Particle and Fibre Toxicology, 2005; 2: 6-6 (más artículos en esta revista)

La combustión de estiércol seco de animales como biocarburante resultados en la generación de partículas finas redox activo

BioMed Central
Ian S Mudway (ian.mudway @ kcl.ac.uk) [1], Sean T Duggan (sean.duggan @ kcl.ac.uk) [1], Chandra Venkataraman () [chabdra@che.iitb.ac.in 2], Gazala Habib (gazala@che.iitb.ac.in) [2], Frank J Kelly (frank.kelly @ kcl.ac.uk) [1], Jonathan Grigg () [jg33@leicester.ac.uk 3]
[1] Biología de pulmón: Ciencias Farmacéuticas de la División de Investigación de la Facultad de Ciencias Biomédicas y de Salud, el King's College de Londres, Franklin-Wilkins Building, 150 Stamford Street, London, SE1 9NH, UK
[2] Departamento de Ingeniería Química, Instituto Indio de Tecnología, Bombay, Powai, Mumbai-400 076, India
[3] División de Salud Infantil, Departamento de Inmunología, Infección e Inmunidad, de la Universidad de Leicester, PO Box 65, Leicester

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Resumen
Antecedentes

La quema de biomasa en el mundo en desarrollo para la calefacción y la cocción de los resultados en las concentraciones de partículas de alta cubierta. La exposición prolongada a la suspensión en el aire de partículas en suspensión (PM) se ha asociado con un aumento de las tasas de las infecciones respiratorias agudas, enfermedad pulmonar obstructiva crónica y el cáncer. En este estudio se determinó la actividad oxidativa de las partículas de la combustión derivados de la biomasa combustible estiércol pastel mediante el examen de su capacidad para agotar los antioxidantes de un modelo humano de las vías respiratorias revestimiento líquido (RTLF). Por comparación, la actividad oxidativa observada se comparó con la de las partículas provenientes de fuentes industriales y de vehículos.

Resultados

La incubación de la tarta de estiércol suspensiones de partículas en el RTLF para 4 h traducido en una pérdida media de ascorbato de 72,1 ± 0,7 y 89,7 ± 2,5% a los 50 y 100 μ g / ml, respectivamente. Glutatión reducido fue agotado por 49,6 ± 4,3 y 63,5 ± 22,4% en las mismas condiciones. La capacidad de estas muestras que agotan ascorbato fue superior a la observada con las partículas de diesel o gasolina, pero comparable a la observada con aceite residual cenizas volantes y considerablemente superior a las tres de control de las partículas en términos de agotamiento de glutatión. Co-incubación con el metal quelante diethylenetriaminepentaacetate inhibido esas pérdidas, mientras que se observó una inhibición mínima con superóxido dismutasa y catalasa tratamiento. La mayoría de la actividad observada parece estar contenida en los extractos acuosos de partículas.

Conclusión

Estos datos demuestran que las partículas procedentes de biomasa tienen considerable actividad oxidativa, atribuible en gran medida a su contenido de metales de transición.

Antecedentes

Aproximadamente dos mil millones de personas en el mundo en desarrollo utilizan combustibles de biomasa, como la madera, residuos de cosechas y estiércol seco de animales, como principal fuente de energía doméstica [1, 2]. La quema de este material en chimeneas y estufas resultados en las altas concentraciones de partículas (PM), monóxido de carbono, dióxido de nitrógeno, así como volátiles y semivolátiles orgánicos especies en el medio ambiente [3, 4]. En hogares donde la quema de biomasa produce concentraciones de partículas en suspensión en el aire son muy superiores a las que se encuentran en hogares donde no se utiliza como sistema de calefacción / cocina fuente, con media de 24 h las concentraciones de PM 10 que van entre los 200 y 5000 μ g / m 3 en función del combustible Tipo, la estufa y la ventilación [5, 6]. Estas concentraciones están muy por encima del nivel considerado seguro de PM 10 en el aire exterior - 150 μ g / m 3 24 h media [7].

