文摘
受伤在武装冲突经常导致嵌入金属碎片。标准手术指导建议离开嵌入式碎片的地方除了在某些情况下,为了避免潜在的发病率,通常会带来广泛的手术。然而,技术进步在武器系统和叛乱的使用简易爆炸装置现在意味着几乎任何金属中可以找到这些类型的伤口。不幸的是,在许多情况下,嵌入金属的长期毒理学性质尚不可知,更为复杂的治疗决策。由于担心嵌入金属碎片伤害,美国国防部和退伍军人事务部门开发了一系列的“金属的担忧”,这些类型的损伤。在这项研究中,我们选择了八这些金属包括钨、镍、钴、铁、铜、铝、铅、和贫铀调查长期健康影响使用啮齿动物模型在我们学院学习嵌入式开发的碎片伤害。在这份报告中,我们表明,金属外科植入实验鼠的腓肠肌肌肉来模拟一个弹片伤诱导多种细胞因子包括干扰素-γ、il - 4、IL-5、il - 6、il - 10和IL-13。肿瘤坏死因子-α和KC / GRO没有影响,il - 1β低于检测极限。血清c反应蛋白水平也受到了影响,增加一些金属和减少与他人。TBARS化验,脂质过氧化作用的评估,表明植入的铝和铅增加血清中脂质过氧化反应的标记。总的来说,结果表明,血清细胞因子水平,以及其他的氧化损伤指标,可能有助于识别嵌入金属的潜在不利健康的影响。
1。介绍
金属可以内化通过几个路线包括摄入和吸入和伤口。吸入,摄入对健康的影响已经被充分研究过的金属;但是,嵌入的金属碎片的影响得到了更少的关注。原因之一是长期假设嵌入金属,特别是那些从战争创伤,是生物惰性1]。偶尔在科学文献中报道描述金属碎片伤口的健康影响在战斗中遭受了多年前提出,这并非总是如此2- - - - - -8]。因为发病率过度手术会带来的风险,标准手术指导离开嵌入式碎片到位,除非他们方便的或可能存在危及生命的健康问题在未来9]。装甲保护的技术改进和进步在战场上医学现在意味着伤害,曾经现在固有的致命的生存能力。然而,这导致一群个人,现在保留的金属碎片可能他们的生活。问题是明确的程度由美国国防部估计,有超过40000名美国军事人员和保留金属碎片由于他们的服务在伊拉克和阿富汗的冲突10]。在许多情况下,这些金属的毒性和致癌性质还不为人知。因此,美国国防部(DoD)和退伍军人事务部(DVA)开发了一系列的military-relevant“金属的关切”对嵌入式金属碎片(11,12)与嵌入式识别这些人的目的片段,金属或金属保留,他们的后续长期的卫生保健。
不利健康的影响由于嵌入金属并不局限于战争伤害。刊登病例报告也描述了工伤嵌入金属碎片从割草机和电锯叶片,随着时间的推移导致肉芽肿形成(13,14]。医疗和假体植入失败的设备(如人工膝盖和金属对金属介面人工髋关节髋关节置换也偶尔会导致健康问题(15,16]。通常,需要额外的手术替换设备尽管有情况下,设备故障导致了病人的死亡(17]。
能够识别即将健康风险由于嵌入金属是有限的。正如上面的引用,大部分的不良健康效应引起的嵌入金属从战场上的伤口被认为只有当肿瘤或肉芽肿形成。一个潜在的不良健康结果的协议可以尽早确定治疗方案,包括更广泛的手术切除嵌入式片段,可能开始会是有用的。虽然生物标志物的不良健康问题没有彻底调查关于嵌入式military-relevant金属的金属碎片,有许多文献报道氧化应激诱导细胞因子及指标的患者植入医疗设备失败,最值得注意的是,金属对金属介面人工髋关节髋关节置换。例如,克里斯琴森等人报道了细胞因子的无菌性松动患者髋关节置换的18]。在他们的研究中,促炎细胞因子il - 1β2、引发干扰素-γ和肿瘤坏死因子-α显著增加,抗炎细胞因子,il - 10。也见过类似的结果metal-on-polyethylene髋关节置换患者,以及那些全膝关节置换(19,20.]。细胞因子表达的变化和氧化损伤诱导的DNA,脂类,蛋白质也出现在金属接触通过吸入(21]。总的来说,这些结果表明,电池的评估、细胞因子水平和氧化损伤标记,可能是有用的在早期检测嵌入式military-relevant金属碎片引起的不良变化。
