納米zno對(duì)斑馬魚肝和鰓組織結(jié)構(gòu)的影響【畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?0_ _屆）</b></p><p>　　納米ZnO對(duì)斑馬魚肝和鰓組織結(jié)構(gòu)的影響</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)

2、 生物技術(shù) </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　目錄</b&g

3、t;</p><p>　　摘要（Abstract）</p><p><b>　　1引言3</b></p><p><b>　　1.1 概述3</b></p><p>　　1.2 納米氧化鋅簡介3</p><p>　　1.3 研究現(xiàn)狀3</p><p

4、>　　1.4 研究目的4</p><p>　　2 材料和方法..............................................................................................................................3</p><p>　　2.1 試驗(yàn)材料4</p>&l

5、t;p>　　2.1.1 試驗(yàn)動(dòng)物4</p><p>　　2.1.1 試劑和儀器4</p><p>　　2.2 慢性毒性試驗(yàn)錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　2.2.1 染毒條件錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　2.2.2 樣品制備錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　3結(jié)

6、果5</b></p><p>　　3.1 行為觀察5</p><p>　　3.2 對(duì)照組魚的鰓結(jié)構(gòu)5</p><p>　　3.3 處理組魚的鰓結(jié)構(gòu)變化4</p><p>　　3.4 肝結(jié)構(gòu)變化5</p><p><b>　　4討論6</b></p><p

7、>　　4.1 納米氧化鋅斑馬魚鰓結(jié)構(gòu)的影響6</p><p>　　4.2 納米氧化鋅斑馬魚肝結(jié)構(gòu)的影響8</p><p>　　4.3納米氧化鋅對(duì)斑馬魚的毒性機(jī)理7</p><p><b>　　5總結(jié)9</b></p><p><b>　　致謝9</b></p><

8、p><b>　　參考文獻(xiàn)10</b></p><p><b>　　附錄11</b></p><p>　　摘要: 采用濃度為0、1.00、5.60、11.20mg·L-1的納米ZnO懸浮液對(duì)斑馬魚(Brachydanio rerio)進(jìn)行30d的暴露實(shí)驗(yàn)，研究了納米ZnO對(duì)斑馬魚鰓、肝結(jié)構(gòu)的影響。H-E染色顯示：在1.00mg&

9、#183;L-1的納米ZnO懸浮液暴露下，受試魚未發(fā)現(xiàn)有受到毒性作用；在5.60mg·L-1的納米ZnO懸浮液暴露下，受試魚的鰓受到損傷，受試魚還發(fā)生鰓絲上皮增厚、鰓小片上皮隆起現(xiàn)象，在11.20 mg·L-1鰓小片明顯的出現(xiàn)水腫，此外，較高濃度的納米ZnO懸浮液暴露會(huì)造成斑馬魚的肝組織損傷，5.60mg·L-1的納米ZnO懸浮液暴露下，受試魚的肝細(xì)胞發(fā)生腫大，胞質(zhì)產(chǎn)生空泡，肝細(xì)胞變得不規(guī)則，細(xì)胞核萎縮變形

10、和偏離細(xì)胞中心，11.20mg·L-1的納米ZnO懸浮液暴露下部分肝細(xì)胞空泡化程度加重，發(fā)生核溶解或細(xì)胞溶解，造成局部肝組織壞死。表明水環(huán)境中納米ZnO懸浮液濃度達(dá)到1.00 mg·L-1未發(fā)現(xiàn)對(duì)斑馬魚的鰓、肝產(chǎn)生毒性作用；而納米ZnO懸浮液濃度達(dá)到5.60和11.20 mg·L-1時(shí)，受試魚的鰓、肝將受到較嚴(yán)重的損傷；伴隨納米ZnO懸浮液濃度的升高，魚的鰓、肝損傷加重。</p><p&

11、gt;　　關(guān)鍵詞: 納米氧化鋅；斑馬魚；肝；鰓；生物毒性</p><p>　　ABSTRACT: In this study,Brachydanio rerio was exposed to three concentrations of nZnO (0, 1.0 and 5.60 mg·L-1) for 30 days, and the histopathological effects of nZn

