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本文转载自“科研圈”，撰文 BETH MOLE，翻译 张畅，审校 夏烨，编辑 魏潇
一种主流理论是，细小颗粒可能引起系统炎症和细胞应激反应，从而令心血管系统不堪重负，并导致心律紊乱。但有研究显示，在心血管疾病中，纳米颗粒的作用其实更为直接：
空气污染物中的纳米颗粒可以透过小鼠和人的肺-血屏障，进入血液循环。一项在 ACS Nano 上发表的研究显示，与空气污染颗粒物近似大小的纳米颗粒进入小鼠和人的血液循环后，会聚集在动脉斑块中，或将直接导致动脉粥样硬化和致死性心血管疾病。
流动的金子
早在 2010 年，即有研究（Nature Biotechnology，2010）发现，纳米颗粒能通过搭乘屏障细胞穿过大鼠的肺组织进入血液循环系统。不带正电荷且直径小于 34nm 的颗粒污染物尤其危险，因为它们能够轻易的进入动物体内，还可以在器官和组织中迁移和积聚。但研究人员不能确定人体是否也有这种机制。
面对这一难题，爱丁堡大学的研究者们想出了一个新方法：用纳米金颗粒代替有害纳米颗粒物进入被试体内。
实验使用的纳米金颗粒与燃烧废气中的纳米颗粒大小相近。燃烧废气是大气污染物的主要成分，其中危害最大的粒子可能含有氮氧化物、二氧化硫和其他可以引起机体氧化应激及炎症的毒性成分。而金则是一种惰性物质，对人体造成的影响与前者相比不可同日而语。
电子显微镜下典型金颗粒松散团块，这种颗粒由火花发生器产生，颗粒直径约3.8nm。图片来源：Miller et al.
阻塞血管的颗粒物
研究者们招募了 14 名健康男性志愿者，让他们在封闭仓中吸入不同大小的金纳米颗粒两小时，同时在健身脚踏车上进行强度适中的运动，来保证受试者进行深呼吸，将金纳米颗粒吸入肺深处。
在开始接触金颗粒的 24 小时里，研究人员采集了受试者的血样和尿样，并在三个月后再次采样。实验前，所有受试者的血液循环系统里都没有检测到纳米金颗粒，但在实验开始后 15 分钟，有些受试者的血液中就可以检测到金了。24 小时后，14 个受试者中有 12 人的血液中检测到金；吸入直径最小的（小于等于 5 纳米）金颗粒的受试者尿液中出现金。3 个月后受试者血液和尿液中依然可以检测到金颗粒。
接下来，研究人员让动脉粥样硬化（动脉中斑块形成）性心血管病基因工程小鼠吸入纳米金颗粒，随后在小鼠的肝脏和动脉中均可被检测到。更重要的是，动物实验表明，纳米金颗粒参与了动脉斑块的形成，从而参与阻塞动脉血液流动。
（A）吸入金颗粒后，动物肺部组织切片可见明显的金颗粒，颗粒主要存在于肺巨噬细胞内；（B）计算机着色后，红色为毛细血管，蓝色为肺泡腔，黄色为金颗粒。图片来源：Miller et al.
为了研究该现象是否发生在人类身上，研究人员招募了 12 名即将进行颈总动脉斑块切除手术的患者。其中三人同意吸入金纳米颗粒（直径 5 纳米） 4 小时，之后休息 24 小时再进行手术。研究人员在 1 人的血液和另外 2 人的尿液中检测到金，这 3 名患者术中切除的动脉斑块中均含有金颗粒，其余 9 名患者的动脉斑块中则检测不到金颗粒的迹象。
金颗粒在斑块中的可视化图像。标亮部分为组织中的扫描区域，绿-蓝色表示基线强度（无金颗粒），红色表示高拉曼强度（有金颗粒）。图片来源：Miller et al.
证据表明金颗粒似乎可以直接参与动脉阻塞形成，但作者担心大气污染中的纳米颗粒危害可能更大。因为这些颗粒具有活性和毒性，所以它们聚集在动脉壁上时，会导致炎症加剧，引起细胞应激反应，从而使疾病恶化。这些颗粒如果聚集在体内其他炎症部位，还可能影响癌症等其他疾病的病情。这可能也说明，胎儿在孕期或许就已经暴露于纳米颗粒污染之中了。
这项由爱丁堡大学心血管学家主持的研究，可能有助于我们更好地理解心血管健康，同时找到将大气污染带来的健康风险降到最低的方法，还有可能帮助制造商研发更安全的产品。
更好地理解纳米颗粒在身体中转移与积累的过程，对环境和工程纳米颗粒的风险评估都至关重要。
论文链接：
ACS Nano, 2017. DOI: 10.1021/acsnano.6b08551
参考资料：
Inhaled nanoparticles can clog up our arteries, spur cardiovascular disease
