توضح هذه المقالة بروتوكولا تجريبيا مفصلا لقياس محتوى الكربون في البلاعم في مجرى الهواء بهدف تقييم جرعة التعرض الداخلي على مستوى التعرض للجسيمات الفردية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
توضح هذه المقالة بروتوكولا تجريبيا مفصلا لقياس محتوى الكربون في البلاعم في مجرى الهواء بهدف تقييم جرعة التعرض الداخلي على مستوى التعرض للجسيمات الفردية.
تظهر البلاعم الرئوية نمطا يعتمد على الجرعة في جزيئات البلعمة. بعد الابتلاع ، تفرز هذه البلاعم لاحقا بالبلغم ، مما يجعل البلاعم والجسيمات مرئية وقابلة للقياس الكمي تحت الفحص المجهري الضوئي. والجدير بالذكر أن عنصر الكربون داخل جسم الثدييات ينشأ حصريا من الملوثات الخارجية. وبالتالي ، فإن محتوى الكربون في البلاعم في مجرى الهواء (CCAM) يعمل كمؤشر حيوي صالح للتعرض ، حيث يقدر بدقة التعرض الفردي للجسيمات المحتوية على الكربون (PM). تحدد هذه المقالة بروتوكولا يتضمن جمع البلغم وحفظه ومعالجته وإعداد الشرائح والتلوين ، بالإضافة إلى الحصول على صور البلاعم وتحليلها. بعد إزالة نوى البلاعم ، تم حساب نسبة مساحة السيتوبلازم التي تشغلها جزيئات الكربون (PCOC) لتحديد محتوى الكربون في كل ضامة. تشير النتائج إلى ارتفاع في مستويات CCAM بعد التعرض للجليلات الجسيمة المحتوية على الكربون. باختصار ، تتيح هذه الطريقة غير الغازية والدقيقة والموثوقة والموحدة القياس المباشر لجزيئات الكربون داخل الخلايا المستهدفة ويتم استخدامها للقياس الكمي على نطاق واسع ل CCAM الفردي من خلال البلغم المستحث.
يرتبط تلوث الهواء المحيط بالوفيات الناجمة عن أمراض الجهاز التنفسي والقلب والأوعية الدموية ، مما يشكل تهديدا خطيرا لصحةالإنسان 1،2. وتشير البيانات الوبائية إلى أن التعرض المزمن للجسيمات المحيطة التي يقل قطرها عن أو يساوي 2.5 ميكرومتر (PM2.5) هو المسؤول عن الوفيات المبكرة لما بين 4 و9 ملايين شخص على الصعيد العالمي. تم تصنيف PM2.5 كخامس أهم عامل خطر للوفيات العالمية في دراسة العبء العالمي للأمراض والإصابات وعوامل الخطر (GBD) لعام 2015 3 ، 4 ، 5 ، 6. وقد وجدت الدراسات أن الالتزام بالمبادئ التوجيهية لمنظمة الصحة العالمية بشأن تلوث الهواء يمكن أن يمنع 51,213 حالة وفاة سنويا من التعرض لجسيمات الجسيمات الدقيقة2.5 3. في الوقت الحالي، تفتقر معظم الدراسات إلى تقييم التعرض داخل الأفراد وتستند فقط إلى تقييمات أولية في مواقع مراقبة إقليمية أكبر، وهي بعيدة كل البعد عن مستويات التعرض الفردي. لا تعكس المؤشرات الحيوية المتاحة للتعرض الداخلي ، مثل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات البولية والبنزو (أ) بيرين ، الارتباطات بين التعرض للجسيمات والآثار الصحية7 ، 8 ، 9. هذا يؤدي إلى عدم القدرة على إقامة علاقة دقيقة مع الآثار الصحية. لذلك ، فإن البحث عن العلامات التي تعكس مستوى التعرض للجسيمات لدى الفرد هو أحد مفاتيح تقييم التعرض الدقيق للأفراد.