使用啮齿动物模型在我们研究所研究嵌入式金属碎片对健康的影响,我们调查的影响8金属从国防部和DVA列表中选择“关注”金属对细胞因子水平和血清中氧化应激指标的实验室老鼠植入金属长达12个月。这项研究是一个较大的一部分共同努力与美国退伍军人事务医学中心在巴尔的摩,马里兰州,马里兰大学医学院和肯塔基大学的研究的潜在健康影响我们的啮齿动物模型中嵌入金属与扩大人类研究与军事服务人员保留金属碎片。
2。材料和方法
2.1。动物和畜牧业
武装部队放射生物学研究所(AFRRI)机构动物保健和使用委员会(IACUC)批准所有动物使用之前初始化协议号码2016-05-006。所有程序都是符合的指导实验室动物保健和使用的(22)的评估和认证协会实验室动物保健——(AAALAC)认证机构。二百八十八名男性Sprague-Dawley (鼠形)老鼠,大约30天,体重75 - 100克,是获得Envigo(208屏障,弗雷德里克,医学博士,美国)。到达动物园后,动物被允许适应至少两个星期。整个研究老鼠pair-housed塑料microisolator笼子过滤器顶部。Teklab Sani-Chips (Envigo)被用作床上用品和改变了每周2 - 3次。植物园房间维护 湿度30 - 70%。12:12 h:黑暗周期保持灯在0600日圆。标准啮齿动物食物喂养的老鼠(8604年Teklad全球啮齿动物的饮食,Envigo)与水可用随意。
2.2。实验设计
我们先前研究所开发的一种啮齿动物模型来研究嵌入式金属碎片,对健康的影响,如那些在弹片伤(23]。在这项研究中,我们使用这个模型来调查八military-relevant金属的影响包括钨(W)、镍(镍),钴(Co)、铁(Fe)、铜(铜)、铝(Al)、铅(Pb)和贫铀(DU)。钽(Ta)被用作控制外科手术所引起的任何变化或由于肌肉的异物的存在。被认为是惰性,钽用于植入假体设备(24- - - - - -26]。早些时候的调查并没有表现出天真和tantalum-implanted老鼠之间的差异(27- - - - - -29日]。因此,老鼠的总数可以减少所需的研究和到达指南(30.]。老鼠被随机分配到九个金属植入组织之一 每个金属。金属组,手术是在4种不同的组进行:1、3、6或12个月(即postimplantation手术。,从植入“时间”)。288大鼠( )被用于这项研究。
2.3。金属球
金属颗粒植入是来自阿尔法蛇丘(美国马病房山)除了从喷气式飞机购买军火的DU(美国TN的琼斯博罗)。球都是圆柱体直径1毫米×2毫米的长度。植入前,球被清洗和化学消毒如前所述31日]。
2.4。金属颗粒植入手术
金属颗粒是外科手术植入双边在大鼠腓肠肌肌肉如前所述[32,33]。简单,动物最初使用异氟烷麻醉(美国百特医疗、迪尔菲尔德,IL)感应室。麻醉是维护整个手术期使用鼻锥清道夫/夺回系统。手术部位剪,用70%异丙醇擦洗,清洗与betadine(美国普渡大学医药资讯,斯坦福,CT)。手术前预防性剂量丁丙诺啡(0.05 - -0.1毫克/公斤,南卡罗来纳州。利洁时,科尔曼、船体、英国)管理作为止痛剂。动物识别的目的,两个方法了。一个小的应答器(电子实验室动物监测系统、Bio-Medic数据系统、德,德,美国)在middorsal胸皮下注射区域。转发器是编程的一个独特的动物识别号码,可以用低功率无线电频率扫描仪读取。一只耳朵穿孔系统作为第二个备份识别系统的应答器失败。使用无菌技术,颗粒植入一个小切口约5毫米的长度是通过每个后腿的皮肤暴露腓肠肌肌。 