奈米粒子或擾亂免疫細胞功能

Nanoparticles Could Disrupt Immune Cell Function
http://cen.acs.org/articles/91/web/2013/07/Nanoparticles-Disrupt-Immune-Cell-Function.html

奈米毒物學（Nanotoxicology）：以氧化鐵粒子處理後，巨噬細胞無法攝取致病細菌，那是該細胞的關鍵工作之一。

By Erika Gebel, 2013.07.17

一項新研究指出，奈米粒子毒物學不單單與細胞的生死有關。雖然免疫細胞以氧化鐵粒子處理後，在標準的毒物學測試中看起來健康，不過它們難以完成其關鍵任務之一：吞噬病原菌（ACS Nano 2013, DOI: 10.1021/nn402145t）。研究者想知道，若暴露在顯著的奈米粒子濃度下，是否有可能會導致人類免疫系統失能（dysfunction）。

當奈米粒子持續出現在消費性產品中，毒物學家想要了解，暴露於材料中如何影響人類的健康。到目前為止，許多研究都涉及將人類或動物細胞暴露在人造奈米粒子（engineered nanoparticles）並監測細胞的存活性。不過這些測試並沒有完全揭露真相，Pacific Northwest National Laboratory 的 Brian D. Thrall 表示。"有許多這樣的研究都關注在奈米粒子的直接急性效應上 -- 細胞死亡或發炎，" Thrall 表示。"如果你只看直接急性效應，你也許就忽略那些重要的細胞功能變化。"

例如，他說，科學家已用細胞測試過二氧化矽與超順磁氧化鐵（superparamagnetic iron oxide）奈米粒子，並下結論表示它們都是低毒性。然而，在先前研究中，他發現二氧化矽奈米粒子能改變巨噬細胞（這種免疫細胞，協助清除外來粒子與來自人體的病原菌，PLoS One 2011, doi: 10.1371/journal.pone.0014673）的基因表現。這樣的細胞變化指出，即使細胞看起來很健康，但它們回應病原體的能力已受到妨害。為了測試這件事，Thrall 等人將巨噬細胞暴露在這些奈米粒子中，並查看這些細胞是否能將細菌清除。

研究者培養老鼠骨髓巨噬細胞並添加 25 μg/mL 的二氧化矽或氧化鐵粒子。對人們來說，那或許代表著高劑量，Thrall 表示，但對於常與奈米粒子為伍者，那也許剛剛好。一般來說，對於人們的急性奈米粒子暴露濃度的資料，研究者並未掌握太多，他表示。

接下來，科學家將脂多醣體（lipopolysaccharide，LPS）添加到培養皿中，巨噬細胞會將它當成外來細菌處理。接著，該團隊利用微陣列晶片裝置來測量基因表現，藉此監控細胞的反應。

在二氧化矽粒子的巨噬細胞測試中，有 44 個在正常情況下不受脂多醣體調控的基因，其表現程度比那些不受奈米粒子影響的細胞要大於或小於 50%。而以氧化鐵奈米粒子處理者，則有 1,044 個基因的表現幅度超過 50%。最糟糕的改變，Thrall 表示，發生在氧化壓力與發炎路徑上，那在巨噬細胞如何偵測並清除細菌上，扮演一種關鍵的角色。"這指出，正常的先天免疫功能已顯著改變，" Thrall 說。

為了要看看基因表現中的變化是否會妨害細胞對付病原體的能力，研究者將巨噬細胞與肺炎鏈球菌（Streptococcus pneumonia）混合，這種細菌會導致肺炎。未處理之巨噬細胞以及那些暴露在二氧化矽奈米粒子的細胞，如流式細胞技術所測得的，會以 gusto（原文似乎誤植 pseudopodium，偽足？）攝食細菌。然而，暴露於氧化鐵奈米粒子的細胞則難以收拾細菌：其所攝取的病原體數量比未處理過的細胞約少了一半。

Oregon 州立大學的 Robert L. Tanguay 表示，這些結果指出，除了標準的毒性研究外，奈米粒子也許需要進行額外的安全性測試。"那可能開啟一個巨大的潘朵拉寶盒，" 他說，並在評估奈米材料毒性時，納入研究者所考量的變數中。

但他指出，這項研究僅檢查個別細胞。"這些結果需要在一整隻動物身上接受挑戰，" Tanguay 說，以測定巨噬細胞的變化是否會演變成危害健康。Thrall 目前正在測試，動物暴露於奈米粒子中，是否更有可能演變成肺部感染。

※ 相關報導：

＊ Dysregulation of Macrophage Activation Profiles by Engineered Nanoparticles
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn402145t

Vamsi Kodali, Matthew H. Littke, Susan C. Tilton,
Justin G. Teeguarden, Liang Shi, Charles W. Frevert,
Wei Wang, Joel G. Pounds, and Brian D. Thrall.
ACS Nano, 2013
doi: 10.1021/nn402145t

＊ 針狀奈米碳管易致癌
＊ 柴油引擎未受管制的奈米粒子會抑制肺臟
＊ 研究發現蟬翼構造能在接觸時殺死細菌（含影片）