Un creciente cuerpo de evidencia ha relacionado la exposición a los contaminantes con el aumento de las tasas de morbilidad y mortalidad respiratoria. Las mujeres y los niños expuestos a altas concentraciones de PM interiores han aumentado significativamente las tasas de las infecciones respiratorias agudas (IRA) [5, 8 - 10], y las mujeres más de la biomasa para cocinar incendios durante largos períodos tienen un mayor riesgo de enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) y El cáncer de pulmón [11, 12]. En un estudio reciente se encontró que las células de las vías respiratorias inferiores las mujeres y los niños expuestos a humo de la biomasa contenida significativamente más materiales carbonosos que coincide con la edad de los sujetos expuestos a los combustibles fósiles derivados PM 10 [13]. Si bien una mayor deposición de partículas en las vías respiratorias es sin duda importante, las características químicas y físicas de las partículas en suspensión en el aire que contribuyen a su toxicidad no se han establecido firmemente, aunque el tamaño de las partículas y la superficie [14], así como la acidez y la composición [15, 16 ] Se han propuesto como determinantes importantes en este sentido.

La capacidad de inhalados PM perjudicial para recabar reacciones de oxidación en la circulación sistémica y la pulmonar puede dar cuenta de muchas de las respuestas tóxicas observado en los individuos expuestos [17]. Ciertos componentes de metales de transición PM son capaces de catalizar reacciones de oxidación [18], como son quinonas [19] dan lugar a la producción de especies reactivas del oxígeno. Un exceso de producción de estas especies puede activar redox sensibles factores de transcripción que regulan la expresión de citoquinas pro-inflamatorias, conduciendo a la inflamación y lesión tisular [20]. La medición de la capacidad de PM para oxidar las moléculas fisiológicamente por lo que puede utilizarse para proporcionar un índice biológicamente relevantes de la actividad, la integración de PM tamaño, la superficie y la composición.

En este estudio se evaluó la actividad oxidativa de las muestras PM derivados de la quema controlada de estiércol de vaca-torta utilizando una estufa de la cocina tradicional india. Estas evaluaciones se basaron en la capacidad de estiércol pastel suspensiones de partículas a agotar fisiológicamente relevantes antioxidantes, ascorbato (AA), urato (UA) y el glutatión reducido (GSH) de un modelo sintético de revestimiento de las vías respiratorias humanas líquido. Anteriormente hemos utilizado este modelo para investigar la naturaleza de los gases y partículas contaminantes-antioxidante interacciones en la interfaz de aire del pulmón [21, 22]. Además hemos examinado la medida en que cualquier actividad observada puede atribuirse a los de metal o de contenido orgánico de las partículas de excrementos pastel.

Resultados

Tres filtros de teflón se suministraron contienen 0,86 (DC1), 1,20 (DC-2) y de 1,14 mg (DC3) de PM 2,5. Partículas suspensiones preparadas por cada uno de los tres filtros agotado AA de la RTLF sintéticas en una forma dependiente de dosis con una media de pérdida de 72,1 ± 0,72 y 89,7 ± 3,7% AA en el 50 y 100 μ g / m 3, respectivamente, con relación a las 4 h de partículas libres Control de la concentración. Esta pérdida de AA fue significativamente mayor que la asociada con la misma masa (50 μ g / m 3) de diesel (6,4%), gasolina (5,2%) o de aceite residual cenizas volantes (ROFA) (53,9%), partículas (Figura 1] . Todas las muestras fueron probadas PM PM 2,5, aparte de las muestras de gasolina y gasóleo que se recopilaron mediante un impactador de cascada de alto volumen como PM 0.1-2.5. ROFA de estas partículas tenía el diámetro más pequeño de la mediana, 0.07-0.08 μ m [23], con el gasóleo y la gasolina PM muestras en el rango de 0.1-0.2 μ m (Thomas Sandström, comunicación personal), con las muestras de heces pastel que muestra el mayor diámetro aerodinámico de media , 0.6-0.8 μ m [4]. Estos datos ponen de relieve la mayor reactividad de las muestras DC, teniendo en cuenta su menor superficie por unidad de masa, en comparación con las muestras de control de PM. AA Estas pérdidas se inhibió por completo cuando el estiércol se tarta de partículas co-incubadas con 100 μ M DTPA (Figura 1].