Each gastrocnemius muscle was implanted with two sterile pellets spaced approximately 1.5 mm apart on the lateral side of the muscle by placing the sterile pellet in a 16-gauge needle. Using a specially designed plunger placed inside the needle, the needle was inserted into the gastrocnemius and the plunger depressed forcing the pellet into the muscle. Tissue adhesive (VetBond; 3M Corporation, St. Paul, MN, USA) was used to seal the incision. After surgery, rats were closely monitored until ambulatory. The surgery sites were examined daily for two weeks to assess for signs of inflammation, infection, and local metal toxicity and, after that time, weekly for the duration of the study.
2.5。安乐死和样品收集
到达他们的实验端点或由IACUC批准的指导方针表示时,老鼠深入使用异氟烷麻醉和血液收集血液分析以及血清隔离。血液采集后,老鼠被放血人道安乐死在深异氟烷和验证性气胸按照美国兽医协会的指导方针34]。完成总进行病理检查,收集各种各样的组织为进一步检查被描述在早些时候出版物32,33]。
2.6。血清的制备
血液收集血清分离器管(becton dickinson,富兰克林湖,新泽西,美国),和管子倒5次,然后被允许坐在安静的在室温下30分钟。管是离心机 在室温下10分钟。血清整除为1.5毫升离心管和储存在-80°C到分析。
2.7。血清炎性标志物
干扰素(IFN)的血清水平γ白介素- 1 (IL)β、il - 4、IL-5 il - 6, KC / GRO, il - 10, IL-13,和肿瘤坏死因子(TNF)α测定使用大鼠血清促炎的职能包括装备从规模内消旋发现(工具包# K15059D,罗克维尔市,医学博士,美国)。技术使用一个特殊的electrode-containing 96孔板涂上适当的捕获抗体结合感兴趣的分析物。检测抗体的共轭专有化学发光标记允许目标蛋白质的定量使用内消旋规模发现SQ120 QuickPlex读者。仪器的电极电压适用于板导致发光标记检测抗体。光的强度提供了一种定量测量分析物的血清样本,与浓度由比较使用内消旋标准曲线范围内发现工作台软件。报告的检测下限的过程如下:干扰素-γ:0.65 pg / ml;il - 1β:4.26 pg / ml;il - 4: 0.52 pg / ml;IL-5: 12.8 pg / ml;il - 6: 3.16 pg / ml;KC / GRO: 0.77 pg / ml;il - 10: 1.42 pg / ml;IL-13: 0.96 pg / ml;和肿瘤坏死因子-α:0.23 pg / ml。
2.8。c反应蛋白测定
使用大鼠血清c反应蛋白水平测定c反应蛋白酶联免疫试剂盒(工具包# ab108827 Abcam,剑桥,妈,美国)。简单地说,血清样本稀释至1:60000稀释剂提供的样品与装备。样品和标准(50μ信用证)被添加到96 - antibody-coated板和孵化在室温下用颤抖(250 rpm,孵化酶标瓶VWR,二,PA,美国)2 h。洗后,增加了生物素化的探测器抗体和孵化持续了1 h在室温下用颤抖(250 rpm)。然后洗板,添加streptavidin-peroxidase共轭,板被孵化20分钟在室温下用颤抖的250 rpm。后停止反应,立即板是使用板读者阅读450海里(BioTek协同模型H1M Multimodal板读者与GEN5软件,BioTek仪器,Winooski, VT,美国)。c反应蛋白的浓度的样品是由比较样品的吸光度读数与标准曲线。试验的检测下限0.25 ng / ml。