12、O on B．rerio gill and liver were examined under light microscope. The results showed that at 1.0 mg·L-1of nZnO, there have not found any effect on B．rerio. But at 5.6 mg·L-1 of nZnO, the most common changes of

13、B．rerio gill were epithelial hypertrophy, beside at 11.20 mg·L-1 of nZnO gill lamellae obvious edema. The thickening of filame</p><p>　　KEYWORDS: nZnO; Brachydanio rerio; gill; Liver; toxic efect.&l

14、t;/p><p><b>　　1引言</b></p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　納米材料是指粒子尺度為納米級(jí)水平且具有特殊性能的材料。當(dāng)物質(zhì)尺度為1～100nm (10-9~10-7 m) 時(shí)，由于量子效應(yīng)、巨大的表面與界面效應(yīng)等效應(yīng)，使物質(zhì)的一些性質(zhì)、性能發(fā)生了質(zhì)變，產(chǎn)生了宏觀物質(zhì)所不具備

15、的特殊性。因?yàn)槠涮厥庑?，納米粒子在化學(xué)、材料、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，引發(fā)了一場“新的工業(yè)革命”[1]。 隨著納米材料的廣泛運(yùn)用潛在的負(fù)面影響也已引起人們的廣泛關(guān)注。2003~2004年，Science等先后發(fā)表文章討論納米材料與生物環(huán)境相互作用可能產(chǎn)生的生物效應(yīng)問題[2]。美國化學(xué)會(huì)以及歐洲許多學(xué)術(shù)雜志也紛紛對(duì)納米生物環(huán)境效應(yīng)問題進(jìn)行調(diào)研。該報(bào)告建議英國政府成立專門研究納米生物環(huán)境效應(yīng)與安全性的研究中心[3]。2004年，歐共

16、體在布魯塞爾公布了“歐洲納米戰(zhàn)略”，把研究納米生物環(huán)境健康效應(yīng)問題列在歐洲納米發(fā)展戰(zhàn)略的第三位。同時(shí)，歐洲宣布啟動(dòng)“Nanosafet Integrairng Projects”計(jì)劃，全面開展納米生物效應(yīng)與安全性的研究[2]。</p><p>　　2001年，中國科學(xué)院高能物理研究所提出“開展納米生物效應(yīng)、毒性與安全性研究”，2004年對(duì)原有的納米生物、稀土金屬與重金屬毒理和有機(jī)鹵素的生物效應(yīng)與毒理學(xué)研究組進(jìn)行整

17、合，成立了“納米生物效應(yīng)實(shí)驗(yàn)室”，與國內(nèi)外有關(guān)研究組織合作，系統(tǒng)開展納米物質(zhì)生物效應(yīng)的研究，已獲得了一批研究成果[3]。目前，國內(nèi)研究重點(diǎn)是納米物質(zhì)整體生物學(xué)效應(yīng)以及對(duì)生理功能的影響、納米物質(zhì)的細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)及其機(jī)制以及大氣納米顆粒對(duì)人體作用和影響等領(lǐng)域的研究。</p><p>　　1.2 納米氧化鋅 </p><p>　　納米氧化鋅是一種粒徑大小約在1～100納米的多功能新型無機(jī)材料。由

18、于粒子納米化，納米氧化鋅粒子的表面電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了表面效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀隧道效應(yīng)等效應(yīng)，以及高透明度、高分散性等宏觀物體所不具備的特點(diǎn)。近年來發(fā)現(xiàn)它在催化、光學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)等方面展現(xiàn)出許多特殊功能，使其在陶瓷、化工、電子、光學(xué)、生物、醫(yī)藥等許多領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值[4~ 5]，其特殊性和用途是普通氧化鋅所無法比較的。在紡織領(lǐng)域中，納米氧化鋅可作為紫外光遮蔽材料、抗菌劑、熒光材料、光催化材料等。由于納米氧