GSH también fue agotado en una forma dependiente de dosis por el estiércol pastel PM extractos, 49,6 ± 4,3 y 63,5 ± 22,4% en el 50 y 100 μ g / m 3, respectivamente. Estas pérdidas fueron significativamente mayores que los observados con ROFA, que en realidad demostraron una reducción de la pérdida de GSH en comparación con el control libre de partículas, o las muestras procedentes del tráfico, lo que mermaba GSH 10,2% (gasóleo) y 15,7% (gasolina) (Figura 2] . En particular, no se pierdan en el total de glutatión se observó durante las incubaciones lo que sugiere que la adsorción a la superficie de partículas no se producen en gran medida. Similar a la situación con AA, co-incubación con DTPA abolido completamente la pérdida de GSH. Incubación con DTPA también impidió que los antecedentes de ambas pérdidas ascorbato (-20,8 ± 6,2 μ M - Figura 1] y glutatión (-47,4 ± 6,1 μ M - Figura 2] de la partícula libre de los controles sobre las 4 h de incubación. Estas pérdidas se debieron a la presencia de iones metálicos contaminantes en el sintético RTLF siguientes resina Chelex-tratamiento. Urato no fue agotado de la RTLF modelo por cualquiera de los tipos de partículas examinadas en línea con nuestras observaciones anteriores [21] (datos no presentados).

Además de la caracterización de metal de la dependencia observaron reacciones oxidativas se realizó utilizando un modelo de AA sólo RTLF. AA individual tasas de consumo a 50 μ g / ml para cada una de las tres estiércol pastel extractos fueron similares: 13,7 ± 0,15 (DC1), 13,5 ± 0,49 (DC-2) y 13,3 ± 0,19 nM / s (DC3). Co-incubación con el metal quelante DTPA (100 μ M) redujo significativamente la tasa de oxidación AA: 6,5 ± 0,36 vs 13,5 ± 0,27 nM / s para las tres muestras (Figura 3]. En particular, en este modelo simplificado, en ausencia de GSH y UA, la protección ofrecida por DTPA fue sólo aproximadamente la mitad de la observada utilizando el sintético RTLF. El aumento de la concentración DTPA a 200 μ M AA completamente bloqueado en el agotamiento de este modelo (Figura 4]. Limitado, aunque estadísticamente significativo de protección también se ve usando las enzimas antioxidantes superóxido dismutasa y catalasa (11,9%), mientras que AA no disminución de la oxidación fue visto con catalasa solo o inactivado por calor superóxido dismutasa y catalasa (Figura 3].

Cuando el estiércol pastel de los extractos acuosos y orgánicos son separados de la gran mayoría (80,6%) de la actividad oxidativa se encontró asociada con componentes solubles en agua (Figura 5]. La actividad residual asociado con el extracto de hexano puede ser inhibida por completo a través de la co-incubación de 100 μ M DTPA que indica que esta actividad no se debe a los radicales orgánicos. De acuerdo con estas conclusiones, el estiércol pastel extractos acuosos, se mostró a contener apreciables concentraciones de los metales redox activo Fe y Cu cuantificarán mediante la cromogénico quelantes bathophenantroline-disulphonate (BPS) y bathocuproine-disulphonate ácido (BCS) en cada uno de los tres estiércol pastel de partículas Suspensiones. Estos métodos dan Fe concentraciones de 7,1, 3,6 y 8,5 μ g / mg en DC 1, 2 y 3, respectivamente, y 26,2, 26,2 y 23,8 μ g / mg de Cu. En comparación ROFA figuran 23,7 ± 0,30 μ g / mg de Fe y 5,9 ± 0,73 μ g / mg de Cu, en cambio, los metales eran detectables en las muestras de gasolina y diesel, ya sea utilizando cromogénico quelante.

