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沙尘暴颗粒对肺癌细胞的影响
  •   大量的流行病学研究表明,大量的气溶胶颗粒与每天的死亡人数和住院次数有关,这很可能是由于呼吸系统疾病和心血管疾病引起的。据研究气溶胶颗粒造成了全球约1.4%的死亡。
       沙尘暴是最常见的天然气溶胶颗粒来源之一。强烈的沙尘暴可能持续数小时到数天。沙尘暴粒子可以在距离其源头数千公里的范围内传输颗粒物质,污染物和潜在的过敏原,并被证明可以到达远离源头的位置。例如,来自西非的灰尘可以穿越大西洋到达美国。在沙尘暴事件中,颗粒物浓度经常超过世界卫生组织健康建议的每日气溶胶颗粒10阈值和气溶胶颗粒2.5。吸入后,颗粒将根据其大小停留在呼吸道中。通常,沙尘暴事件的特征是大于2.5μm的高浓度粗颗粒。但是,沙尘暴也包含了较高浓度的较小颗粒。例如,在出国看病服务机构之前的工作中,与非沙尘暴天相比,出国看病服务机构在以色列的沙尘暴中发现了更高浓度的小颗粒。
       人们越来越关注灰尘颗粒对人体健康的影响。进入肺部的灰尘颗粒可能会造成局部损害,以及随后在身体其他部位的全身性损害。残留数小时至数天的灰尘颗粒不仅会增加呼吸系统疾病的发生率,还会引起其他疾病,例如心血管疾病,中风,结膜炎,皮肤过敏,脑膜炎球菌性脑膜炎和谷热,在极少数情况下甚至可能导致死亡。尘埃粒子渗透导致健康问题的机制仍不完全清楚。
       人的肺部具有多种防御机制,以应对因暴露于高尘埃浓度而产生的大量颗粒。例如,吞噬作用是通过肺泡巨噬细胞和上皮细胞从肺中清除灰尘颗粒的重要机制。尽管肺可以有效地处理大量颗粒,但是这些防御机制通常会被大量颗粒或颗粒固有的毒性所淹没。超过一定的颗粒浓度,细胞吞噬能力降低;细胞变得超负荷,并停止吞噬颗粒。肺泡巨噬细胞和上皮细胞对颗粒的吞噬作用可导致促炎性细胞因子的产生和释放增加。反过来,这可能导致哮喘发作,呼吸综合征和心血管事件。在患有肺功能受损的患者中,例如粘膜纤毛清除不良或免疫功能异常,即使是很小的颗粒负荷也足以对肺产生有害影响。
       先前的体外研究评估了尘埃颗粒对人和小鼠细胞的作用。这些研究集中在灰尘颗粒如何影响细胞活力上,用暴露于特定粉尘浓度后死亡的细胞百分比来表示。研究还表明,尘埃浓度的增加会导致细胞活力的降低。最近的研究检查了灰尘颗粒对活细胞的影响,发现灰尘浓度的增加会抑制细胞增殖。请注意,这些研究检查了单个时间点和大量细胞中尘埃的暴露,掩盖了单个细胞和细胞中细胞生长和死亡的动态。细胞之间的异质性。
       在这项工作中,出国看病服务机构在单个细胞水平上检查了尘埃颗粒对活人肺上皮细胞的影响。出国看病服务机构使用活细胞成像来收集对灰尘响应的单个细胞的定量测量。出国看病服务机构研究了细胞死亡与被细胞吞噬的颗粒数量之间的关系,以及灰尘对细胞生长和细胞死亡的影响。出国看病服务机构的研究揭示了以前通过平均细胞数量或通过观察暴露于灰尘后的一些快照掩盖的细胞行为。