19、化鋅的特性和廣泛的應(yīng)用前景，因此許多科技人員將納米氧化鋅的研發(fā)設(shè)為焦點(diǎn)。目前納米氧化鋅的制備技術(shù)已經(jīng)取得了一些突破，在國內(nèi)形成了幾家產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)廠家。</p><p><b>　　1.3 研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　隨著納米氧化鋅用途越來越廣泛和用量越來越大，不可避免的會(huì)通過各種途徑流入水體進(jìn)入環(huán)境[6]，但目前極少關(guān)于納米粒子在環(huán)境濃度的數(shù)據(jù)，但有很多知識(shí)已

20、經(jīng)存在證明納米氧化鋅粒子對(duì)生物系統(tǒng)的的影響。據(jù)估計(jì)，一旦納米粒子進(jìn)入水體，他們將最有可能聚集成沉積物和懸浮微粒物。懸浮粒子對(duì)魚類影響較大，聚集粒子一般不移動(dòng)，并可以互相影響濾食性和泥沙居生物。聚集程度受pH值，離子強(qiáng)度，以及電解質(zhì)的性質(zhì)等影響。</p><p>　　目前在金屬氧化物納米顆粒大部分研究都集中在其抗菌和抑菌的應(yīng)用程序或人類健康的影響，很少有研究探討其潛在生態(tài)毒性[7]。Adams[8]用細(xì)菌革蘭氏陰性

21、大腸桿菌和革蘭氏陽性芽孢桿菌作為兩個(gè)模型比較了納米TiO2，ZnO和SiO2的懸浮納米的生態(tài)毒性。這項(xiàng)研究表明，ZnO納米材料對(duì)枯草芽孢桿菌毒性最強(qiáng)，斑馬魚胚胎實(shí)驗(yàn)表明了類似的結(jié)果; 納米氧化鋅超過二氧化鈦或納米氧化鋁顆粒毒性[9]。</p><p>　　很多知識(shí)已經(jīng)存在證明氧化鋅納米粒子對(duì)生物系統(tǒng)的的影響。納米氧化鋅的光誘導(dǎo)，氧化還原活性，從而在其表面具有潛在活性氧簇（ROS）。納米氧化鋅已被證明產(chǎn)生的紫外光照

22、射下生成活性氧或在無紫外線下消失[10]。對(duì)納米氧化鋅等金屬納米粒子毒性的確切機(jī)制在很大程度上是未知的，但最近的研究表明，納米顆粒的毒性，與一般顆粒大小，形狀和表面特性性能有關(guān)。</p><p>　　有一篇最新報(bào)道關(guān)于納米氧化鋅生態(tài)毒性[11]，用水生生物，藻類，淡水無脊椎動(dòng)物和魚類等作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。在藻類，無脊椎動(dòng)物和魚類的測(cè)試中，淡水無脊椎動(dòng)物，是目前存在研究數(shù)據(jù)最多的種類，其次是藻類，最后是淡水魚。其他納米顆

23、粒生物群體之間的觀察分布數(shù)據(jù)也大致相似。</p><p><b>　　1.4 研究目的</b></p><p>　　雖然越來越多的關(guān)于納米毒性信息相繼變得可用，因?yàn)檠芯恳呀?jīng)進(jìn)行數(shù)量有限，且在水生物種類少，就環(huán)境毒理學(xué)方面有關(guān)的所有粒子來說，一個(gè)重要的知識(shí)差距依然存在令人滿意的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估無法執(zhí)行。魚類等水生生物對(duì)水體環(huán)境的變化反應(yīng)十分靈敏，而且水體中的有毒物質(zhì)能通過食物鏈

24、在生物體內(nèi)積累并隨著生物等級(jí)的提高而積累，而且由于體內(nèi)蓄積得毒物會(huì)影響魚類正常的生理機(jī)能。近年來，隨著工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，大量的廢物及污染物在環(huán)境中通過降塵、地表徑流、降雨等途徑進(jìn)入水體，而且現(xiàn)在納米材料因?yàn)閷?duì)其生態(tài)毒性研究的不足并未受到監(jiān)管的重視，其潛在危害日益嚴(yán)重，已經(jīng)成為生態(tài)環(huán)境中待解決的前沿課題。</p><p>　　斑馬魚(Brachydanio rerio或Danio rerio)，是一種小型熱帶魚。由