Discusión

La contaminación del aire supone un riesgo significativo para la salud de todo el mundo. Estimaciones de la OMS indican que hasta un 6,5% anual de la carga de morbilidad en los países en desarrollo se debe a la quema de combustibles sólidos en el medio ambiente [24, 25]. El humo de cocinas de la quema de combustibles de biomasa contiene monóxido de carbono, partículas finas, dióxido de nitrógeno y los hidrocarburos; todos en concentraciones muy por encima de lo que se considera inseguro en el aire exterior [7]. En este estudio se investigó si las partículas finas provenientes de la quema de los excrementos de biocarburantes pastel también muestran altos niveles de actividad intrínseca oxidativo en relación con el tráfico y la industria derivada PM. Queríamos para examinar la hipótesis de que los efectos para la salud asociados con la exposición a PM biocarburantes derivados no son únicamente una función de las altas concentraciones de la exposición, sino también por su alto contenido de componentes activos redox.

Se ha propuesto que la capacidad de las partículas inhaladas para obtener la inflamación y lesión en el pulmón, así como sistémicamente, puede estar relacionada con su capacidad para causar estrés oxidativo [17]. En este paradigma de trabajo, las partículas inhaladas generar estrés oxidativo a través de tres vías relacionadas entre sí: en primer lugar, directamente por la introducción de especies oxidantes en el pulmón, como redox activo metales de transición [16] o [19] quinonas absorbido en su superficie. En segundo lugar, mediante la introducción de la superficie absorbida HAP que pueden someterse biológica in vivo, en quinonas especies a través de la acción de la citocromo P450, la epóxido hidrolasa y dihydrodial deshidrogenasa desintoxicación vía [26] y, por último, al estimular las células inflamatorias a someterse a la ráfaga oxidativo. En este último caso, la activación de células inflamatorias puede ser desencadenada por la endotoxina en la superficie de las partículas inhaladas [27], fútil fagocíticas tramitación de la tarde [28], o por la sobre regulación de los factores de transcripción redox sensibles dirigir la síntesis de pro - Citoquinas inflamatorias [29]. La integrado suma de todos estos procesos puede ser considerado como el «total» de la actividad oxidativa de partículas.

En este estudio se midió la actividad PM oxidativo in vitro utilizando un procedimiento de detección que se evaluó la capacidad de los asociados PM prooxidante componentes (metales y quinonas) a agotar fisiológicamente relevantes antioxidantes, ascorbato, glutatión reducido urato y de un modelo sintético de la RTLF [ 21, 22]. Este "intrínseco" de actividad, medido en un sistema libre de células, sólo refleja la actividad oxidativa redox activo atribuible a los metales y compuestos quinona y no 'latente' actividades que se pueden asociar con HAP o endotoxina. Con esta salvedad, encontramos PM muestras procedentes de la combustión de estiércol torta a ser significativamente más activa, en pie de igualdad en masa base, que cualquiera de los dos metales ricos en HAP ROFA o ricos en los gases de los vehículos PM, a pesar de la mayor superficie de este tipo de muestras. Esta actividad se manifiesta por la capacidad de la PM agotan ambas suspensiones a AA y de GSH RTLF sintéticas. En particular, la endotoxina y PAH contenido de estiércol pastel de los biocarburantes y otros han demostrado ser de alto [24, 30] lo que sugiere que su 'total' actividad oxidativa es probable que sea muy superior a lo que los asociados con el tráfico derivado PM. Esta muy alta actividad oxidativa en el estiércol animal partículas de combustión apoya estudios que demuestran el aumento de la toxicidad pulmonar en ratones después de la instilación de las partículas secas derivado de las aguas residuales municipales de combustión, en relación con el carbón solas [31].

