiology and Pharmacology,
School of Medicine,
Center for Cardiovascular and Respiratory Sciences,
Department of Physiology and Pharmacology, School of Medicine

West Virginia University

Whole-Body Nanoparticle Aerosol Inhalation Exposures

Valerie C. Minarchick

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West Virginia University

Whole-Body Nanoparticle Aerosol Inhalation Exposures

Department of Physiology and Pharmacology,
School of Medicine,
Center for Cardiovascular and Respiratory Sciences,
Department of Physiology and Pharmacology, School of Medicine