納米二氧化鈦和DDT聯(lián)合染毒對小鼠氧化應(yīng)激和DNA損傷作用的研究.pdf

1、目的:納米二氧化鈦(nanoparticletitaniumdioxide，Nano-TiO2)是納米材料的一種，作為一種新型光催化劑、抗紫外線劑和光電效應(yīng)劑廣泛應(yīng)用于污水處理過程中。但近年來大量研究發(fā)現(xiàn)納米二氧化鈦能影響機體的氧化應(yīng)激過程，引起炎癥反應(yīng)、DNA損傷、脂質(zhì)過氧化等，對人體健康產(chǎn)生不利影響。滴滴涕(DDT)作為一種有機氯農(nóng)藥，是環(huán)境中常見的持久性有機污染物，具有持久性、蓄積性、遷移性和高毒性等特點。Nano-TiO2進入環(huán)

2、境后，對DDT具有超強的吸附性能，在較溫和的條件下利用光催化氧化降解技術(shù)將其完全降解為無毒物質(zhì)，但在降解過程中是否會對人體健康產(chǎn)生影響，現(xiàn)有研究較少。本研究擬通過灌胃方法建立小鼠Nano-TiO2和DDT聯(lián)合染毒的動物模型，觀察其氧化應(yīng)激狀況的變化，并檢測小鼠細(xì)胞DNA損傷及相關(guān)基因絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(Akt)基因表達的變化，探討Nano-TiO2和DDT聯(lián)合損傷及其可能的作用機制，為Nano-TiO2的安全應(yīng)用提供理論依據(jù)。

3、>　　 方法:
　　 1動物模型的建立:取72只健康昆明種小鼠，隨機分為1個對照組和8個處理組，每組8只，雌雄各半。分別以2g/kg體重的50nm或120nmTiO2，30、60mg/kg的DDT以及各粒徑TiO2和各濃度DDT聯(lián)合劑量灌胃，三蒸水(ddH2O)和玉米油作為溶劑對照。連續(xù)灌胃7天，處死動物取材進行相關(guān)項目的檢測。
　　 2組織病理學(xué)觀察:制作肝臟和腎臟組織病理切片，光鏡下觀察Nano-TiO2和DDT單

4、獨或聯(lián)合染毒后臟器的病理變化。
　　 3小鼠體內(nèi)Ti含量測定:利用微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)法檢測Nano-TiO2和DDT單獨或聯(lián)合染毒后，小鼠肝臟、腎臟、皮層、海馬組織內(nèi)的Ti含量。
　　 4細(xì)胞內(nèi)活性氧水平的測定:二氫二氯熒光黃雙乙酸鈉(DCFH-DA)作為熒光探針，采用流式細(xì)胞檢測技術(shù)檢測Nano-TiO2和DDT單獨或聯(lián)合染毒后，小鼠肝臟、腎臟、皮層、海馬組織細(xì)胞內(nèi)的活性氧(ROS)水平的變

5、化。
　　 5組織中氧化損傷指標(biāo)的測定:利用試劑盒檢測Nano-TiO2和DDT單獨或聯(lián)合染毒后，小鼠血清、肝臟、腎臟、皮層和海馬組織中MDA含量以及SOD、GSH-Px活力的變化。
　　 6DNA損傷的測定:運用單細(xì)胞凝膠電泳試驗(SCGE)，檢測Nano-TiO2和DDT單獨或聯(lián)合染毒后，小鼠肝臟、腎臟、皮層、海馬組織細(xì)胞OTM值的變化。
　　 7Akt基因mRNA表達的測定:采用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)方法

6、，檢測Nano-TiO2和DDT單獨或聯(lián)合染毒后，小鼠肝臟、腎臟、皮層、海馬組織細(xì)胞內(nèi)絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶(Akt)基因mRNA表達水平的變化。
　　 結(jié)果:
　　 1Nano-TiO2與DDT對小鼠一般狀況的影響
　　 小鼠體重持續(xù)增加，各組間未見明顯差異（P＞0.05）。TiO2-50+DDT60組個別小鼠出現(xiàn)輕度的震顫并伴有慌張步態(tài)。
　　 與對照組比較，TiO2和DDT聯(lián)合處理組及DDT60單獨