El agotamiento de los dos AA y GSH de la modelo fue impedido por la co-incubación con el metal quelante diethylenetriaminepentaacetate (DTPA), indicando que las pérdidas observadas fueron impulsados por redox activo metales como el Fe, Cu, Ni, y Cr. DTPA tiene cinco acetato de grupos vinculados a la columna vertebral molecular, que permite que los complejos de forma apretada con una amplia gama de metales, lo que les impide dañar catalizar las reacciones de oxidación. Desferoxamine (DFO) no fue utilizada en estos estudios, como se ha informado a reducir quelatadas Cu, que han dado lugar a dificultades de interpretación al examinar su papel protector en las mezclas solubles de los metales [32]. La contribución de superóxido y el peróxido de hidrógeno al observado antioxidante pérdidas se examinó en la co-incubación de los experimentos con enzimas antioxidantes Cu, Zn superóxido dismutasa (SOD) y catalasa (CAT). Protección limitada se observó con estos antioxidantes enzimáticos, lo que sugiere que la contribución de estas especies reactivas del oxígeno a ascorbato y el glutatión pérdidas fue menor en comparación con los directamente imputables a su oxidación durante la reducción de Fe 3 + y Cu 2 +.

Así llegamos a la conclusión de que AA y GSH oxidación producido predominantemente por su reducción directa de Fe 3 + a Fe 2 + y Cu 2 + a Cu +. La superóxido formado por la posterior oxidación de los iones férrico y cupric podría someterse a dismutation peróxido de hidrógeno, reducir Fe 3 + y Cu 2 +, oxidar o ascorbato, glutatión o urato dentro de la sintética RTLF. Como la velocidad de reacción entre Fe 3 + y superóxido (1,5 × 10 8 M -1 s -1) excede con mucho a la de su dismutation a pH fisiológico (5,4 × 10 5 M -1 s -1, pH7.4) parece probable que La ex reacción predominaron, sobre todo porque poca pérdida de ascorbato o glutatión podría atribuirse a la superóxido o peróxido de hidrógeno de producción. Curiosamente, no hemos visto pruebas de urato agotamiento, a pesar de la importancia de este antioxidante en la protección de la vía aérea contra oxidante gases [33], [34] peroxinitrito y los radicales hidroxilo [35]. La tasa de la reacción de urato con los radicales hidroxilo (7,2 × 10 9 M -1 s -1, pH 6-7) es, en términos generales similar a la de los dos ascorbato (1,6 × 10 9 - 1,1 × 10 10 M -1 s -- 1, pH 7-7,4) y glutatión (9,0 × 10 9 - 1,3 × 10 10 M -1 s -1, pH 8 y 7,8, respectivamente). Así, la ausencia de la AU en el agotamiento de este modelo apoya la afirmación de que dismutation superóxido a peróxido de hidrógeno no se producen en gran medida, con pocos indicios de que la generación de radicales hidroxilo. Mientras que el potencial redox de la AU en AA y pH7 (S ° '= 590 mV y 282, respectivamente) [36] puede sugerir que el urato radical podría reducirse de nuevo a la AU a expensas de AA no creemos que esto haya ocurrido, como Eliminación de urato de la RTLF no tuvo impacto sobre la tasa observada el agotamiento de ascorbato (datos no presentados).