2.9。硫代巴比土酸活性物质(TBARS)测定
脂质过氧化作用是监控使用硫代巴比土酸活性物质(TBARS)从开曼群岛化学分析工具(工具# 700870,安阿伯市,美国)。TBARS分析措施的丙二醛(MDA),一种天然的脂质过氧化的产物,通过反应样品中硫代巴比土酸(稍后通知)。MDA-TBA加合物可以检测到colorimetrically或fluorometrically。简单地说,100年μl(样品或标准将被放置在一个1.5毫升离心管;100年μl 10%的三氯乙酸添加800紧随其后μl“颜色试剂”(稍后通知在乙酸/氢氧化钠、提供设备)。涡流后,管被放置在一个95°C加热块60分钟,然后放在冰浴10分钟。管是离心机 10分钟,200年μl产生的上层清液,在复制、删除和放置在一个黑色板进行荧光分析。BioTek协同模型H1M Multimodal板读者使用的激发波长532 nm和发射波长585 nm)评估MDA-TBA加合物的浓度在标准和样品。的下限检测化验的MDA是0.01μM。
2.10。高级氧化蛋白产物(AOPP)测定
血清样本分析先进氧化蛋白质产品使用OxiSelect AOPP分析工具(工具# sta - 318细胞生物学实验室,Inc .,圣地亚哥,美国)。血清样本稀释1:20测定稀释剂包含在工具包,和200年μl的准备样品添加每一个96孔板。氯胺反应引发剂,提供的装备,被添加到每个好,板在室温下培养5分钟用颤抖(250 rpm)。反应被终止,板在340 nm使用BioTek协同模型H1M Multimodal板读者。血清样本中的AOPP浓度由标准曲线比较使用chloramine-T准备。降低检测极限大约是1.25μM。
2.11。谷胱甘肽测定
收集血清样本中的谷胱甘肽含量测定用DetectX谷胱甘肽荧光检测工具(工具# K006,阿伯化验,安阿伯市,美国)。最初,血清样本稀释同等体积的冰冷的5% 5-sulfo-salicylic酸(目录# S2130,σ化工有限公司,圣路易斯,密苏里州,美国),在冰上10分钟。样本离心10分钟 之后,30μl的上层清液小心地删除,添加一个新的离心管,和稀释分析工具包中提供的缓冲区。最后的样品稀释是1:25。稀释样品和标准被添加到板在50岁μ其次是25 l /好μl (ThioStar™稀释剂提供的工具包。在室温下15分钟孵化后,荧光是阅读使用BioTek协同模型H1M Multimodal板与激发读者在370 nm和发射在510 nm)。这是免费的谷胱甘肽浓度。后添加kit-provided反应混合物(25μl /)和第二个15分钟室温孵育,板再次阅读使用上面描述的条件。这个阅读代表总谷胱甘肽浓度。报告的检测下限是38海里和42海里自由和总谷胱甘肽水平,分别。
2.12。统计分析
化验数据表达的意思与图8独立决定错误显示为平均数标准误差。细胞因子数据给出pg / ml;c反应蛋白的数据μg / ml;和TBARS, AOPP,谷胱甘肽μm .双向方差分析进行统计分析的数据利用植入物的植入金属和时间的变量随后Sidak多个对比测试,每个金属植入组植入一段时间内比较回相应的Ta-implanted组值。分析使用GraphPad棱镜软件(美国版本9.2.0,拉霍亚,CA)。在所有情况下,值< 0.05被认为是重要的。
3所示。结果