25、于產(chǎn)卵量大、易收集、飼養(yǎng)簡單等特點(diǎn)，是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)推薦使用的魚類毒性試驗(yàn)動(dòng)物(國家環(huán)保局，1990)。現(xiàn)已成為一些生態(tài)毒理標(biāo)準(zhǔn)(如OECD和ISO標(biāo)準(zhǔn))的推薦測(cè)試物種。此外，斑馬魚也是研究發(fā)育生物學(xué)、分子遺傳學(xué)等的理想模型，用途十分廣泛。由于其在生態(tài)毒理學(xué)上的廣泛應(yīng)用，選擇以斑馬魚作為本課題的受試生物具有一定的代表性和可參考性。</p><p>　　為了填補(bǔ)信息差距，我們以斑馬魚作為模式生物研究納米氧

26、化鋅對(duì)斑馬魚的毒性研究。本文的目的是確定納米懸浮液對(duì)斑馬魚的潛在毒性，為納米材料生態(tài)毒性的評(píng)估提供資料。</p><p><b>　　2材料和方法</b></p><p><b>　　2.1 試驗(yàn)材料</b></p><p>　　2.1.1 試驗(yàn)動(dòng)物</p><p>　　斑馬魚（Brachydani

27、o rerio）購自水族館，每日定時(shí)喂食，水溫恒定在25℃的條件，在馴養(yǎng)1周后，用于試驗(yàn)。</p><p>　　2.1.1 試劑和儀器</p><p>　　納米氧化鋅購于杭州大洋公司，純度為99.9％，用超聲波震蕩制成1.0、5.60和11.20mg/L的納米氧化鋅顆粒懸浮液。</p><p>　　KD1508輪轉(zhuǎn)式切片機(jī)，浙江金華科迪儀器有限公司。</p&g

28、t;<p>　　KD—T電腦生物組織攤烤片機(jī)。</p><p>　　試驗(yàn)用水使用前均需進(jìn)行除氯，本試驗(yàn)采用將自來水注入馴養(yǎng)魚缸后曝氣三天的方法。</p><p>　　載玻片，蓋玻片若干。</p><p>　　所有玻璃容器在使用前均用0.4％高錳酸鉀浸泡24h，并用去離子水沖洗干凈，待用。</p><p><b>　　2

29、.2 實(shí)驗(yàn)方法</b></p><p>　　設(shè)立梯度濃度為0 mg·L-1（對(duì)照組）、1 mg·L-1、5.6mg·L-1和11.2mg·L-1的四組納米氧化鋅懸液，每組各加入斑馬魚15條，飼養(yǎng)條件同馴養(yǎng)期。由于定期吸出糞便及水分蒸發(fā)，使魚缸內(nèi)水量持續(xù)減少，因此每周更換一次新的納米氧化鋅懸液。</p><p>　　飼養(yǎng)期間對(duì)斑馬魚行為觀察

30、和記錄。</p><p>　　暴露30天后分別對(duì)各缸斑馬魚進(jìn)行活體取樣，每組取五條魚，取其鰓組織和肝組織，用Bouin’s液固定。固定后樣品經(jīng)梯度酒精（50%、70%、80%、90%、95%、100%）脫水，由二甲苯透明，石蠟包埋。切片厚度5um，常規(guī)H-E染色，使用倒置顯微鏡觀察拍照。</p><p><b>　　3結(jié)果</b></p><p&g

31、t;　　3.1 斑馬魚行為觀察</p><p>　　在染毒實(shí)驗(yàn)期間，對(duì)照組和處理組的受試魚發(fā)生死亡。與對(duì)照組相比，暴露在濃度為1.0 mg·L-1受試魚未發(fā)生明顯的行為異常，在濃度為5.60 和11.20mg·L-1觀察暴露1小時(shí)后魚呼吸和擺動(dòng)頻率逐漸升高和行為變化，而且平均體質(zhì)量低與對(duì)照組并且尾部畸形。 </p><p>　　3.2 對(duì)照組斑馬魚鰓結(jié)構(gòu)</p&g