También señaló que la capacidad de DTPA para inhibir la oxidación ascorbato se redujo significativamente en el ascorbato de incubación sólo experimento: sólo 100 μ M siendo necesarios para la completa inhibición de la síntesis completa RTLF frente a 200 μ M en el ascorbato sólo RTLF modelo. Este hecho puede implicar que cualquiera de GSH o AU es limitar la biodisponibilidad de la Fe, ya sea a través de la quelación, como se ha propuesto para la UA [37], o por interferir con la capacidad de AA a solubilise hierro férrico de partículas de la superficie [16]. En la actualidad, la investigación de esos posibles acciones de la UA y de GSH. Independientemente de esto, cuando la concentración de DTPA se aumentó sólo en el modelo de AA, todos los AA fue bloqueado oxidación que indica la ausencia de una quinona dependiente de la actividad en la DC partículas. Este argumento fue apoyado por la observación de que sólo una fracción de la actividad se mide oxidativo presente en los extractos orgánicos de CC. Mientras que otros grupos han hecho hincapié en la importancia de asociados quinonas PM / hydroquinones oxidativo en la actividad de ambiente PM [19] nuestros datos tendería a hacer hincapié en el contenido de metal como el principal determinante de la actividad oxidativa DC. Es evidente que la contribución de metal y los componentes orgánicos de la tarde la actividad oxidativa puede variar en función de su origen. Además también es probable que la edad y las condiciones de almacenamiento de los filtros utilizados en este estudio dio lugar a pérdidas de especies potencialmente reactivos orgánicos. Estas advertencias de precaución sólo más insistir en que nos encontramos, probablemente, subestimando la 'verdadera' capacidad oxidativa de las partículas recién generado DC.

Como estos resultados redox activa de los metales implicados en el proceso de oxidación que mide la biodisponibilidad del Fe y Cu contenido de la DC partículas. Esta medida incluía las formas oxidadas y reducidas de estos metales, tanto soluble en agua y de superficie a través de la ligadura de mobilisable a la cromogénico quelantes bathophenantroline-disulphonate (BPS) [38] y bathocuproine-disulphonate ácido (BCS) [39]. El uso de estos enfoques que hemos detectado considerables Fe y Cu contenido. Especialmente la de alto contenido de Cu es probable que explicar amplia glutatión oxidación observada con el pastel de muestras de heces, debido a la alta reactividad de cobre hacia este antioxidante [18], así como la falta de reactividad de la muestra hacia ROFA GSH. Cabe señalar, no obstante, que la variación en el contenido de estos metales en las tres muestras de CC no se corresponde con su variación observada en la actividad oxidativa que implica que Fe y Cu no fueron los únicos determinantes de la actividad observada. La composición de datos relativos a la ROFA muestra (PM 2.5), utilizados en el presente estudio se han descrito anteriormente [23, 40] mediante ICP-MS. Estos análisis han confirmado las relativamente altas concentraciones de Fe total, y bajas concentraciones de Cu en la muestra ROFA derivados de la combustión de petróleo combustible pesado (N ° 5). Estos metales son, sin embargo, menos abundantes en la muestra que cualquiera de los dos ROFA vanadio (58,6 μ g / g) o níquel (10,6 μ g / g). En cambio, ICP-MS análisis tanto de la gasolina y el gasóleo muestras reveló estos metales a ser detectables por debajo de los límites [41], que coincide con su baja reactividad en este sistema de ensayo y estas mediciones se realicen con el cromogénico quelantes. Paralelamente ICP-MS análisis de las heces pastel PM obtenido en idénticas condiciones quemar también ha puesto de manifiesto posteriormente apreciables concentraciones de los metales redox activo Cr y Ni (45 y 40 μ g / g de la tarde, respectivamente) en estas muestras, pero no detectables V. Esta elemental Análisis se describen en detalle en una próxima manuscrito.

El alto contenido de metal de la tarta de estiércol puede reflejar tanto la presencia de metales biológica; especialmente Fe y Cu en el estiércol [42], así como los metales asociados a los locales de suelo con el que el estiércol animal se mezcla para hacer la bricklets. Estos datos, por tanto, apoyar la hipótesis inicial de que las partículas finas provenientes de la quema controlada de estiércol pastel son altamente oxidativo en la naturaleza, debido a su contenido de metales redox activo.

Conclusión

Estos datos demuestran que las partículas finas provenientes de la quema de la biomasa combustible pastel de estiércol son muy oxidantes. Esta actividad parece ser en gran parte relacionados con su contenido de metales redox activo, con las advertencias que mencionan más arriba. Como actividad oxidativa es un índice biológicamente significativo, la alta actividad asociada con estiércol pastel de partículas finas aliado a sus altas concentraciones en los hogares utilizando el estiércol de combustible pastel destaca su potencial impacto negativo de salud.