收集大鼠血清中细胞因子含量测定用内消旋规模发现鼠炎性标记工具。细胞因子评估包括干扰素-γ,il - 1β、il - 4、IL-5 il - 6, KC / GRO IL-13, TNF - il - 10α。血清il - 1β水平一直低于所有金属植入组的检测极限,因此没有给出。图1显示了干扰素-水平γ在血清中获得大鼠植入金属1、3、6和12个月。总的来说,干扰素,γ水平最高的1年期队列与铜、铝、和Pb组明显高于IFN -γ比控制水平。相反,1年期DU队列的干扰素γ血清水平显著低于对照组。在3个月postimplantation,血清干扰素-γ水平也明显高于镍,有限公司,和菲团体以及仍在显著升高铜,铝,铅组。在3个月,杜水平组比在控制没有什么不同。通过6个月postimplantation,只有金属组明显高于干扰素-γ血清铁队列。类似的情况是观察到12个月postimplantation只有铁和铜组明显高于血清干扰素-γ比控制水平。
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血清il - 4水平在四个时间点如图2。在1个月postimplantation,只有Pb和杜组明显不同于控制,用Pb杜高和低。在3个月postimplantation, DU队列没有不同于控制尽管Pb组仍高,加入了镍、铜、和基地组织。到6个月postimplantation,倪已经回到控制水平,而铜、铝,铅仍显著升高,血清il - 4水平铁和杜集团也显示出血清il - 4的水平升高。由12个月postimplantation il - 4水平仍高铁和铜组。有限群也表现出明显高于血清il - 4水平控制,但艾尔和Pb组明显低于对照组,而杜队列没有明显不同的控制。
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metal-implanted组血清IL-5水平没有显著差异,1 - 3 -,6个月的时间点(图3)。,然而,在12个月内postimplantation有限公司铁和铜组都明显高于血清水平相比IL-5的控制。
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图4显示了metal-implanted大鼠血清中il - 6水平。在1个月,铜组明显高于和杜组显著低于对照组。通过3个月,两组没有不同的控制,但公司,艾尔和Pb组显示血清il - 6水平明显高于控制。在6个月postimplantation,艾尔和Pb组仍然升高,也加入了铜和杜团体,而公司集团并不是不同的控制。铜集团仍显著升高在12个月的时间点是W,有限公司和铁组。Pb和杜组血清il - 6水平没有显著不同的控制,而水平明显降低。
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从metal-implanted大鼠血清il - 10水平在图所示5。1月postimplantation,没有明显差异的控制除了DU组显著降低。然而,在三个月postimplantation时间点,所有金属组显示明显高于血清il - 10水平与控制相比,除了W集团。所有金属组在12个月postimplantation时间点明显不同的控制与W,有限公司铁、铜显著高于铝,铅,DU显著降低。
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图6表明血清IL-13水平metal-implanted老鼠。没有观察到显著差异月postimplantation时间点,只有杜组明显低于控制在3个月的时间点。然而,通过6个月postimplantation,铜、铝、铅、和杜组显示水平显著升高血清IL-13相比控制。通过12个月postimplantation,这些四组都没有不同的控制(铜、DU)或显著降低(铝、铅)。相反,W和公司团体证明在这个时间点血清IL-13水平显著升高。
