納米氧化鈦導(dǎo)致小鼠肝臟損傷的分子機(jī)制.pdf

1、納米二氧化鈦(TiO2)由于它獨(dú)特的光化學(xué)特性，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)方面如涂料、染料、印刷、醫(yī)藥和化妝品等，可通過空氣、食物鏈進(jìn)入人體，它的應(yīng)用安全性也引起科學(xué)界的廣泛關(guān)注。目前，國內(nèi)外已開展納米TiO2對(duì)肝毒性的研究，但對(duì)其產(chǎn)生毒性的分子機(jī)制尚未深入。鑒于此，本論文以不同劑量(5、10和50mg/kg體重)的納米TiO2(銳鈦型5nm)灌胃小鼠60天，對(duì)其引發(fā)的肝細(xì)胞炎癥信號(hào)通路以及肝氧化損傷機(jī)制進(jìn)行研究;另外以納米TiO2(10 mg/

2、kg體重)灌胃處理小鼠90天，結(jié)合基因芯片技術(shù)深入研究肝損傷多基因共同作用的分子機(jī)制，探尋納米TiO2毒性生物標(biāo)志物。本研究可為納米材料的安全評(píng)估提供重要的理論依據(jù)。
　　 論文主要涉及以下內(nèi)容:
　　 (1)納米TiO2可導(dǎo)致小鼠肝臟發(fā)生炎癥反應(yīng)，但其觸發(fā)的炎癥信號(hào)通路途徑尚不明朗。本實(shí)驗(yàn)以不同劑量(5、10和50 mg/kg)的納米TiO2(5nm)持續(xù)灌胃小鼠60天，分析肝臟中Toll樣受體2、4(TLR2、TLR

3、4)、核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)、NF-κBP52、NF-κBP65、NF-κB誘導(dǎo)激酶(NIK)、IκB激酶-α(IKK-α)、IκB激酶-β(IKK-β)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、NF-κB抑制蛋白(IκB)和白細(xì)胞介素2(IL-2)的表達(dá)水平，并測定肝功能生化指標(biāo)，評(píng)估其肝組織病理變化。結(jié)果顯示在納米TiO2處理組Ti元素積累于小鼠肝臟中，肝組織發(fā)生病變，并且肝功能受損。RT-PCR和ELISA進(jìn)一步顯示納米TiO2可

4、顯著誘導(dǎo)小鼠肝臟中TLR2、TLR4、NF-κB、NF-κ BP52、NF-κ BP65、NIK、IIKK-α、IKK-β和TNF-α的上調(diào)表達(dá)，并抑制IκB和IL-2的表達(dá)。此結(jié)果增加了對(duì)納米TiO2誘導(dǎo)肝毒性的了解，進(jìn)而推測其觸發(fā)炎癥的信號(hào)通路為:納米TiO2→TNF-α→↑→TLRs(TLR2、TLR4)↑→NIK↑→IKKs(IKK-α、 IKK-β)↑→ IκB↓→ NF-κB(NF-κBP52、NF-κBP65)↑→促炎細(xì)胞

5、因子↑→炎癥發(fā)生→肝損傷。
　　 (2)為了更深入研究納米TiO2造成肝細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制，我們以不同劑量(5、10和50 mg/kg)的納米TiO2持續(xù)灌胃處理小鼠60天，分析肝細(xì)胞凋亡和氧化應(yīng)激生化指標(biāo)，檢測小鼠肝臟中多種氧化應(yīng)激物或酶以及與應(yīng)激有關(guān)的基因表達(dá)水平。研究發(fā)現(xiàn)小鼠在納米TiO2暴露60天后，肝細(xì)胞凋亡，活性氧自由基積累，且與應(yīng)激相關(guān)的基因(如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶、金屬硫蛋白、熱休克蛋白

6、70、谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶、P53和鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)表達(dá)水平下降;而細(xì)胞色素p4501A的表達(dá)水平顯著提高。說明納米TiO2造成肝細(xì)胞凋亡與氧化應(yīng)激基因表達(dá)水平的改變有關(guān)，也顯示肝對(duì)納米TiO2解毒/代謝以及自由基的清除能力下降。因此納米TiO2的應(yīng)用，尤其低劑量長期暴露于人類造成肝毒性影響需要引起足夠的重視。
　　 (3)急性毒理實(shí)驗(yàn)已證明高劑量納米TiO2可造成肝毒性效應(yīng)，但對(duì)于低劑量長期暴露所造成肝損傷及其多基因共同作用的分子機(jī)制

7、研究卻知之甚少。在本部分研究中，利用基因芯片技術(shù)檢測10 mg/kg劑量納米TiO2長期灌胃處理小鼠90天后導(dǎo)致的肝基因表達(dá)譜變化。結(jié)果顯示長期暴露后導(dǎo)致Ti元素在肝中積累，納米TiO2顆粒進(jìn)入肝細(xì)胞甚至進(jìn)入核中，導(dǎo)致肝炎癥反應(yīng)，肝細(xì)胞凋亡，以及肝功能破壞。另外，基因芯片數(shù)據(jù)顯示納米TiO2長期暴露后有785個(gè)基因的表達(dá)變化與免疫/炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激、代謝過程、應(yīng)激反應(yīng)、細(xì)胞周期、離子轉(zhuǎn)運(yùn)、信號(hào)傳導(dǎo)、細(xì)胞增殖、細(xì)胞骨架以及細(xì)胞