Métodos
Recogida de muestras y extracción de filtros

Dung-torta se obtuvo de Eksaal, cerca de Mumbai. Dung pastel tiene un alto contenido de cenizas, 25-30% y está formada por la mezcla de estiércol con barro / arcilla y paja para mejorar su resistencia mecánica. Es entonces patted abajo, moldeado y secado al sol durante 24 h, que alcanza el contenido de humedad de 7-8%. Como estiércol-pastel de combustión da lugar a la emisión de partículas copiosa una velocidad de muestreo de 3-4 L por minuto se utilizó en la toma de muestras de partículas, y un tiempo de grabar 12 minutos, para asegurarse de que no obstrucción de los filtros de teflón sustratos utilizados para la recogida de partículas. La toma de muestras de partículas de un ciclón había empleado para excluir de entrada de partículas de más de 2,6 μ m de diámetro [4]. Todos los filtros de teflón se acondicionarán durante 12 horas a 50% HR y 25 ° C antes del pesaje. Los filtros se enviaron al Reino Unido, donde el PM se extrae de la matriz usando un teflón normalizada vortexing y sonicación protocolo en Chelex-agua tratada contener 5% de metanol, pH 7,0 [21]. Todas las diluciones posteriores de esta solución de partículas también se realizó en Chelex-agua tratada contener 5% de metanol, pH 7,0. Partículas de diesel y gasolina en el modo de multa (0.1-2.5 μ m) se obtuvieron a partir de Profesor Thomas Sandstrom (University Hospital, Umeå, Suecia) derivados de ralentí diesel (Volvo TD45, 4,5 L, 4cylinders, 1991) y la gasolina (2,0 L " Opel Omega ", con un catalizador de 1989) los motores. Detalles del gasóleo utilizados han sido publicados anteriormente [43], mientras que el motor de gasolina de 95 octanos utilizan gasolina. Residual de las cenizas volantes fue amablemente donado por el Profesor Ken Donaldson (Universidad de Edimburgo, Escocia, Reino Unido). Diesel, la gasolina y ROFA PM muestras fueron Chelex-resuspendido en agua tratada contener 5% de metanol, pH 7,0 en la concentración y el pH de la consiguiente suspensión ajustada a pH neutro.

Incubaciones de partículas y la medición de la pérdida de antioxidantes

A los experimentos iniciales estiércol pastel extractos se diluye ya sea a 100 o 50 μ g / ml y se incuba a 37 ° C en RTLF sintéticas (200 μ M, AA, AU y GSH, pH7.0) por un período de 4 h. Después de la incubación, las muestras fueron acidificadas metaphosphoric con ácido a una concentración final de 5% (w / v) para la medición de la AU y AA o diluido en buffer fosfato 100 mM para la determinación de GSH. Antioxidante determinaciones se han descrito anteriormente [21]. Inhibidor de posteriores estudios se realizaron en las concentraciones de PM 50 μ g / ml después de la pérdida de AA (concentración a partir de 200 μ M, pH7.0, 37 ° C) a 265 nm en un tiempo de 4 h curso con lecturas cada 5 minutos. Incubaciones se realizaron con una torta extractos sólo estiércol, así como en la presencia de una serie de radicales libres y los quelantes de metales de transición: SOD / CAT = superóxido dismutasa (50 U / mL) y catalasa (150 U / mL); hiSOD / CAT = inactivado por calor enzimas antioxidantes; CAT = sólo catalasa (150 U / mL), y DTPA = Diethylenetriamine pentaacetate (200 μ M).

Hexano extracciones

1 ml de cada estiércol pastel de partículas en suspensión 55,6 μ g / ml fue duro vortex durante 2 minutos con un volumen igual de hexano grado HPLC. Al final de este período, la mezcla acuosa y orgánica fueron separadas las fases, y en virtud de la ex secos de nitrógeno a temperatura ambiente. El extracto de hexano fue resuspendido de acuerdo con el protocolo estándar en un volumen igual de agua tratada Chelex-que contiene 5% de metanol.