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血清水平的KC / GRO和TNF -α在metal-implanted老鼠数据所示7和8,分别。无显著差异的控制被认为在任何金属组KC / GRO在任何时间点,而只有12个月Al组显著不同的控制对血清TNF -α的水平。
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图9显示了metal-implanted组血清c反应蛋白水平。只有杜月和三个月期镍和铁组表现出血清c反应蛋白水平明显高于对照组。然而,12个月postimplantation Al、Pb和杜组显著降低血清c反应蛋白和控制。事实上,这些组的血清c反应蛋白水平往往随着时间的推移而下降的水平在其他metal-implanted人群倾向于上升的动物。
TBARS分析是作为脂质过氧化指标用于这项研究。见图10,在大多数的组,脂质过氧化作用随着时间的推移逐步上升;然而,只有12个月Al和Pb组统计大于控制。有点令人吃惊的是,之前TBARS增加观察到12个月,6个月水平的铁、铜、铝、铅、和杜组显著低于在控制在同一时间点。
蛋白质氧化损伤评估与先进的氧化蛋白质产品试验结果如图11。类似被认为与脂质过氧化作用、蛋白质氧化通常增加在所有组随着时间的推移,唯一的例外是12个月DU组明显低于控制。
根据植入金属对脂质过氧化的影响血清中的产品,我们也测量血清中的总谷胱甘肽水平来确定金属植入任何抗氧化能力的影响。见图12,有任何金属植入组之间没有显著差异和控制在任何时间点的评估。
4所示。讨论
识别潜在的能力造成不良的健康影响嵌入金属在体内是一个面积增加紧迫感。估计有40000名美国军事人员的保留金属碎片在伊拉克和阿富汗的冲突,以及无数的平民伤亡,能力检测早期变化由于嵌入金属是启动的关键提示医疗干预策略,包括更广泛的手术切除嵌入金属如果必要的。作为我们的一部分multi-institute研究对健康影响的嵌入式片段,我们报告我们的调查在细胞因子和氧化损伤的血清标志物实验室老鼠植入military-relevant金属颗粒。我们以前报道,除了横纹肌肉瘤形成Ni -和Co-implanted组,没有观察到metal-induced损伤组织病理学检查在有执照的腓肠肌兽医病理学家(35]。横纹肌肉瘤感应通过嵌入镍颗粒需要12个月的早期安乐死倪队列基于IACUC标准而形成肿瘤Co-implanted老鼠没有达到这种程度的严重性等早期没有被实施安乐死。另一个意想不到的发现之前报道的迁移和驱逐铜颗粒通过皮肤在腓肠肌植入(3个月后不久35]。再次,通过组织病理学评估没有观察到明显的肌肉损伤。结果,我们决定是否有兴趣血清氧化应激的标记和/或损害可能表示潜在的不良健康影响。
细胞因子是低分子量,非结构蛋白分泌细胞和调节炎症和免疫有重要作用。尽管有报道的文献调查的失败后细胞因子水平的膝盖和髋关节置换18- - - - - -20.,36- - - - - -38)以及急性肌肉损伤的结果(39,40),没有报告扰动血清细胞因子水平的嵌入式金属碎片如在武装冲突。在这项研究中,我们评估了多种生物标志物的血清水平与炎症的感应和分辨率。一些细胞因子测量显示metal-implanted动物没有区别和控制。例如,il - 1β在几乎所有情况下低于水平检测极限的测定方法。其他标记,如KC / GRO,显示控制和metal-implanted老鼠之间没有统计学差异。此外,血清TNF -α水平只有12个月基地群显著降低,在没有其他统计上显著的差异。然而,在许多其他的细胞因子有显著差异。
干扰素-γ有力的巨噬细胞激活剂,显著升高的血清的大部分metal-implanted老鼠特别在3个月的时间点。在大多数情况下,恢复到正常水平,但在铁和铜军团,他们为长期居高不下。铁和铜可以催化Fenton和Haber-Weiss反应(41,42)产生活性氧可能发挥作用在增强海拔干扰素-γ,但这一假设需要进一步调查。
