इस प्रोटोकॉल का लक्ष्य निम्न स्तर के विषाक्त जोखिम का एक मूत्र मॉडल विकसित करना था जो अप्रकाशयय चोट का कारण नहीं बनता है बल्कि पहले से मौजूद यकृत क्षति को बढ़ा देता है। यह प्रतिमान मानव एक्सपोजर और सुरक्षित माने जाने वाले विषाक्त सांद्रता के संपर्क में आने वाले सूक्ष्म परिवर्तनों को बेहतर ढंग से बदल ता है।
विनाइल क्लोराइड (वीसी), एक प्रचुर मात्रा में पर्यावरण संदूषक, उच्च स्तर पर स्टीटोहेपेटाइटिस का कारण बनता है, लेकिन निचले स्तर पर सुरक्षित माना जाता है। हालांकि कई अध्ययनों ने वीसी की भूमिका की प्रत्यक्ष हेपेटोटॉक्सेंट के रूप में जांच की है, लेकिन यह अवधारणा कि कुलपति उच्च वसा वाले आहार (एचएफडी) के कारण होने वाले गैर-अल्कोहलिक फैटी लिवर डिजीज (NAFLD) जैसे अन्य कारकों के लिए जिगर की संवेदनशीलता को संशोधित करता है, उपन्यास है। यह प्रोटोकॉल वीसी के लिए पुरानी, निम्न स्तर के जोखिम के प्रभावों का मूल्यांकन करने के लिए एक एक्सपोजर प्रतिमान का वर्णन करता है। चूहों को साँस लेने के जोखिम की शुरुआत से एक सप्ताह पहले कम वसा या उच्च वसा वाले आहार के लिए आदत है और प्रयोग के दौरान इन आहार पर रहते हैं । चूहों को वीसी (उप-OSHA स्तर: <1 पीपीएम) या कमरे की हवा को 6 घंटे/दिन, 5 दिन/सप्ताह के लिए सांस लेने वाले कक्षों में 12 सप्ताह तक उजागर किया जाता है । शरीर के वजन और भोजन की खपत के लिए पशुओं पर साप्ताहिक निगरानी की जाती है। कुलपति एक्सपोजर के इस मॉडल के कारण अकेले वीसी साँस लेना के साथ कोई अप्रकाशित जिगर की चोट नहीं है । हालांकि, वीसी और एचएफडी का संयोजन लिवर की बीमारी को काफी बढ़ाता है। इस सह-एक्सपोजर मॉडल का एक तकनीकी लाभ पूरे शरीर का एक्सपोजर है, संयम के बिना। इसके अलावा, स्थितियां अधिक बारीकी से अंतर्निहित गैर-मादक फैटी जिगर की बीमारी के साथ कुलपति के लिए एक संयुक्त जोखिम की एक बहुत ही आम मानव स्थिति के समान है और इसलिए उपन्यास परिकल्पना का समर्थन करती है कि वीसी मोटापे की जटिलता के रूप में जिगर की क्षति के विकास के लिए एक पर्यावरणीय जोखिम कारक है (यानी, NAFLD)। यह काम प्रतिमान को चुनौती देता है कि कुलपति (व्यावसायिक और पर्यावरण) की वर्तमान एक्सपोजर सीमाएं सुरक्षित हैं। इस मॉडल का उपयोग कुलपति जोखिम के जोखिम पर नई रोशनी और चिंता बहाया जा सकता है । विषाक्त-प्रेरित यकृत चोट के इस मॉडल का उपयोग अन्य अस्थिर कार्बनिक यौगिकों के लिए और अन्य बातचीत का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है जो यकृत और अन्य अंग प्रणालियों को प्रभावित कर सकते हैं।