يمكن إفراز الجسيمات المستنشقة في الشعب الهوائية مع البلغم من خلال التذبذبات الهدبية في الشعب الهوائية. يعني عدم وجود نظام نقل تدفق مخاطي مهدب في الحويصلات الهوائية أن طريق الخلوص الأساسي للجسيمات التي تدخل الحويصلات الهوائية يكون من خلال البلعمة والانتقال بواسطة الضامة10،11. بناء على التركيب التشريحي للرئة ، فإن تطهيرها للجسيمات الغريبة غير القابلة للذوبان بطيئة. هذا يسمح للجسيمات بالتفاعل مع خلايا الرئة لفترات طويلة وبدء تأثيرات بيولوجية مختلفة ، مما يتسبب في تلف أنسجة الرئة والأعضاء الأخرى12،13. يؤدي التحفيز بواسطة الجسيمات إلى تنشيط البلاعم ، مما يؤدي إلى سلسلة من العوامل الالتهابية في الرئتين التي يمكن أن تسبب استجابة التهابية جهازية14. بالنظر إلى الدور الحاسم للالتهام الخلوي للبلاعم في إثارة عواصف السيتوكين في الرئتين ، يفترض أن جزيئات الكربون من البلاعم الرئوية يمكن أن تعكس الجرعة الفعالة بيولوجيا للتعرض للجسيمات المحمولة جوا بنواة الكربون15. علاوة على ذلك ، نظرا لعدم وجود تراكم للكربون الأولي في خلايا الثدييات ويمكن ملاحظة الجسيمات المحتوية على الكربون كجسيمات سوداء تحت المجهر الضوئي ، فإن جمع الضامة السنخية والشعب الهوائية وقياس محتوى الكربون فيها يمكن أن يكون بمثابة علامة لتقييم التعرض للجسيمات16.
حددت هذه الدراسة طريقة لتقييم مستويات التعرض للجسيمات الفردية بدقة ، والمعروفة باسم محتوى الكربون في ضامة مجرى الهواء (CCAM). على وجه التحديد ، تم جمع عينات البلغم السكاني بعد أن استنشق المشاركون محلول ملحي مفرط التوتر الناتج عن البخاخات بالموجات فوق الصوتية. ثم تم حفظ هذه العينات باستخدام محلول تثبيتي. تم عزل البلاعم في مجرى الهواء وتلطيخها وتصويرها تحت المجهر الضوئي لتحديد البلاعم التي تحتوي على جزيئات تحتوي على الكربون ، والتي تم تحديدها بعد ذلك. توفر هذه الطريقة علامة بيولوجية لتقييم مستويات التعرض للجسيمات الفردية بدقة. وهو يؤسس أساسا منهجيا للتحقيق في العلاقة بين التعرض للجسيمات والآثار الصحية ، ويعمل كأساس بحثي لاستكشاف الارتباطات بين التعرض للجسيمات والنتائج الصحية مثل أمراض الرئة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
حصلت الدراسة على موافقة لجنة أخلاقيات الطب التابعة لمعهد الصحة المهنية ومكافحة السموم ، المركز الصيني لمكافحة الأمراض والوقاية منها (NIOHP201604) ، مع الحصول على موافقة خطية مستنيرة من جميع الأشخاص قبل الدراسة وجمع العينات البيولوجية. في هذه الدراسة ، تم اختيار عمال تعبئة أسود الكربون الذين كانوا يعملون في مصنع أسود الكربون لأكثر من عام واحد وتعرضوا للهباء الجوي الأسود الكربوني. تم تجنيد عمال محطات المياه في مصنع لمحطات المياه مع عدم التعرض المهني الكبير للعوامل الضارة من المنطقة المحلية كمجموعة تحكم لإجراء الدراسة. تم اختيار معايير الإدراج والاستبعاد التالية لمجتمع الدراسة: تضمنت معايير الإدراج لتعبئة أسود الكربون الاتصال المباشر بأسود الكربون خلال معظم المناوبات والعمل لمدة عام واحد على الأقل في منطقة التعرض لأسود الكربون. تم تضمين عمال محطات المياه إذا لم يكن لديهم تعرض مهني لأسود الكربون أو الملوثات الأخرى في بيئة عملهم. وشملت معايير الاستبعاد العاملين المصابين بأمراض مزمنة مثل السرطان ، وأولئك الذين تعرضوا للأشعة السينية في الأشهر الثلاثة الماضية ، والأفراد الذين لديهم تاريخ من السل الرئوي ، والجراحة الرئوية ، والتهاب عضلة القلب الفيروسي ، وأمراض القلب الخلقية ، والحمى الأخيرة ، أو الالتهاب ، والعمال الذين تناولوا المضادات الحيوية مؤخرا. الكواشف والمعدات المستخدمة في الدراسة مدرجة في جدول المواد.
