Könsskillnader påvisade vid nanopartikel inducerad lungsjukdom hos möss

6 april, 2021

Amerikanska forskare har nyligen visat att det förekommer könsskillnader hos möss vad gäller känslighet för nanopartiklar av nickel. Artikeln publicerades i tidskriften Nanotoxicology och har utnämnts till årets artikel (2020) inom området nanotoxikologi.

Det finns epidemiologiska studier som talar för att män är mer känsliga för akut lunginflammation t ex till följd av en infektion medan kvinnor är känsligare för kronisk lunginflammation som exempelvis astma (Ray JL et al. Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol. 2020;12(2):e1589) (doi: 10.1002/wnan.1589). En möjlig förklaring kan vara att det finns skillnader i immunförsvaret hos män och kvinnor. När det gäller vissa främmande material som t ex asbest så ses en klar överrepresentation av män när det gäller förekomsten av mesoteliom (dvs cancer i mesotelet, det tunna lager av celler som täcker lungorna) men om detta beror på att män har en större tendens att utveckla mesoteliom eller om det har att göra med att exponering för asbest är vanligare i mansdominerade yrken är oklart. Däremot saknas experimentella data när det gäller könsskillnader beträffande nanopartiklar. I den aktuella studien ville man studera detta och man valde nickel nanopartiklar eftersom det är känt att nickel kan skada lungorna.

Forskarna exponerade således honmöss och hanmöss för nanopartiklar av nickel med eller utan en bakteriell komponent nämligen lipopolysackarid eller LPS (även kallat endotoxin). Anledningen till detta är att nanopartiklar sällan eller aldrig är helt sterila när de förekommer utanför ett laboratorium och forskarna ville därför ta reda på om förekomsten av LPS (endotoxin) hade någon inverkan på nanopartiklarnas effekt. Nanopartiklarna var enligt det företag som tillverkat partiklarna omkring 20 nm och när forskarna själva analyserade partiklarna visade det sig att de var 25 nm i diameter men att större agglomerat av nickel nanopartiklar (250-600 nm) också förekom i proverna.

Mössen exponerades enligt två olika protokoll: dels akut (24 timmar, varefter försöket avslutades), dels enligt ett sk sub-kroniskt protokoll där mössen exponerades dag 1, 3, 5, 15, 17, och 19 varpå försöket avslutades dag 24. Den kumulativa dosen av nanopartiklar var identisk med den dos av partiklar som gavs akut dvs lika stor dos men utspritt över en längre tid. Studien visade att hanmöss uppvisade en mera uttalad akut inflammation jämfört med honmöss (dvs ett större inflöde av neutrofila granulocyter i lungorna efter 24 timmar) och man kunde visa att transkriptionsfaktorn STAT3 aktiverades i högre grad hos hanmöss än honmöss. STAT3 är en molekyl som fungerar som en termostat som reglerar immunförsvaret. Vidare fann man att hanmöss uppvisade mer inflammation i luftvägarna vid sub-kronisk (upprepad) exponering för nickel nanopartiklar med ett inflöde av monocyter istället för neutrofiler. Samtidigt kunde man påvisa en nedreglering av STAT1, en skyddsfaktor mot inflammation, hos hanmöss, medan en uppreglering av STAT1 noterades hos honmöss (se figur nedan). Den sub-kroniska effekten hos hanmössen var som mest uttalad när nanopartiklarna kombinerades med LPS medan enbart partiklar eller enbart LPS inte hade samma effekt.

Den aktuella studien belönades nyligen med utmärkelsen ”årets artikel” inom området nanotoxikologi av den amerikanska organisationen Society of Toxicology (SOT). Resultaten är viktiga eftersom de talar för att man bör ta hänsyn till potentiella könsskillnader i nanotoxikologiska studier och att könsskillnader även bör beaktas när det gäller yrkesexponering för nanopartiklar eller andra material som kan tänkas skada lungorna.