कई विषाक्त पदार्थ हवा में मौजूद होते हैं जो हम बहुत कम स्तर पर सांस लेते हैं। विनाइल क्लोराइड (वीसी) पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी) प्लास्टिकउत्पादों को बनानेके लिए उद्योग द्वारा उपयोग की जाने वाली मोनोमेरिक गैस है 1। यह एक प्रचलित पर्यावरण हेपेटोटॉक्सिकेंट, ज्ञात कार्सिनोजन है, और ATSDR खतरनाक पदार्थ प्राथमिकता सूची2पर #4 स्थान पर है । मानव स्वास्थ्य और मौजूदा सह-रुग्णताओं के साथ बातचीत पर विषाक्त प्रभावों को बेहतर ढंग से समझने के लिए, मानव एक्सपोजर की नकल करने वाले एक्सपोजर के मॉडल स्थापित करना महत्वपूर्ण है। इस समूह की प्राथमिक रुचि कम सांद्रता पर पुरानी कुलपति जोखिम के हेपेटिक प्रभावों का अध्ययन करना है। कुलपति जिगर पर अपने मुख्य प्रभाव डालती है, जहां यह दिखाया गया है (उच्च सांद्रता पर) के लिए steatosis का कारण है, और विषाक्त से जुड़े स्टीटोहेपेटाइटिस (TASH) परिगलन, फाइब्रोसिस, सिरोसिस3,4,साथ ही हेपेटोसेलुलर कार्सिनोमा (एचसीसी) और अंयथा अत्यंत दुर्लभ हेपेटिक हेमांजियोसारकोमा5के साथ । ताश की संभावना दशकों से आबादी में मौजूद है , लेकिनजांचकर्ताओंद्वारा 4,6की सराहना की गई और इसकी सराहना की गई . कुलपति जोखिम के लिए प्रत्यक्ष विषाक्तता चिंताओं का प्रदर्शन अनुसंधान का एक परिणाम के रूप में, व्यावसायिक सुरक्षा और स्वास्थ्य प्रशासन (OSHA) एक 8 घंटे काम दिन7पर 1 पीपीएम के लिए स्वीकार्य जोखिम दहलीज कम । हालांकि जोखिम सीमा कम कर दिया गया है, मानव स्वास्थ्य पर कुलपति की इस एकाग्रता का प्रभाव अस्पष्ट7है । इसके अतिरिक्त, जिगर की बीमारी जैसे मौजूदा comorbidities पर कुलपति जोखिम का प्रभाव, काफी हद तक अज्ञात8है । यह ज्ञान अंतर आज विशेष रूप से महत्वपूर्ण है क्योंकि नॉनअल्कोहलिक फैटी लिवर डिजीज (नालएफडी)4,6,7,9,10,11,12की बढ़ती वैश्विक व्यापकता है । महत्वपूर्ण बात, वीसी को हाल ही में अन्य कारणों से जिगर की बीमारी के लिए एक स्वतंत्र जोखिम कारक दिखाया गया है13। इसप्रोटोकॉल का लक्ष्य इसलिए अस्थिर पर्यावरण विषाक्त, अंतर्निहित जिगर की चोट के संदर्भ में कुलपति के संपर्क के लिए एक प्रासंगिक साँस लेना मॉडल विकसित करने के लिए, मानव जोखिम की नकल और क्षमता की पहचान करने के लिए, कुलपति के उपन्यास तंत्र-प्रेरित या कुलपति बढ़ाया जिगर की चोट थी ।
कई पर्यावरणविषाक्त पदार्थों और प्रदूषकों के लिए जोखिम का मुख्य मार्ग साँस लेना के माध्यम से है । एक बार साँस लेने के बाद, यौगिक फेफड़ों के माध्यम से प्रणालीगत परिसंचरण में प्रवेश कर सकता है, यकृत की यात्रा कर सकता है, और14,15,16को उत्सर्जित करने से पहले हेपेटिक एंजाइमों द्वारा मेटाबोलिक रूप से सक्रिय हो सकता है। यह अक्सर ये सक्रिय मेटाबोलाइट्स होते हैं जो शरीर के भीतर विषाक्तता और क्षति का कारण बनते हैं। इस समूह और अन्य लोगों द्वारा पिछले अध्ययनों में वीसी गैस17,18के संपर्क में आने के लिए वीसी मेटाबोलाइट्स को किराए के रूप में इस्तेमाल किया गया है । अन्य समूहों ने वीसी के साँस लेने मॉडल का उपयोग किया है; हालांकि, तीव्र विषाक्तता, गंभीर हेपेटिक चोट, और ट्यूमर विकास19प्रेरित करने के लिए बेहद उच्च एक्सपोजर स्तर (>50 पीपीएम) लागू किया गया । यद्यपि इन अध्ययनों ने वीसी-प्रेरित कैंसरजनकता की महत्वपूर्ण जानकारी और तंत्र प्रदान किए हैं, लेकिन वे अन्य योगदान कारकों के साथ सूक्ष्म प्रभावों और जटिल बातचीत को फिर से तैयार नहीं करते हैं और इसलिए मानव एक्सपोजर के लिए कम प्रासंगिक हैं।