       出国看病服务机构开发了一种活细胞成像系统,以确定随时间推移灰尘颗粒对单个细胞的影响。在添加灰尘之前,出国看病服务机构对细胞成像了3小时。然后,出国看病服务机构将细胞暴露在尘埃中,并成像48小时。出国看病服务机构开发了一种半自动跟踪方法来跟踪细胞并量化其生长和命运。出国看病服务机构发现,响应于25μg/ml的粉尘协同作用,有22%的细胞死亡,其余细胞存活。出国看病服务机构注意到许多细胞直接接触灰尘颗粒,因此出国看病服务机构研究了局部暴露于灰尘颗粒是否与细胞死亡的发作有关。显示了出国看病服务机构实验测量期间不同时间的一个电池示例:在添加灰尘之前,在添加灰尘之后几个小时,在电池上显示了三个粒子;细胞分裂后,在两个姐妹细胞上显示出灰尘颗粒。出国看病服务机构计算了这些颗粒在细胞上的总时间和每个细胞相互作用的颗粒数。出国看病服务机构计算并比较了50个在粉尘处理中幸存的细胞和50个因粉尘而死亡的细胞的时间。出国看病服务机构发现,与活细胞相比,死细胞显示出更长征象。出国看病服务机构注意到细胞也物理伸出来吞噬粒子,因此,出国看病服务机构确定了细胞命运与随时间被细胞吞噬的颗粒数量之间的关系。出国看病服务机构发现,在添加灰尘后的最初2小时内,大多数灰尘颗粒被细胞吞噬,并且与存活细胞相比,死细胞在这2小时内吞噬的颗粒数量更高。在整个48小时内,这两个种群继续吞噬颗粒,死细胞和活细胞之间没有显着差异。总体而言,出国看病服务机构的结果表明,与存活的细胞相比,死细胞在暴露于灰尘后的前2小时内会更长时间接触灰尘分词并吞噬更多的分词,这表明局部暴露于灰尘会增加细胞死亡的可能性。
       已知接触灰尘颗粒会影响细胞的生存能力。以前的研究通过关注细胞群体并在单个固定时间点通常在24小时或48小时上对数千个细胞进行定量灰尘暴露后。在这项工作中,出国看病服务机构使用实时成像来跟踪随时间变化的各个细胞,以应对各种尘埃浓度。这项技术使出国看病服务机构能够研究细胞死亡的时间和机制,以及灰尘对细胞周期长度和增殖的影响。出国看病服务机构工作的一个观察结果是,即使在高浓度粉尘下,粉尘处理后的前12小时死细胞也很少。这个时间差可以解释一些流行病学研究的发现,这些研究表明沙尘暴后一两天急诊室就诊人数增加了。
       吞噬作用是从肺中清除灰尘颗粒的重要机制。先前的研究观察到细胞吞噬颗粒的能力。在细胞表面,细胞核区域以及细胞基端附近观察到了颗粒簇。在这里,出国看病服务机构实时量化了尘埃粒子的吞噬并将其与细胞死亡联系起来。出国看病服务机构的结果表明,大多数颗粒吞噬发生在暴露于灰尘的最初2小时内。表现出快速吞噬作用。出国看病服务机构的工作还表明,在出国看病服务机构的实验测量的整个过程中,粉尘颗粒的吞没仍在继续。
       出国看病服务机构的工作揭示了尘埃浓度与细胞死亡之间的复杂关系。以前的研究,看细胞活力,提出了单调关系。在这里,出国看病服务机构专门研究了细胞死亡,发现尘埃浓度与死细胞分数之间存在非单调关系。根据出国看病服务机构对细胞周期和生长的测量结果,出国看病服务机构认为高粉尘浓度下细胞死亡的减少可以通过诱导细胞周期停滞来解释,从而抑制细胞死亡。
       使用出国看病服务机构的实时单细胞成像系统,出国看病服务机构发现细胞死亡是坏死和凋亡的混合物。在低尘埃浓度下,凋亡是死亡的主要机制,并随着尘埃浓度的增加而减少,而随着尘埃浓度的增加,坏死增加。一般认为凋亡细胞在免疫学上是沉默的,不会引起炎症,而坏死细胞将其细胞内含物释放到周围的细胞外空间并引发炎症反应。坏死标记的水平模仿了坏死的模式,随着粉尘浓度的增加而逐渐增加。相反,这水平随粉尘浓度的升高而增加,最高至100–250μg/ml,然后在较高浓度时降低,与总体死亡趋势相似。对于其他颗粒类型和浓度以及不同细胞系,已经观察到IL-8的这种非单调性。因此,其非单调性是两种机制的混合,其水平模拟了在各种粉尘浓度下观察到的细胞死亡比例。