Total de Fe y Cu determinaciones

Total de las concentraciones de hierro en las suspensiones de partículas se determinaron utilizando el Fe 2 +-specfic cromogénico quelante, bathophenantroline disulphonate (BPS) [38]. DC suspensiones de partículas (55,6 μ g / ml) se prepararon en resina Chelex-100 tratados ultra puros (18 Ω), el agua que contiene un 5% de metanol grado HPLC (pH 7). Estas muestras fueron incubadas con BPS (1 mM) en presencia de 10 mM ascorbato (final pH 4) durante 30 minutos en la oscuridad. Estas muestras fueron luego vortex brevemente y luego se centrifuga a 13000 rpm durante 15 minutos. La absorbancia de la BPS-Fe complejo continuación se determinó en el sobrenadante libre de partículas en 535 nm. Se determinaron las concentraciones de hierro en contra de una curva estándar de sulfato ferroso amónico (0-50 μ M) en agua ultrapura, el 5% de metanol, en presencia de 10 mM de ácido ascórbico. Y el filtro de partículas libre en blanco también se corrió en paralelo a la torta extrajeron muestras de heces y estos antecedentes restará de las concentraciones de estiércol determinado pastel Fe concentraciones. Otro blanco que contiene el estiércol pastel suspensión con ascorbato, pero en ausencia de BPS y se incluyó también la absorbancia de fondo restarse de los valores observados en las muestras de heces pastel. Total de cobre también se determina utilizando el Cu + específicos cromogénico quelante bathocuproine-disulphonate a 483 nm [39], con las siguientes modificaciones: la concentración final ascorbato en las muestras y estándares fue 1 mM y el pH 7,0. Coppers Se determinaron las concentraciones de una curva estándar de sulfato de cobre (0-20 μ M), preparado en Chelex-100 de resina de agua tratada.

Análisis estadístico

Todos los datos se expresan en todo como medios con SD. Experimental detalles específicos se resumen a la leyenda de cada figura. Grupo experimental comparaciones se realizaron mediante dos vías ANOVA de medidas repetidas. Comparaciones post-hoc del grupo de medios se realizaron con el Estudiantes-Newman-Kuels prueba. Todos los análisis estadísticos se realizaron con SPSS para Windows, versión 11,5 o la Unistat Exel plug-in, versión 4,53.

Lista de las abreviaturas utilizadas

AOX Antioxidante

AA Ascorbate

UA Urate

La reducción de glutation GSH

GSSG Glutatión disulfuro

RTLF fluido de revestimiento del tracto respiratorio

DC Dung pastel

DFO Desferoxamine

BPS Bathophenantroline-disulphonate

BCS Bathocuproine-disulphonate

DPTA de dietilenglicol triamine pentaacetate

SOD Superóxido dismutasa

HiSOD hiSOD Calor inactivada superóxido dismutasa

CAT Catalase

HAP Polyaromatic hidrocarburos

Las partículas PM

OMS Organización Mundial de la Salud

Conflicto de intereses

Ian S Mudway: Ninguno

Sean Duggan T: Ninguno

Chandra Venkataraman: Ninguno

Frank J. Kelly: Ninguno

Jonathon Grigg: Ninguno

Contribuciones de los autores

Ian S Mudway: Diseño del estudio y el trabajo experimental, análisis de datos, preparación de manuscritos

Sean Duggan T: Estudio de diseño experimental y análisis

Chandra Venkataraman: Recogida de muestras de partículas de la combustión de estiércol pastel

Gazala Habib: Recogida de muestras de partículas de la combustión de estiércol pastel

Frank J. Kelly: Estudio de la concepción y el diseño, revisión manuscrito

Jonathon Grigg: Estudio de la concepción y el diseño

Agradecimientos

Los autores desean expresar su agradecimiento al Profesor Thomas Sandstrom y Ken Donaldson por su don de la ROFA, el gasóleo y la gasolina utilizados como control de las partículas de las partículas en este estudio.