कुलपति-साँस लेना प्लस उच्च वसा आहार (एचएफडी) मॉडल यहां वर्णित (टाइमलाइन के लिए चित्रा 1 देखें), पुरानी, कम खुराक कुलपति एक्सपोजर (यानी, उप-OSHA एकाग्रता) का पहला मॉडल है, जिसमें चूहों को उन परिस्थितियों के तहत विषाक्त रूप से उजागर किया जाता है जो मानव जोखिम की नकल करते हैं बहुत अधिक बारीकी से। दरअसल, इस मॉडल के डेटा ने वीसी के संपर्क में आने वाले मनुष्यों में देखे गए परिणामों को संक्षिप्त किया, जैसे मेटाबोलिक रास्तों पर प्रभाव20,ऑक्सीडेटिव तनाव और माइटोकॉन्ड्रियल डिसफंक्शन4। साँस लेना के अन्य माउस मॉडल, जैसे सिर-केवल और नाक-केवल मॉडल21,की आवश्यकता है कि जानवर को नियंत्रित किया जाए, जिससे जानवर को तनाव हो। यहां, इस पूरे शरीर जोखिम विधि जानवरों के लिए इंजेक्शन या अनावश्यक तनाव की आवश्यकता नहीं है । जानवरों के भोजन और पानी के लिए विज्ञापन libitum का उपयोग किया है और प्रति दिन और प्रति सप्ताह दिनों की एक निर्धारित संख्या के लिए बड़ा साँस लेना कक्ष के भीतर रखा जाता है । इसके अलावा, अवधारणा है कि कुलपति एक और हेपेटोटॉक्सेंट के प्रति संवेदनशीलता को संशोधित करता है एक उपन्यास खोज है, पहले इस समूह12 द्वारा प्रदर्शन किया और सांद्रता पर कुलपति जोखिम के लिए निहितार्थ है अच्छी तरह से प्रत्यक्ष hepatotoxicity के लिए आवश्यक उन लोगों के नीचे ।
साँस लेना जोखिम की इस विधि का उपयोग हमारे वातावरण में मौजूद अन्य अस्थिर कार्बनिक यौगिकों सहित विभिन्न गैसीय विषाक्त पदार्थों के संपर्क में आने की नकल करने के लिए किया जा सकता है। दरअसल, अस्थिर कार्बनिक यौगिक पर्यावरण विषाक्त पदार्थों का एक बड़ा समूह हैं और औद्योगिक क्षेत्रों में अधिक प्रचलित हैं, जिसके परिणामस्वरूप कुछ आबादी पुराने जोखिम22के लिए अधिक जोखिम में है। इस प्रोटोकॉल को विभिन्न प्रयोगात्मक प्रश्नों के अनुरूप संशोधित किया जा सकता है। प्रशासित यौगिक की समय और एकाग्रता की लंबाई भिन्न हो सकती है। हालांकि शुरू में जिगर की चोट के निर्धारण के लिए विकसित, अन्य अंग प्रणालियों कर सकते है और इस मॉडल23के साथ अध्ययन किया गया है । जांचकर्ताओं जो जानवरों के साथ पुराने जोखिम का अध्ययन करने का लक्ष्य है, लेकिन पशु तनाव को कम करना चाहते हैं, इस मॉडल का उपयोग करने पर विचार करना चाहिए ।
वीसी-एन्हांस्ड NAFLD का यह मॉडल पूरे शरीर के साँस लेने वाले प्रतिमान में उप-OSHA सीमा कुलपति एक्सपोजर के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए एक उपन्यास विधि है। यह मॉडल जांचकर्ताओं को अकेले कुलपति के निम्न स्तर से उप-हेपेटोटॉक्सिक और संवेदनशील प्रभावों का अध्ययन करने की अनुमति देता है। दरअसल, यह सह-एक्सपोजर मॉडल बढ़ी हुई जिगर की चोट, प्लाज्मा एएलटी और एसीटी की ऊंचाई और मध्यम सूजन को प्राप्त करता है, जबकि काफी हद तक इस एकाग्रता23पर दिल जैसे अन्य अंग प्रणालियों को प्रभावित नहीं करता है। इस