7、處理組肝臟器系數(shù)明顯升高(P＜0.05)，聯(lián)合處理作用大于Nano-TiO2或DDT單獨處理，并且隨著DDT劑量的升高，臟器系數(shù)升高(P＜0.05)，但是粒徑大小對肝臟器系數(shù)影響不大。而其他組織（腎臟、皮層、海馬）各臟器系數(shù)在不同處理組無統(tǒng)計學(xué)差異（P＞0.05）。
　　 2Nano-TiO2和DDT單獨或聯(lián)合染毒后，小鼠肝、腎組織形態(tài)學(xué)變化
　　 Nano-TiO2或DDT單獨處理時，肝小葉中央靜脈擴張充血同時伴隨肝血

8、竇膽管擴張，部分細(xì)胞出現(xiàn)空泡變性，胞漿疏松淺染。Nano-TiO2和DDT聯(lián)合處理時，損傷程度加重，肝索擴張、肝細(xì)胞水腫明顯、排列紊亂，特別是在TiO2-50+DDT60組出現(xiàn)大量水樣變性，細(xì)胞間界限不清;而腎臟的病理觀察發(fā)現(xiàn)，Nano-TiO2或DDT單獨處理時腎細(xì)胞出現(xiàn)輕微的水腫渾濁腫脹，腎小管增厚，腎小球腫脹出血。TiO2和DDT聯(lián)合處理時，損傷程度加重，出現(xiàn)腎小管細(xì)胞排列紊亂，腎間質(zhì)充血水腫，出血與淋巴細(xì)胞侵潤明顯，局部出現(xiàn)點狀

9、壞死。
　　 3Nano-TiO2和DDT對小鼠組織內(nèi)Ti含量的影響
　　 與對照組比較，TiO2單獨處理、TiO2和DDT聯(lián)合處理后小鼠肝、腎、皮層和海馬組織內(nèi)Ti含量顯著升高（P＜0.05）;聯(lián)合處理時除肝臟TiO2-120+DDT30和腎臟TiO2-50+DDT30組與相應(yīng)TiO2單獨處理組未見顯著差異外，其余各組織內(nèi)Ti含量均明顯高于相應(yīng)TiO2單獨處理組(P＜0.05);隨著TiO2粒徑的減小，Ti含量有逐漸升

10、高的趨勢;而DDT則對Ti的蓄積作用不顯著，部分組織中Ti含量相應(yīng)升高。二因子方差分析顯示在TiO2+DDT處理后未出現(xiàn)交互作用（P＞0.05）。
　　 4Nano-TiO2和DDT對小鼠組織細(xì)胞內(nèi)ROS水平的影響
　　 與對照組比較，Nano-TiO2和DDT可以使小鼠肝臟、腎臟、皮層、海馬細(xì)胞內(nèi)ROS水平升高，且聯(lián)合處理時的作用大于二者的單獨作用(P＜0.05);隨著DDT劑量增加，細(xì)胞內(nèi)ROS水平相應(yīng)升高，但肝臟、

11、腎臟和海馬組織細(xì)胞內(nèi)ROS水平隨DDT劑量增加而增高的趨勢不明顯;隨著TiO2粒徑的減小，ROS有逐漸升高的趨勢。二因子方差分析顯示，僅皮層TiO2+DDT處理對ROS的影響存在交互作用(P＜0.05)。
　　 5Nano-TiO2和DDT對小鼠組織內(nèi)MDA、SOD、GSH-Px的影響
　　 與對照組比較，Nano-TiO2和DDT可以使小鼠血清、肝臟、腎臟、皮層、海馬組織中MDA含量升高，且聯(lián)合處理時的作用大于二者的單

12、獨作用（P＜0.05）;隨著DDT劑量增加，組織內(nèi)MDA水平隨之升高;隨著Nano-TiO2粒徑的減小，MDA水平有逐漸升高的趨勢。但血清、肝臟組織內(nèi)MDA含量隨Nano-TiO2粒徑減小而增高的趨勢不明顯。二因子方差分析顯示，僅海馬組織中TiO2+DDT處理對MDA的影響存在交互作用(P＜0.05)。
　　 與對照組比較，Nano-TiO2和DDT可以使小鼠血清、肝臟、腎臟、皮層、海馬組織SOD活性下降，且聯(lián)合處理時的作用大于

