【摘要】：近年來,霧霾污染越來越嚴(yán)重,作為霧霾主要組成部分的超細顆粒物(UFPs)對健康的影響也引起了社會的廣泛關(guān)注。UFPs分布廣泛,能通過呼吸道與人體接觸并進入細胞,與功能蛋白結(jié)合影響其結(jié)構(gòu)和功能表達,進而誘發(fā)急性肺炎、心腦血管損傷和免疫系統(tǒng)損傷等疾病。UFPs的組成復(fù)雜,其毒性效應(yīng)是各組分共同作用的結(jié)果,目前缺乏對UFPs各組分毒性效應(yīng)機理的探討與研究。超細炭黑(UFCB)與UFPs具有相似的理化性質(zhì),可作為UFPs生物學(xué)研究的替代模型。重金屬鉛極易被UFPs吸附,負載了鉛的UFPs在大氣中廣泛存在,給人類健康帶來了新的問題。目前UFPs的毒理學(xué)研究主要集中在單一 UFCB顆粒對呼吸系統(tǒng)細胞的影響,對于多組分的UFPs作用于功能蛋白和組織器官,從而使機體致病的機理研究仍然匱乏。氧化應(yīng)激是所有疾病的誘因,肝臟肩負著機體氧化防御的重要任務(wù);過氧化氫酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)在保護機體免受氧化應(yīng)激損傷中起著重要作用。因此本文選取小鼠原代肝細胞為靶細胞,選取CAT和SOD為靶蛋白,選取UFCB作為UFPs的生物替代模型,在細胞水平和分子水平研究比對了UFCB和載鉛UFCB誘發(fā)機體氧化應(yīng)激的效應(yīng)與機理。本文主要包括以下幾部分內(nèi)容:(1)綜述了大氣顆粒物、UFPs、UFCB和鉛的污染現(xiàn)狀及現(xiàn)階段毒理學(xué)研究進展,明確了現(xiàn)階段對載鉛UFPs毒性機理評價的不足,確定了本次的研究目的和研究內(nèi)容。(2)利用多種方法對UFCB進行改性修飾,改性后超細炭黑(MCB)水溶液的Zeta電位為-39.7 mV,遠高于改性之前的-18.2 mV,證明MCB的分散穩(wěn)定性優(yōu)于改性之前。將MCB應(yīng)用于鉛的吸附實驗,最后得到鉛含量為0.235 g/g的載鉛MCB(即Pb-MCB)。(3)研究比對了 MCB和Pb-MCB誘發(fā)小鼠肝細胞氧化應(yīng)激效應(yīng)的影響。實驗結(jié)果表明:肝細胞活力與MCB和Pb-MCB暴露濃度之間均呈負活力-劑量關(guān)系。細胞內(nèi)MDA含量隨MCB和Pb-MCB暴露濃度的增加而升高,且在50 mg/L時達到最高,分別為對照組的204.44%和172.49%,高濃度的MDA打破了細胞內(nèi)部的氧化還原平衡并破壞了細胞膜的完整性,使細胞發(fā)生脂質(zhì)過氧化作用從而導(dǎo)致細胞活力降低甚至死亡。隨著MCB和Pb-MCB暴露濃度的升高,細胞內(nèi)CAT的相對活力均呈先上升后下降的趨勢。MCB的暴露同樣導(dǎo)致了胞內(nèi)SOD的相對活性先上升后下降,但是隨Pb-MCB暴露濃度的增加,SOD的相對活性逐步上升。比對同等暴露條件下MCB和Pb-MCB對小鼠肝細胞氧化應(yīng)激指標(biāo)的影響發(fā)現(xiàn),MCB的細胞毒性較Pb-MCB的細胞毒性強,原因是MCB較Pb-MCB帶更多的負電荷,更易與膜蛋白、CAT和SOD結(jié)合作用,影響細胞和酶的活力及功能表達。(4)利用多種光譜學(xué)手段研究比對了MCB和Pb-MCB的暴露對CAT和SOD分子結(jié)構(gòu)和功能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):無論是MCB還是Pb-MCB都會與CAT和SOD結(jié)合,在炭黑顆粒表面形成一層“蛋白冠”類的物質(zhì),改變了CAT和SOD發(fā)色團的微環(huán)境,使蛋白質(zhì)骨架結(jié)構(gòu)緊縮,疏水性增強。MCB和Pb-MCB暴露染毒均使CAT的活性先上升后下降,使SOD的活性持續(xù)下降。CAT和SOD活性的變化一方面說明了結(jié)構(gòu)的改變影響了酶的功能表達;另一方面酶與MCB或Pb-MCB的結(jié)合會影響其活性位點附近氨基酸的微環(huán)境,從而間接對酶的活性產(chǎn)生影響或者抑制作用。比對同等暴露條件下MCB和Pb-MCB對CAT和SOD分子的影響時發(fā)現(xiàn),MCB對CAT和SOD結(jié)構(gòu)和功能的影響大于Pb-MCB對兩種酶蛋白的影響,原因是MCB帶大量的負電荷,更易與帶正電荷的CAT或者SOD結(jié)合作用,改變酶蛋白的結(jié)構(gòu)使其活性降低;而Pb-MCB溶液中微量Pb2+的存在促進了 Pb-MCB粒子的團聚沉降,粒徑的增大使Pb-MCB與酶蛋白之間的作用力和結(jié)合面積減小,因此MCB較Pb-MCB表現(xiàn)出更強的分子毒性。本論文從細胞和分子兩個層面研究并比對了MCB和Pb-MCB對機體氧化應(yīng)激機制的毒性作用機理,為多組分大氣顆粒物的毒性效應(yīng)評價提供了理論和方法的參考。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X171.5
【圖文】：