32、t;<p>　　斑馬魚鰓的主要功能部位為鰓絲，鰓絲向兩邊伸出扁平囊狀的鰓小片，鰓小片平行排列與鰓絲縱軸垂直。鰓絲主干包括鰓絲軟骨(cartilage)、中央靜脈竇(central venous sinus)、鰓絲上皮(filament epithelium)。鰓絲上皮由一至兩層上皮細(xì)胞組成。鰓小片由扁平細(xì)胞、柱細(xì)胞(pillar cells)、泌氯細(xì)胞等組成。對(duì)照組受試魚的鰓小片上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整，無損傷（圖1a）。<

33、/p><p>　　3.3 處理組斑馬魚鰓結(jié)構(gòu)變化</p><p>　　在納米氧化鋅懸浮液濃度為1mg/L時(shí)，斑馬魚肝未發(fā)現(xiàn)鰓組織損傷。當(dāng)納米氧化鋅懸浮液濃度≥5.6mg/L時(shí)，觀察到斑馬魚的鰓組織均受明顯的損傷，主要為鰓小片上皮細(xì)胞發(fā)生肥大和水腫。經(jīng)5.6mg·L-1處理的斑馬魚，還發(fā)生鰓絲上皮細(xì)胞增厚、部分鰓組織細(xì)胞核消失(圖1c)，在11.2 mg·L-1時(shí)這種顯現(xiàn)越發(fā)

34、明顯（圖1d）?？梢姡殡S納米氧化鋅濃度的升高，魚的鰓組織受到的損傷加重。</p><p>　　a b</p><p>　　c d</p><p>　　圖1 納米氧化鋅暴露30d后斑馬魚的

35、鰓組織結(jié)構(gòu)變化（H-E；×400）</p><p>　　a.對(duì)照組的鰓組織，鰓絲和鰓小片正常；b.納米氧化鋅濃度為1.0mg·L-1 處理的鰓組織，未發(fā)現(xiàn)病變等現(xiàn)象;c. 納米氧化鋅濃度為5.60mg·L-1 處理的鰓組織，示鰓小片鰓絲病變（箭頭）和細(xì)胞核缺失（星號(hào)）；d. 納米氧化鋅濃度為11.20mg·L-1 處理的鰓組織，示鰓絲明顯病變（箭頭）。</p>

36、<p>　　3.4 斑馬魚肝結(jié)構(gòu)變化</p><p>　　對(duì)照組斑馬魚的肝細(xì)胞質(zhì)均勻，細(xì)胞核呈規(guī)則圓形，位于細(xì)胞中央(圖2e)，肝細(xì)胞索相互交錯(cuò)。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)組受試魚在1mg/L時(shí)肝細(xì)胞正常并未發(fā)現(xiàn)的病變（圖2 f）。當(dāng)納米氧化鋅懸浮液濃度≥5.6mg/L時(shí)，如圖2 g所示肝細(xì)胞腫大，其細(xì)胞形狀變得不規(guī)則，細(xì)胞核發(fā)生偏離細(xì)胞中心。在懸浮液濃度高達(dá)11.20mg/L

37、時(shí)，如圖2h所示細(xì)胞質(zhì)中空泡化程度加重，部分肝細(xì)胞出現(xiàn)細(xì)胞核消失引起肝組織局部壞死。</p><p>　　e f</p><p>　　g h</p><p>　　圖2 納米氧化鋅暴露30d后斑馬魚

38、肝組織結(jié)構(gòu)變化（H-E；×400）</p><p>　　e. 對(duì)照組斑馬魚肝組織，胞質(zhì)均勻，肝細(xì)胞呈圓形，細(xì)胞核呈圓形位于細(xì)胞中央；f納米氧化鋅濃度為1.0mg·L-1 處理的肝組織，未發(fā)現(xiàn)病變等現(xiàn)象；g. 納米氧化鋅濃度為5.60mg·L-1 處理的肝組織，示細(xì)胞核偏移（箭頭）和細(xì)胞空泡化（星號(hào)）；h.納米氧化鋅濃度為11.20mg·L-1 處理的肝組織，示細(xì)胞核偏移（箭