13、二者的單獨作用（P＜0.05）;隨著DDT劑量增加，組織內(nèi)SOD水平隨之下降;隨著Nano-TiO2粒徑的減小，肝臟、皮層組織內(nèi)SOD活性有逐漸下降的趨勢。但血清、腎臟和海馬組織內(nèi)SOD活性隨Nano-TiO2粒徑減小而下降的趨勢不明顯。二因子方差分析顯示，僅皮層組織中TiO2+DDT處理對SOD的影響存在交互作用(P＜0.05)。
　　 與對照組比較，Nano-TiO2和DDT可以使小鼠血清、肝臟、腎臟、皮層、海馬組織中GSH

14、-Px活力下降，且聯(lián)合染毒時的作用大于二者的單獨作用（P＜0.05）;隨著DDT劑量增加，組織內(nèi)GSH-Px水平隨之下降;隨著Nano-TiO2粒徑的減小，組織內(nèi)GSH-Px活性有逐漸下降的趨勢。但在腎臟、皮層劑量反應(yīng)關(guān)系不明顯。二因子方差分析顯示，血清和海馬組織中TiO2+DDT處理對GSH-Px的影響存在交互作用(P＜0.05)。
　　 6Nano-TiO2和DDT對小鼠組織細(xì)胞DNA損傷的影響
　　 與對照組比較，

15、Nano-TiO2和DDT可以使小鼠肝臟、腎臟、皮層、海馬組織細(xì)胞DNA受到損傷，且聯(lián)合處理時的作用大于二者的單獨作用(P＜0.05);隨著Nano-TiO2粒徑的減小和DDT劑量增加，DNA的損傷程度加重。但腎臟TiO2-120+DDT30組與TiO2-120+DDT0組無顯著性差異(P＞0.05)。二因子方差分析顯示，在肝臟、皮層、海馬組織細(xì)胞中TiO2+DDT處理對DNA損傷的影響存在交互作用(P＜0.05)。
　　 7N

16、ano-TiO2與DDT對氧化應(yīng)激相關(guān)基因Akt表達的影響
　　 對肝臟、腎臟、皮層、海馬Akt基因家族Akt1/Akt2/Akt3mRNA表達情況的測定發(fā)現(xiàn)，Nano-TiO2和DDT可以抑制Akt基因的表達且聯(lián)合處理時的作用大于二者的單獨作用。隨著Nano-TiO2粒徑的減小抑制作用有加強趨勢，但DDT抑制作用不明顯。同時在肝臟和腎臟，對Akt2和Akt3基因表達的抑制作用較Akt1基因明顯，而腦組織中Akt1/Akt2/A

17、kt3基因表達均有相應(yīng)程度的下降(P＜0.05)。二因子方差分析顯示各組織細(xì)胞中TiO2+DDT處理對Akt基因的表達不存在交互作用（P＞0.05）。
　　 結(jié)論:
　　 1Nano-TiO2和DDT單獨或聯(lián)合處理后，可使小鼠肝、腎出現(xiàn)一定程度的病理變化。
　　 2Nano-TiO2單獨或與DDT聯(lián)合處理后，可使Ti元素分布于肝臟、腎臟、皮層、海馬組織中。
　　 3Nano-TiO2和DDT單獨或聯(lián)合處理

18、后可使小鼠血液、肝臟、腎臟、皮層、海馬組織出現(xiàn)氧化損傷，抗氧化能力受損。
　　 4Nano-TiO2和DDT單獨或聯(lián)合處理后，可使小鼠細(xì)胞DNA受到損傷以及相關(guān)基因AktmRNA表達下調(diào)。
　　 5隨著TiO2粒徑的減少與DDT含量增加，其損傷作用增強，二者之間的具體交互作用及其具體形式有待進一步研究。
　　 6隨著Nano-TiO2粒徑的減少，其損害作用有加強的趨勢，但Nano-TiO2粒徑與其損害作用之間的關(guān)