Nanopartiklar kan ge olika reaktioner i lungorna

– Nya tillverkade nanomaterial används exempelvis i tyger, plaster, färgpigment och kosmetika med mera. I dag vet vi för lite om de hälsoeffekter som tillverkade nanomaterial kan orsaka. Det vi vet är att långvariga förändringar i immunsystemet kan leda till både allergiska och autoimmuna sjukdomar. Nu kan vi bland annat visa att speciellt känsliga individer får en långvarig aktivering av immunsystemet efter exponering av titandioxid i luftvägarna, säger Åsa Gustafsson, doktorand vid institutionen för folkhälsa och klinisk medicin, som står bakom avhandlingen.

Sedan tidigare är det känt att små partiklar i form av luftföroreningar, asbest, med mera, kan orsaka skador och negativa hälsoeffekter i lungorna. Därför befaras det att liknande hälsoeffekter kan uppstå vid inandning av moderna så kallade tillverkade nanomaterial, bestående av material där en dimension är i storleksordningen 1-100 nanometer i diameter.

En nanometer, som förkortas nm, är en miljondels millimeter. För att förstå hur liten en nanometer är kan man sätta in det i sammanhanget att en rund partikel som är 1 nm i diameter förhåller sig till en fotboll som en fotboll förhåller sig till jorden. Material i storleksordningen 1-100 nm kan få helt nya egenskaper och ge andra biologiska effekter hos människor och djur, än material med större partikelstorlek.

I sitt avhandlingsarbete har Åsa Gustafsson arbetat med att skapa en mer detaljerad förståelse av lungornas och immunsystemets påverkan av nanopartiklar i form av titandioxid och järnoxid i inandningsluften. En viktig del av arbetet har varit inriktat på att förstå hur känsliga grupper i samhället påverkas av nanopartiklar.

En överstimulering av immunsystemet kan leda till överkänslighet mot olika typer av främmande ämnen eller mot kroppsegna ämnen. Ett försämrat immunförsvar kan medföra en sämre förmåga att kunna ta hand om sjukdomsframkallande ämnen som kommer in i kroppen samt oförmåga att känna igen och förstöra skadade celler i kroppen. Sådana förändringar i immunsystemet kan på sikt leda fram till långvariga infektioner eller i värsta fall cancer.

I Åsa Gustafssons avhandlingsarbete, som har genomförts i laboratorium, har speciellt känsliga individer representerats av försöksdjur med allergisk luftvägsinflammation, samt av djur med särskilt stor benägenhet att utveckla inflammatoriska sjukdomar. Studierna visade att kroppen har svårt att göra sig av med titandioxidpartiklar som hamnar i lungblåsorna. Partiklarna medförde en tidig ökning av inflammatoriska celler i lungorna redan efter en dag, och efter tre månader kunde hon fortfarande se en förhöjd nivå av inflammatoriska celler i lungblåsorna. Analyser visade att det även fanns partiklar kvar i lungvävnaden.

De djur som hade en genetisk benägenhet för autoimmun-liknande sjukdomar utvecklade ett kraftigare immunologiskt svar efter partikelexponering, jämfört med dem som hade en ökad benägenhet att drabbas av allergiska sjukdomar. Djur med en allergisk luftvägsinflammation fick exempelvis inga förvärrade andningsbesvär eller förvärrade inflammationer i lungan efter partikelexponering.

Studien av järnoxidexponeringar visade att allergiska möss som exponerades för nanopartiklar i lungorna fick helt andra inflammatoriska svar än friska möss. De friska mössen utvecklade en inflammation i lungorna och i de lymfkörtlar som dränerar lungorna. Däremot sågs färre inflammatoriska celler hos möss med en pågående allergisk luftvägsinflammation en dag efter exponering för partiklar.

– Cellminskningen kan bero på att lungor hos allergiska individer har förhöjda nivåer av fria syreradikaler, samt att nanopartiklar av järnoxid kan generera ytterligare reaktiva syreradikaler. Detta kan sammantaget leda till ökad oxidativ stress som i sig kan leda till celldöd. Dessa resultat ger oss nya kunskaper och bidrar till att vi får en bättre bild av hur levande organismer påverkas av nanopartiklar. Mera kunskaper behövs för att ta reda på hur vi ska förhålla oss till och hantera dessa nya material, som annars riskerar att göra oss sjuka, såsom asbest och stendamm har gjort, säger Åsa Gustafsson.

Avhandlingen är publicerad digitalt

FAKTA
Åsa Gustafsson kommer från Lillkyrka, Örebro. Hon är toxikolog, samt doktorand vid Institutionen för folkhälsa och klinisk medicin, Umeå universitet.

Om disputationen: Fredagen den 5 december försvarar Åsa Gustafsson, Institutionen för folkhälsa och klinisk medicin, sin avhandling med titeln: Respiratoriska och immunologiska effekter efter inandning av industriellt framställda nanopartiklar. (Engelsk titel: Respiratory and immunological effects following inhalation to engineered nanoparticles). Opponent: Mikael Adner, Institutet för miljömedicin, Karolinska institutet. Huvudhandledare: Anders Bucht.

Disputationen äger rum kl. 13.00 vid Norrlands universitetssjukhus, Hörsal 135, Allmänmedicin. Umeå universitet.