1. الحفاظ على البلغم
2. تحضير تعليق الخلية في البلغم
3. تحضير مسحة الخلايا
4. التحليل الكمي ل CCAM
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
أظهر البلغم ، المحفوظ والمعالج بالمحلول المثبت ، مورفولوجيا البلاعم السليمة تحت المجهر البصري أثناء الفحص المورفولوجي. أظهرت البلاعم نوى خلايا واضحة أو مستديرة أو على شكل كلية وقابلة للتلطيخ بسهولة. بعد التلوين ، ظهرت نوى الخلية أرجوانية مزرقة ، بينما كان السيتوبلازم ورديا فاتحا أو أزرق فاتح. أظهر المجال المجهري الحد الأدنى من الشوائب ، مما سهل التعرف على الخلية. داخل الخلايا ، كانت جزيئات الكربون الأسود مرئية بوضوح في مجاميع صغيرة ، مما مكن من التحليل الكمي لجزيئات الكربون.
يتم عرض الصور التم...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تقدم هذه الدراسة بروتوكولا تجريبيا مفصلا لاستخدام CCAM المستحث المشتق من البلغم كعلامة بيولوجية للتعرض الداخلي للجسيمات الجوية. يمكن اكتشاف CCAM وقياسه كميا من خلال الفحص المجهري البصري ، حيث يعمل كمؤشر حيوي دقيق للتعرض الداخلي يعكس العلاقة مع الآثار الصحية. لذلك ، هناك حاجة لإنشاء وتحسين طريقة الحفاظ على البلغم المستحث المريحة والموثوقة والفعالة وطريقة القياس الكمي CCAM لتوحيد الإجراءات المنهجية.
يتضمن تحديد محتوى الكربون في البلاعم الرئوية عدة خطوات ، بما في...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن أصحاب البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح.
تم دعم هذا العمل ماليا من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (82273669 ، 82241086 ، 42207488) ، وبرنامج علماء تايشان في مقاطعة شاندونغ (رقم tsqn202211121) ، وبرنامج الابتكار والتكنولوجيا للعلماء الشباب المتميزين للتعليم العالي في مقاطعة شاندونغ (2022KJ295).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 3 مل قش معقم | شنغهاي YEASEN التكنولوجيا الحيوية المحدودة | 84202ES03 | |
| 50 مل أنبوب الطرد المركزي | Thermo Fisher Scientific ، الولايات المتحدة الأمريكية | 339652 | |
| الكحول الإيثيلي المطلق | Sinopharm Group Chemical Reagent Co. Ltd | 64-17-5 | |
| زيت الأرز | Shanghai McLean Biochemical Technology Co.، LTD | C805296 | |
| تلطيخ سريع الحل | شنغهاي YEASEN التكنولوجيا الحيوية المحدودة | 40748ES76 | |
| Dithiothreitol | Solebo Bio Co.، LTD | D8220 | |
| Dushene فوسفات عازلة (DPBS) | ثيرمو فيشر العلمية, الولايات المتحدة الأمريكية | كاميرا | |
| أوليمبوس شركة اليابان | DP72 | ||
| صمغ شجرة محايدة | Solebo Bio Co., LTD | G8590 | |
| غشاء مرشح النايلون 70um | BD Falcon Bioscience ، الولايات المتحدة الأمريكية | المجهر البصري 211755 | |
| شركة أوليمبوس اليابانية | BX60 | ||
| البولي إيثيلين جلايكول | Sinopharm Group Chemical Reagent Co. LTD | 25322-68-3 | |
| أجهزة الطرد المركزي | الفائقة الحرارية فيشر العلمية ، الولايات المتحدة الأمريكية | SL40R | |
| الشريحة اللزجة | Jiangsu SHitAI EXPERIMENTAL Equipment Co. LTD | 188105 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.