血清IL-5水平显著高于公司,铁和铜军团,但只有在12个月postimplantation组。IL-5已被证明是提高患者滑液从失败的公司/ Cr / Mo金属对金属介面人工髋关节髋置换(36]。IL-5有多种角色b细胞分化是最突出的。IL-5水平也升高血清从Ni-allergic个人43];然而,植入镍颗粒IL-5水平没有影响大鼠的血清。
归类为促炎细胞因子il - 6。然而,根据实验情况,il - 6已归因于赞成和消炎作用[40,43- - - - - -45]。一些调查人员使用了术语“inflammation-responsive”并不直接诱发炎症和,事实上,能够调节抗炎反应(40,46- - - - - -49]。在我们的模型中,所有的金属植入测试,除了倪,导致显著升高血清il - 6水平通常在3个月postimplantation时间点开始,在一些情况下,血清il - 6水平仍然居高不下在12个月的时间点。
其他细胞因子(il - 4、il - 10和IL-13)调查都被确认为有消炎和肌肉损伤的修复作用40]。这四个细胞因子非常相似的模式在大多数金属植入组明显高于血清水平在3 - 6个月的时间点。等一些金属有限公司、铁、铜、12个月的时间点的水平居高不下而为他人(铝、铅和DU),水平远低于控制减少值。虽然超出了这个项目的范围,它将信息收集时间点扩展到覆盖整个寿命的老鼠因为许多嵌入式弹片的不良健康影响战争的伤口在文献中报道发生损伤后许多年。
综上所述,这些数据表明,即使没有明显的组织病理学损伤,嵌入金属碎片会影响血清细胞因子水平。很多,但不是全部,血清中细胞因子的评估有显著升高。有点奇怪的是,只有干扰素-γ和il - 4明显升高1月postimplantation:干扰素-γ铜铝和il - 4铅。另一方面,大鼠植入DU颗粒显示干扰素-水平显著下降γ、il - 4、il - 6、il - 10和IL-13在早期的时间点后实验分达到更高水平,表明DU抑制细胞因子表达植入后不久,一个未知的机制。
氧化应激时自由基的产生了细胞的抗氧化防御系统。这会导致DNA的氧化损伤、脂质和蛋白质。这次的损坏可能会导致炎症的感应,基因毒性和致癌作用。尽管缺乏信息嵌入的金属碎片,接触金属各种实验系统已被证明导致诱导氧化应激(50- - - - - -53]。尽管许多金属诱导氧化损伤,铜和铁收到的大多数研究,因为他们的内生性质和能力参与Fenton和Haber-Weiss反应(41,42]。铜和铁都被证明产生活性氧和氮物种造成氧化损伤,耗尽细胞的抗氧化防御系统和不利影响细胞维持体内平衡能量的能力(54- - - - - -56]。损耗的细胞抗氧化防御也会导致氧化损伤蛋白,脂质和DNA (57- - - - - -60]。
c反应蛋白是一种肝脏蛋白已被确定为一个生物标志物的低级炎症。以前公布的研究表明,血清c反应蛋白水平与血清铜水平正相关和负与硒水平(61年]。我们没有看到任何重要的铜离子注入对c反应蛋白水平的影响在任何时间点的检查。在3个月postimplantation水平明显高于镍和铁军团。W, Co、铁和铜组,血清c反应蛋白水平倾向于上升的动物。相反,在艾尔,Pb, DU军团,水平呈下降趋势。随着时间的推移,在12个月内postimplantation明显低于那些在控制。
