納米二氧化鈦對神經系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)毒性的研究.pdf

1、納米材料以其獨特的性質廣泛應用于各個領域，其生物安全性也受到了關注。近年來流行病學格外關注納米材料引起的心血管系統(tǒng)毒性方面的研究，但是對納米二氧化鈦(Nano-titanium dioxide，nano-TiO2)經皮膚的長期暴露對心血管毒性和神經毒性的研究報道還很少。本課題采用體內和體外兩種實驗相結合的方法，對納米二氧化鈦的心血管毒性和神經毒性進行了探討。
　　體內實驗以6周齡雌性BALB/c小鼠為實驗動物，染毒濃度分別為0，4

2、，20，100，500 mg/kg/d，小鼠經皮膚暴露后，將小鼠腦組織制成切片進行病理學觀察，測定腦組織氧化損傷指標:活性氧(Reactive Oxygen Species，ROS)，谷胱甘肽(Glutathione，GSH)和丙二醛(Malondialdehyde，MDA)的含量，測定腦組織炎癥指標:白細胞介素4（Interleukin-4，IL-4）和干擾素伽馬（Interferon-γ，IFN-γ）的含量等內容來評價nano-Ti

3、O2對神經系統(tǒng)的毒性效應。通過測定小鼠血清中的ROS，免疫球蛋白E(Immunoglobulin-E，IgE)，血栓調節(jié)蛋白（Thrombomodulm, TM），可溶性細胞粘附因子1(soluble adhesion molecules1，sICAM-1)和D-二聚體(D-Dimer，D2D)的含量變化等內容來探討nano-TiO2對心血管系統(tǒng)的毒性效應。
　　體外實驗采用濃度為0.45，2.25，11.25，56.25μg/m

4、L nano-TiO2處理人臍靜脈血管內皮細胞(Human umbilical vein endothelial cells，HUVECs)，測定細胞活力，以及ROS，白細胞介素8(Interleukin-8，IL-8)，高敏C反應蛋白(hypersensitive C-reactiveprotein，hsCRP)，胞質緊密粘連蛋白-1（zonula occludens-1，ZO-1），8-羥基脫氧鳥苷（8-hydroxylation

5、deoxy guanosine，8-OHdG）和含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3(cysteinyl aspartate specific proteinase-3，caspase-3)的含量等內容來探討nano-TiO2對細胞的毒性效應。通過添加維生素E(Vitamin E，VE)作為保護劑，來研究VE在nano-TiO2對小鼠心血管系統(tǒng)以及神經系統(tǒng)和HUVECs的保護作用和存在的可能的保護機制。
　　實驗結果表明，各組的小鼠

6、腦組織切片無明顯差異，小鼠腦組織中ROS、MDA和IL-4的含量隨著染毒劑量的上升均呈現(xiàn)出上升趨勢，小鼠腦組織中GSH和IFN-γ的含量隨著染毒劑量的上升均呈現(xiàn)出下降趨勢。小鼠腦組織ROS、MDA和IL-4的含量分別在20 mg/kg、500 mg/kg和100 mg/kg組出現(xiàn)極顯著性升高，GSH含量:500 mg/kg組出現(xiàn)極顯著性下降，IFN-γ含量:500 mg/kg組出現(xiàn)顯著性降低。
　　小鼠血清中ROS、D2D、Ig-

7、E、sICAM-1和TM的含量隨著染毒劑量的上升均呈現(xiàn)出上升趨勢。小鼠血清中ROS、D2D、Ig-E、sICAM-1和TM的含量分別在100 mg/kg、100 mg/kg、20 mg/kg、20 mg/kg和20 mg/kg組出現(xiàn)極顯著性升高。HUVECs活力、IL-8的含量隨著染毒劑量的上升呈現(xiàn)出下降趨勢，HUVECs中ROS、hs-CRP、ZO-1、8-OHdG和caspase-3的含量隨著染毒劑量的上升均呈現(xiàn)出上升趨勢。HUVE

8、Cs活力:56.25μg/mL組出現(xiàn)極顯著性下降，IL-8含量:56.25μg/mL組出現(xiàn)顯著性下降，ROS、hs-CRP、ZO-1和8-OHdG含量分別在11.25μg/mL、11.25μg/mL、2.25μg/mL和2.25μg/mL組出現(xiàn)極顯著性升高，caspase-3含量:56.25μg/mL組出現(xiàn)顯著性升高。
　　在體內實驗通過對100 mg/kg和500 mg/kg的nano-TiO2暴露組和體外實驗對11.25μg/

9、mL和56.25μg/mL的nano-TiO2暴露組同時添加VE作為保護劑，發(fā)現(xiàn)與單獨的nano-TiO2處理組相比，VE可以降低腦組織以及血清中氧化應激、炎癥反應，還可以提高HUVECs的細胞活性以及降低HUVECs的氧化應激、炎癥反應、DNA損傷程度和細胞凋亡水平。
　　結論:本實驗結果表明低劑量nano-TiO2對神經系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)的影響較弱，高劑量nano-TiO2能夠引起神經系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)的毒性效應，氧化應激和炎癥反