39、頭）和細(xì)胞空泡化（星號(hào)），組織壞死（三角形）。</p><p><b>　　4討論</b></p><p>　　4.1 納米氧化鋅斑馬魚鰓結(jié)構(gòu)的影響</p><p>　　鰓是魚類的重要呼吸器官，魚體與外環(huán)境的氣體交換主要由鰓來完成。鰓發(fā)生病變魚類呼吸不暢，必然影響魚類的正常代謝和生長。也是重要的排泄器官，鰓組織的病變將造成氨氮的排泄受阻，血液中

40、氨氮含量升高，將影響到魚體內(nèi)滲透壓調(diào)節(jié)機(jī)能。因?yàn)轸~類的鰓與水直接接觸，并且對(duì)水體的污染物敏感，容易受到水體中污染物的作用而損傷，進(jìn)而影響其正常的生理功能，危及魚體健康。而且魚的鰓是污染物作用的主要靶器官，鰓的生理和結(jié)構(gòu)變化可以作為水體受污染的程度的指標(biāo)，同樣也能直接反應(yīng)污染物對(duì)魚毒害的程度[12]。</p><p>　　水環(huán)境中有毒物質(zhì)作用于魚類的鰓組織，其損傷可劃分為兩類：一是防御損傷，主要表現(xiàn)為鰓絲上皮細(xì)胞肥

41、大和增生、鰓小片的呼吸上皮水腫等；二是直接損傷，主要表現(xiàn)鰓上皮細(xì)胞壞死和脫落等。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)中，納米氧化鋅作為唯一的變量，觀察納米氧化鋅對(duì)斑馬魚鰓組織的作用，當(dāng)濃度為1mg/L時(shí)斑馬魚的鰓組織并未發(fā)現(xiàn)變化，當(dāng)其暴露在5.6mg/L的納米氧化鋅懸液30天，其主要變化鰓上皮細(xì)胞肥大，并伴有細(xì)胞核缺失，并且隨著濃度的增高受試魚鰓上皮細(xì)胞增生越嚴(yán)重。吳玲玲[13]等在1.0 ug·L-1的林丹水

42、溶液中暴露36d后,與對(duì)照組相比,斑馬魚的鰓組織表現(xiàn)出異常:上皮細(xì)胞殘損、脫落、鰓小片上皮細(xì)胞水腫以及柱細(xì)胞變形;當(dāng)林丹水溶液濃度提高到100.0 ug·L-1時(shí),曝露36d后,斑馬魚的鰓小片上皮細(xì)胞水腫、柱細(xì)胞變形,鰓小片之間有融合現(xiàn)象,反映了林丹對(duì)斑馬魚鰓的毒性。Jeanmarie[14]等對(duì)斑馬魚腹腔注射70ng·g的TCDD (2,3,7,8-tetrachlorodibenzo -P- dioxin)，5天

43、后，發(fā)現(xiàn)斑馬魚鰓小片上皮肥大、明顯隆起。而Upatham[15]等將尼羅羅非魚 (Oreochromisnitius)暴露在不同濃度的草甘膦除草劑(GlyphosateHerbicide，C3H8NO5P) 3個(gè)月，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不論5還是15 mg·L-1的草甘膦除草劑中，鰓絲的</p><p>　　所以，斑馬魚鰓組織的病理學(xué)變化表示納米氧化鋅污染的程度。此外，本實(shí)驗(yàn)中觀察到納米氧化鋅對(duì)斑馬魚鰓的作用主要表

44、現(xiàn)為防御反應(yīng)，主要是鰓絲上皮增厚、鰓小片上皮細(xì)胞肥大和水腫。鰓組織的防御作用可以阻礙毒物攝入，增加毒物擴(kuò)散到血液的距離，從而延緩和減輕毒性作用，但是，防御反應(yīng)降低了鰓的氣體和物質(zhì)交換效率，即魚的呼吸效率，影響了魚的循環(huán)系統(tǒng)，從而破壞魚體的生理功能，影響了其新陳代謝，危及其機(jī)體健康甚至造成死亡。本研究中，在濃度≥5.60mg/L的納米氧化鋅懸液中暴露后的斑馬魚，發(fā)現(xiàn)暴露在納米氧化鋅組斑馬魚的質(zhì)量低于對(duì)照組，即說明鰓正常功能受阻，加之肝臟損