金属已经被证明能够影响脂质过氧化(62年,63年),可以大致分为那些接受redox-cycling反应和那些redox-inactive的主要作用是消耗抗氧化剂谷胱甘肽(64年]。金属在前一类包括铁、铜、和公司,而后者包括镍和铅。使用TBARS分析评估的血清脂质过氧化metal-implanted老鼠,我们发现,脂质过氧化反应通常倾向于增加整个实验周期对所有金属铝和铅12个月组演示控制明显脂质过氧化水平升高,有显著降低的水平在6个月时间点铁、铜、铝、铅、和杜组。虽然铅和铝是redox-inactive,已被证明在各种实验系统增加脂质过氧化作用。在大鼠模型中,口腔接触铅增加血浆脂质过氧化水平和唾液腺(65年]。血液中的铅暴露也诱导脂质过氧化反应,肾脏和肝脏66年)的增加由于减少谷胱甘肽和其他细胞抗氧化防御系统(67年]。艾尔也暴露诱导脂质过氧化反应在各种器官(68年]。在这种情况下,相信艾尔充当prooxidant并促进氧化应激通过超氧化物和内源性Fe-associated机制(69年,70年]。使用淡水蜗牛模型和接触一些重金属,Mnkandla et al。71年]表明,金属暴露可能导致,至少暂时,降低脂质过氧化的上调表达的超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶,酶参与细胞的抗氧化防御系统。很可能会发生类似的情况在我们的研究中增加抗氧化防御系统的6个月时间点之后,损耗或压倒性的防御之后,脂质过氧化反应的增加。调查金属对酶促抗氧化防御系统的表达的影响超出了这个范围提交。然而,在早前的报告中,我们表明,4-hydroxynonenal-modified蛋白质领域的金属颗粒被植入的腓肠肌显著增加在12个月postimplantation铁、铜、铅、DU组织表明一些,但不是全部,嵌入金属可以诱导脂质过氧化反应72年]。因为几个测试金属被认为是“redox-inactive”和能够消耗谷胱甘肽,我们也总血清中谷胱甘肽水平来衡量。谷胱甘肽是最丰富的低分子量硫醇在细胞中起着重要作用的抗氧化剂防御和维护细胞氧化还原状态(73年- - - - - -75年]。特别是,它是一个关键球员的改良metal-induced氧化应激通过维护氧化还原平衡以及螯合金属,导致氧化损伤(76年]。尽管谷胱甘肽在调节metal-induced氧化应激的重要作用,我们没有发现显著差异与任何金属的时间点评估。我们也没有发现任何显著影响金属的氧化受损蛋白质由先进氧化蛋白质产品试验评估。事实上,只有一个值显著不同的控制和12个月DU集团也低于对照组。
5。结论
损伤与嵌入金属碎片是一个不幸的武装冲突的结果。技术进步在武器系统和叛乱简易爆炸装置的使用意味着金属的类型中发现这些伤口几乎是无限的。标准手术指导离开嵌入金属的地方除了在特定条件下为了避免广泛的手术可以带来潜在的发病率。不幸的是,在许多情况下,嵌入金属的长期毒理学性质尚不可知,更为复杂的治疗决策。在这个报告中,我们扩展我们的早期研究调查嵌入式military-relevant金属和对健康的影响表明,嵌入金属可以影响血清细胞因子配置文件。特别是,干扰素-γ、il - 4、IL-5、il - 6、il - 10和IL-13所有证明metal-induced增加。而c反应蛋白和脂质过氧化反应的副产品也受到嵌入金属,没有蛋白质氧化损伤的迹象,谷胱甘肽水平也没有受到影响。综上所述,描述的结果表明,血清细胞因子水平可能是有用的在开发早期发现概要文件来识别潜在的不良健康影响各种嵌入金属。
数据可用性
所有数据支持结果描述中提供的手稿。
伦理批准
所有程序涉及动物(a)进行最大可能的幸福的老鼠,(b) AFRRI机构批准的动物保健和使用委员会(IACUC)开始之前研究的协议下2016-05-006,和(c)执行符合准则指南中规定的实验动物保健和使用实验动物护理评估和认证协会——(AAALAC)认证机构。
信息披露
在这篇文章中表达的观点并没有反映出官方政策或武装部队放射生物学研究所的位置,统一服务大学,国防部、美国政府。
的利益冲突
作者声明没有利益冲突的研究,本文的作者,或出版物。
确认
作者要感谢赖莎马歇尔,安雅球迷,为他们的专长和威廉Danchanko颗粒植入手术,动物福利检查,收集和组织。支持的项目描述格兰特爆炸伤害健康的影响和嵌入式金属碎片(w81xwh - 16 - 2 - 0058)的同行评议的医学研究项目国会直拨医学研究项目(CDMRP)。