錢孝琳等人在對大鼠支氣管進行ＵＦＣＢ滴注染毒三天后發(fā)現(xiàn)，大鼠出現(xiàn)了急逡逑性肺炎癥狀和氧化應(yīng)激效應(yīng)，對肺部組織進行切片觀察發(fā)現(xiàn)，和正常大鼠相比（圖逡逑１－１Ａ）染毒大鼠的支氣ｆｆ邋Ｃ圖１－１邋Ｂ）有明品病變，染毒組細胞皺縮明顯，血管逡逑充血嚴(yán)重Ｐ］。李園園等人在研宄吸入ＵＦＣＢ染毒對小鼠呼吸系統(tǒng)的影響時發(fā)現(xiàn)，逡逑吸入ＵＦＣＢ小鼠的肝臟組織的顏色加深且小鼠表現(xiàn)出明顯的肺炎癥狀％。Ｔｉｎ－Ｔｉｎ逡逑等人在研宄ＵＦＣＢ對小鼠的影響時，對８周大的雄性ＢＡＬＢ／ｃ小鼠鼻內(nèi)滴注ＵＦＣＢ逡逑染毒，每周染毒一次，共持續(xù)４周＝最后收集檢測小鼠大腦嗅球和海馬體細胞炎逡逑性因子和趨化因子ｍＲＮＡ的表達情況＝實驗結(jié)果顯示，被１４邋ｎｍ的ＵＦＣＢ滴注逡逑染毒的小鼠嗅球中發(fā)現(xiàn)了細胞炎性因子的ｍＲＮＡ，這項研究首次證明了鼻內(nèi)滴逡逑注ＵＦＣＢ染毒會引發(fā)小鼠大腦特定區(qū)域細胞炎性因子和趨化因子ｍＲＮＡ的表達，逡逑證明了邋ＵＦＣＢ會對大腦的免疫功能造成影響｜３（久Ｏｎｏｄａ等人在懷孕小鼠妊娠期逡逑的第５天和第９天對其進行鼻內(nèi)ＵＦＣＢ滴注染毒，在幼鼠出生后的第６周和第逡逑１２周收集幼鼠的腦細胞并檢測中樞神經(jīng)系統(tǒng)血管周圍的巨噬細胞（ＰＶＭｓ）的變逡逑化

３．１改性超細炭黑的粒度分布研究逡逑利用ＢＴ－９３００Ｈ粒度檢測儀測量ＳＢ１００和各類改性超細炭黑在水中形成的團逡逑聚體的粒徑大小，來表征其在水溶液中分散性的差異。如圖２－１所示，超細炭黑逡逑ＳＢ１００，ＭＣＢ，ＭＣＢ－Ｓ，邋ＭＣＢ－Ｃ１，邋ＭＣＢ－Ｎｃｌ邋和邋ＭＣＢ－Ｃ邋在水中形成團聚體的中逡逑位粒徑分別為邋０．６３３ｎｍ，０．５１３ｎｍ，０．６３ｎｍ，０．５７３ｒｔｍ，邋０．５７３ｎｍ邋和邋０．６１ｎｍ，由此逡逑可知硝酸改性的超細炭黑ＭＣＢ在水中的分散程度最好。逡逑０．８邋ｐ逡逑°＊６３３邐０．６３逡逑．丁邐－Ｔ－邐０．５７３邋０＊５７３邐Ｕ，ｔ）１逡逑０．６邋－邐—Ｉ—邐—Ｉ—逡逑１邋ｎ邋＿邋＿逡逑ｓ邋■邋■逡逑Ｉ邐■邋■逡逑■邋■Ｉ逡逑０，ｌｕＪ，邋１１，１邋■邋■邋■逡逑圖２－１改性超細炭黑的中位粒徑大小逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｍｅｄｉａｎ邋ｄｉａｍｅｔｅｒ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｍｏｄｉｆｉｅｄ邋ＵＦＣＢｓ邋ｉｎ邋ｗａｔｅｒ逡逑３．２改性超細炭黑的水溶性實驗分析逡逑�。埃埃埃卞澹绲模樱洛澹保埃昂停停茫路謩e溶于１０邋ｍＬ的ＰＢ緩沖液中，樣品分別標(biāo)逡逑記為１和２，兩個樣品各自的水溶性如圖２－２Ａ所示，１號瓶中的ＳＢ邋１００樣品全逡逑部沉在容器底部，溶解度小；２號瓶中的ＭＣＢ基本全部溶解，在ＰＢ緩

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3 劉定勇,肖若渝,王浴生,方治平;利福噴丁和苯巴比妥誘導(dǎo)小鼠肝細胞滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)增生的作用[J];中國抗生素雜志;1989年05期

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本文編號：2722435