       在过去的十年中,沙漠尘暴中的矿物尘埃颗粒受到了广泛关注。尽管来自受灾地区的流行病学研究表明沙漠尘埃可能对健康产生影响,但证据仍然不清楚,因为先前的报告在各个研究和不同地理区域的结果不一致。此外,尘埃粒子渗透导致健康隐含的生物学机制仍不清楚。出国看病服务机构相信,随着单细胞方法的进一步使用,出国看病服务机构将能够更好地了解暴露于沙漠尘暴中的颗粒物与健康相关的后果。
       在这项工作中,出国看病服务机构研究了一种特定的粉尘颗粒类型。不同类型和大小的灰尘颗粒可能会对细胞产生不同的影响,包括它们对增殖,死亡机制和促炎性细胞因子的影响。另外,出国看病服务机构在这里集中于肺癌细胞系A549。虽然该品系已在许多肺部研究中广泛使用,并已被证明是肺泡上皮原代或干细胞的合适替代品和模仿了二型原发性肺泡细胞的主要功能,尚不清楚其他癌细胞或健康细胞系是否会表现出相似或不同的行为,这将是这项工作的有趣后续。出国看病服务机构的研究提出了许多其他问题。如何确定细胞是否会因凋亡或坏死而死亡?为什么人类细胞吞噬尘埃颗粒?什么分子机制将尘埃吞噬作用与细胞死亡联系起来?使用实时单细胞成像方法与特定信号通路的报道者一起对于开始解决这些问题至关重要,以便对尘埃颗粒与细胞结果之间的关系有更好的了解。
       这项工作定量研究了沙尘暴颗粒对人上皮细胞的作用及其在单个细胞水平上的相互作用。活细胞成像使出国看病服务机构能够监测细胞的数量和分裂时间,以及响应于广泛尘埃浓度的细胞死亡的时间和机制。出国看病服务机构的发现表明,粉尘协同作用对细胞结局具有很大的细胞间差异性;一些细胞存活下来,而另一些细胞死亡,即使在相同的粉尘浓度下也是如此。出国看病服务机构还得出结论,局部暴露于灰尘会增加细胞死亡的可能性,因为与存活的细胞相比,死亡的细胞与灰尘颗粒相互作用的时间更长,并且吞噬了更多的灰尘颗粒。一般来说,出国看病服务机构得出的结论是,较高的粉尘浓度会抑制细胞增殖并降低活力。但是,对细胞死亡的影响不是单调的。使用细胞形态学,免疫印迹和促炎细胞因子的分析,出国看病服务机构确定低粉尘浓度下细胞凋亡占主导,而较高粉尘浓度下坏死细胞则占主导。出国看病服务机构的研究与以前的研究一致,研究表明灰尘会降低细胞活力,同时提供定量和高分辨率的时间和单个细胞水平图像,以更好地了解降低活力的机理在特定的粉尘浓度下运行。出国看病服务机构确定低粉尘浓度下细胞凋亡占主导,而较高粉尘浓度下坏死细胞则占主导。出国看病服务机构的研究与以前的研究一致,研究表明灰尘会降低细胞活力,同时提供定量和高分辨率的时间和单个细胞水平图像,以更好地了解降低活力的机理在特定的粉尘浓度下运行。出国看病服务机构确定低粉尘浓度下细胞凋亡占主导,而较高粉尘浓度下坏死细胞则占主导。出国看病服务机构的研究与以前的研究一致,研究表明灰尘会降低细胞活力,同时提供定量和高分辨率的时间和单个细胞水平图像,以更好地了解降低活力的机理在特定的粉尘浓度下运行。
 
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海外医疗在国外发展较为成熟,比如在欧美等医疗技术发达国家,很多医院都设有国际病人办公室并配备多语种医学专业翻译人员,就医流程和模式都已相对成熟。在国内,海外医疗虽然还属于新兴行业,但发展势头迅猛,发展潜力巨大,市场前景广阔。
   从中国经济发展水平和消费能力预测,未来10年时间,海外医疗市场及其相关产业的市场的巨大潜力,有可能超过数百亿美元。

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