पुरानी मॉडल पूरे शरीर साँस लेना कक्षों की आवश्यकता है, लेकिन तनाव और जोखिम सांद्रता को कम करता है । हालांकि यहां प्रस्तुत प्रोटोकॉल एक सॉफ्टवेयर संचालित दृष्टिकोण है, हमारे अनुभव से पता चला है कि मैनुअल दृष्टिकोण भी12,24जोखिम का एक सटीक और सुसंगत तरीका है । इसके अलावा, यह अस्थिर कार्बनिक यौगिक एक्सपोजर22के कारण अन्य अंग क्षति23 सहित कई अनुसंधान क्षेत्रों पर आसानी से लागू होता है। विशेष रूप से, यह मॉडल पर्यावरणीय रसायनों और अंतर्निहित रोग5के लिए मानव सह-एक्सपोजर के रोगजनन के समान हो सकता है।
इसी तरह के परिणाम प्राप्त करने के लिए, प्रोटोकॉल अनुकूलन के कुछ महत्वपूर्ण कदम प्राप्त किए जाने चाहिए। उदाहरण के लिए, जांचकर्ताओं को यह स्थापित करना चाहिए कि कक्षों के भीतर वीसी या अन्य विषाक्त की एकाग्रता जोखिम की वांछित सीमा (यानी, निम्न स्तर, उप-OSHA, या तीव्र स्तर) के भीतर है। साँस लेना कक्ष के इस कदम का अनुकूलन ब्याज के मानव जोखिम के एक सफल मॉडल के लिए महत्वपूर्ण है। दूसरा, प्रति दिन एक्सपोजर के समय और प्रयोग की अवधि को समायोजित करने को भी संशोधित किया जा सकता है। इस समूह के हितों के अनुसार, एक व्यावसायिक एक्सपोजर सेटिंग हासिल की गई थी, और आहार के एक अतिरिक्त पैरामीटर का भी अध्ययन किया गया था। हालांकि, पर्यावरण और तीव्र एक्सपोजर भी इस प्रोटोकॉल के साथ मॉडलिंग किया जा सकता है ।
यह काम प्रतिमान को चुनौती देता है कि कुलपति (व्यावसायिक और पर्यावरण) की वर्तमान एक्सपोजर सीमाएं सुरक्षित हैं। दरअसल, हालांकि कुलपति के लिए वर्तमान OSHA एक्सपोजर सीमा 1 पीपीएम है, इस मॉडल ने साबित कर दिया है कि इस सीमा से नीचे वीसी की सांद्रता चूहों में एचएफडी की वजह से जिगर की चोट को बढ़ाने के लिए पर्याप्त है। यह प्रोटोकॉल जांचकर्ताओं को अध्ययन करने और एक उपन्यास विषाक्त एक्सपोजर प्रतिमान और मॉडल ताश की विशेषता की अनुमति देता है।
यह क्रोनिक, कम खुराक कुलपति एक्सपोजर का पहला मॉडल है। पिछले काम में वीसी एक्सपोजर के लिए सरोगेट के रूप में बहुत उच्च बोलस सांद्रता, तीव्र एक्सपोजर या सक्रिय मेटाबोलिट्स का उपयोग किया जाता था। इन दृष्टिकोणों के सभी मानव जोखिम के लिए निष्कर्षों की प्रासंगिकता कम । इसलिए, TASH-NAFLD इंटरैक्शन का यह उपन्यास मॉडल जांचकर्ताओं को निम्न स्तर के कुलपति एक्सपोजर की जटिल बातचीत की जांच करने के लिए आवश्यक मंच प्रदान करता है।
विष-प्रेरित यकृत चोट के इस मॉडल का उपयोग अन्य अस्थिर कार्बनिक यौगिकों के लिए और अन्य बातचीत का अध्ययन करने के लिए भी किया जा सकता है जो यकृत और अन्य अंग प्रणालियों8,22,23को प्रभावित कर सकते हैं। इसके अलावा, इस मॉडल गया है, और आगे किया जा सकता है, हस्तक्षेप चिकित्सा और इस प्रचलित विष24के लिए कार्रवाई के तरीके के गहन यंत्रवादी अध्ययन की जांच करने के लिए इस्तेमाल किया । चूंकि वीसी एक ज्ञात कार्सिनोजन26,27,28है, इस एक्सपोजर प्रतिमान को वीसी-प्रेरित कैंसर के अध्ययन के लिए भी संशोधित किया