45、害，影響了機(jī)體的新陳代謝，并且納米氧化鋅對(duì)斑馬魚鰓的毒性有明顯的劑量-效應(yīng)關(guān)系，在11.2mg/L時(shí)，其鰓組織結(jié)構(gòu)的變化明顯比5.6mg/L的魚鰓組織結(jié)構(gòu)更為嚴(yán)重。</p><p>　　4.2 納米氧化鋅斑馬魚肝結(jié)構(gòu)的影響</p><p>　　肝臟是斑馬魚和大多數(shù)脊椎動(dòng)物的解毒器官，侵犯機(jī)體的有毒異物多在肝臟中集中，所以肝臟也是毒害物質(zhì)的主要靶器官之一。當(dāng)有毒物質(zhì)濃度過高會(huì)造成肝細(xì)胞損傷，

46、使肝細(xì)胞結(jié)構(gòu)表現(xiàn)異常和病變。魚類暴露在受污染水環(huán)境中其肝組織會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)和生理變化[16]。生態(tài)毒理學(xué)研究中可以運(yùn)用魚的肝組織結(jié)構(gòu)變化作為水環(huán)境中有毒物質(zhì)污染作用的生物標(biāo)記物。通常情況下魚類受到有毒物質(zhì)作用后，通常會(huì)發(fā)生肝細(xì)胞腫大、細(xì)胞核偏移、空泡化和壞死。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)中，納米氧化鋅是主要變化因子，在5.60和11.20mg·L-1納米氧化鋅懸液中暴露30d，斑馬魚的肝組織結(jié)構(gòu)已經(jīng)出現(xiàn)明顯

47、的損傷，主要表現(xiàn)為肝細(xì)胞腫大、細(xì)胞核偏離細(xì)胞中心，甚至消失，而且在濃度為11.20mg·L-1時(shí)觀察到肝細(xì)胞細(xì)胞核消失和組織壞死。然而魚類在中毒嚴(yán)重時(shí)，才表現(xiàn)為肝細(xì)胞的細(xì)胞核固縮、細(xì)胞破裂和溶解，細(xì)胞功能發(fā)生衰退，終致組織壞死。這說明納米氧化鋅對(duì)斑馬魚表現(xiàn)出強(qiáng)烈的毒性。。</p><p>　　4.3納米氧化鋅對(duì)斑馬魚的毒性機(jī)理</p><p>　　目前,納米材料的毒性機(jī)制尚未清楚

48、，可能粒子的粒徑為納米級(jí)，與細(xì)胞膜孔徑、核膜孔徑和離子通道等處于相同尺度，容易進(jìn)入細(xì)胞，而且由于尺寸效應(yīng)，其表面活性、電子穩(wěn)定性、溶解性和光學(xué)性質(zhì)等效應(yīng)的共同作用造成細(xì)胞膜完整性破壞、氧化脅迫、線粒體等重要細(xì)胞器損傷、蛋白質(zhì)氧化和變性并喪失功能、基因毒性、毒性物質(zhì)的釋放等。這些致毒機(jī)制主要由納米材料的自身性質(zhì)決定[18]。</p><p>　　同樣納米顆粒對(duì)生物系統(tǒng)的影響是全方位的，已有學(xué)者綜述了納米顆粒進(jìn)入人體

49、的途徑、作用器官以及可能引發(fā)的健康問題，也證實(shí)了納米粒子可能進(jìn)入機(jī)體中樞神經(jīng)系統(tǒng)和心臟等重要組織[20]。</p><p>　　在國內(nèi)外，已有許多研究都表明：納米材料的生物效應(yīng)與納米顆粒的尺寸有相關(guān)性[21]。鋅顆粒(58±16nm和1．08±0．25 nm)對(duì)小鼠的急性毒性研究表明：納米鋅小鼠的肝、腎、心功能有損傷，并有胃腸道反應(yīng)，而微米鋅在同劑量下出現(xiàn)異常應(yīng)癥狀少；1周內(nèi)納米鋅組小鼠死亡率