जा सकता है। वीसी सह-एक्सपोजर द्वारा अल्कोहलिक लिवर रोग जैसी अन्य सह-रुग्णताओं को भी बढ़ाया जा सकता है । इसके अतिरिक्त, विभिन्न प्रकार के वसा का अध्ययन करना रुचि होगी, जैसे पॉलीअनसैचुरेटेड फैट18,29,30,या विभिन्न प्रकार के कार्बोहाइड्रेट31 और इस मॉडल में वीसी के साथ उनके सह-एक्सपोजर। दरअसल, इन कारकों के सभी जिगर की चोट के विकास पर अंतर प्रभाव है और कुलपति प्रेरित hepatic रोग में एक भूमिका निभा सकता है जाना जाता है ।
अंत में, यह पर्यावरण विषाक्त प्रेरित जिगर की चोट का एक उपन्यास साँस लेना मॉडल है और पुरानी, निम्न स्तर के कुलपति जोखिम के लिए एक जोखिम प्रतिमान स्थापित करता है । इस मॉडल में उपयोग की जाने वाली वीसी की एकाग्रता अपने आप में उप-हेपेटोटॉक्सिक है, जबकि यह चूहों में एक अन्य कारक (एचएफडी) के कारण होने वाली यकृत चोट को बढ़ाती है। यह मॉडल जांचकर्ताओं को पुरानी कुलपति विषाक्तता के लिए तंत्र और हस्तक्षेप का अध्ययन करने की अनुमति देगा और उजागर मानव विषयों को देख रहे अनुवादात्मक अध्ययनों के लिए उपयोगी हो सकता है और एक्सपोजर के लिए उच्चतम जोखिम पर।
The authors have nothing to disclose.
इस अध्ययन को जूलियन बियर को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (K01 DK096042 और R03 DK107912) से पुरस्कारों द्वारा वित्त पोषित किया गया था। अनुसंधान को अनुदान संख्या P20GM113226 और राष्ट्रीय शराब के दुरुपयोग और शराब पर संस्थान के तहत राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान के राष्ट्रीय सामान्य चिकित्सा विज्ञान संस्थान से एक संस्थागत विकास पुरस्कार (IDeA) द्वारा भी समर्थित किया गया था पुरस्कार संख्या P50AA024337 के तहत स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थान। सामग्री पूरी तरह से लेखकों की जिंमेदारी है और जरूरी स्वास्थ्य के राष्ट्रीय संस्थानों के आधिकारिक विचारों का प्रतिनिधित्व नहीं करता है ।
ALT/AST reagents | Thermo Fisher | TR70121, TR71121 | |
C57Bl/6J mice | The Jackson Laboratory | 000664 | Animal studies must conform to all relevant ethics and animal welfare regulations and must be reviewed and approved by the appropriate governmental and institutional animal care and use committees. Since this is a chronic study, we recommend using male or female mice 4-6 weeks of age. |
CO2 Monitor | IEStechno | Ex-Sens | |
Eosin | Sigma | E6003 | |
Hematoxylin | Sigma | HHS16 | |
Inhalation exposure chamber system | IEStechno | GasExpo | The inhalation exposure chamber system includes custom software, interface and controller hubs |
Saturated fat (13%) control diet | Teklad Diets | TD.120336 | |
Saturated fat (42%) diet | Teklad Diets | TD.07511 | |
Sodium citrate | Sigma | 71497 | |
Vinyl Chloride | MATHESON TRI-GAS | Series 3590-CGA* | Handle gas with caution |