50、為10％，微米鋅組無死亡[22]。</p><p>　　有學(xué)者根據(jù)目前的研究運(yùn)用細(xì)胞及分子學(xué)機(jī)制，提出納米材料導(dǎo)致肺組織炎癥的假設(shè)[23]為：因?yàn)榧{米級(jí)顆粒具有氧化脅迫作用，能在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生作用從而導(dǎo)致肺組織細(xì)胞脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物如氧化型谷胱甘肽的產(chǎn)生和4-hydmxynonenal的生成。破壞細(xì)胞內(nèi)的氧化還原平衡，從而導(dǎo)致炎癥。而且，細(xì)胞與顆粒的相互作用和顆粒的氧化脅迫都能刺激細(xì)胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度的上升，這也會(huì)引起抗

51、氧化產(chǎn)物含量上升從而引發(fā)炎癥。</p><p>　　另外，納米材料引起肺組織炎癥可能和巨噬細(xì)胞有關(guān)[24]。不同的納米材料（如SWCNTs和CB）被肺泡巨噬細(xì)胞吸收，但是不同材料在肺組織中的反應(yīng)卻不同[25]。吸收SWCNTs的巨噬細(xì)胞會(huì)快速移動(dòng)到肺小葉中央位置，并且聚集在肺泡隔膜，導(dǎo)致肉芽瘤生成，而吸收CB的巨噬細(xì)胞會(huì)分散在肺泡空間中。</p><p>　　李小云等[5]實(shí)驗(yàn)納米ZnO可

52、以在魚體內(nèi)富集。顆粒態(tài)鋅在魚鰓和魚肉中的積累，顆粒態(tài)鋅在魚鰓和魚肉的積累都隨鋅濃度的升高而升高，顆粒態(tài)魚鰓積累尤其大于魚肉，其他形式進(jìn)入鰓組織，再轉(zhuǎn)移到血液的濃度梯度驅(qū)動(dòng)的被動(dòng)擴(kuò)散過程。有研究發(fā)現(xiàn)，納米TiO2能夠進(jìn)入鯉魚（Cyprinus carpio）體內(nèi)，造成鰓和肝的病理學(xué)變化并產(chǎn)生氧化損傷。</p><p><b>　　5總結(jié)</b></p><p>　　根據(jù)

53、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出以下結(jié)論:</p><p>　　a 5.6mg/L的納米氧化鋅中的斑馬魚，其鰓組織出現(xiàn)增生，水腫，斑馬魚的肝組織也發(fā)生明顯的損傷，說明本研究使用的納米粒子對(duì)斑馬魚有毒性作用。</p><p>　　b 隨著納米氧化鋅濃度的增加，斑馬魚的肝和鰓組織損傷越嚴(yán)重。納米氧化鋅對(duì)生物的毒性具有劑量-效應(yīng)已從關(guān)系。</p><p>　　c 與傳統(tǒng)的化學(xué)品相比，在

54、目前的測(cè)試的納米粒子尺度越小毒性越強(qiáng)，這表明適用于“傳統(tǒng)”化學(xué)品的現(xiàn)行法規(guī)評(píng)需要重新適用于納米材料。應(yīng)建立新的法規(guī)，不僅是化學(xué)成分，而且根據(jù)大小，如化學(xué)性質(zhì)的納米級(jí)的變化來建立新法規(guī)。</p><p>　　本研究提出的結(jié)果表明，納米氧化鋅潛在生態(tài)毒性和環(huán)境健康的影響不容忽視。到達(dá)生態(tài)途徑和環(huán)境效應(yīng)試驗(yàn)應(yīng)包括商業(yè)產(chǎn)品是主要類別代表的納米材料（例如，此處測(cè)試的金屬氧化物和碳為基礎(chǔ)的納米顆粒），特別是那些最有可能進(jìn)入水

55、生環(huán)境釋放的納米材料。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉揚(yáng), 高愈希, 吳剛, 等. 典型納米材料生物效應(yīng)及其毒理學(xué)研究的進(jìn)展[J]. 中華預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志, 2007, 3: 130~133.</p><p>　　[2] 駱蓉芳, 倪士峰, 劉惠納. 米材料的生物效應(yīng)研究進(jìn)展[J]. 北藥學(xué)雜志, 20

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