本文關(guān)鍵詞：長期低劑量納米二氧化鈦暴露誘導(dǎo)小鼠肝損傷的分子機制

  更多相關(guān)文章： 納米TiO_2 小鼠 肝臟炎癥 Th2因子 IL-4通路 JAK-STAT通路

【摘要】：近十年,由于納米技術(shù)的極速發(fā)展,越來越多的納米材料被開發(fā)與利用,繼而用于生產(chǎn)并深入到人們生活的方方面面。納米二氧化鈦(TiO_2)直徑于100 nm以下,外觀為白色的疏松粉末。具有抗紫外線(UV)、抗菌、自潔凈和抗老化性能,現(xiàn)可用于化妝品、食品、功能纖維、塑料、油墨、涂料、油漆、精細(xì)陶瓷等各個領(lǐng)域。正是由于納米TiO_2廣泛的應(yīng)用,其對人體以及環(huán)境的危害關(guān)注度也隨之日益加大。動物實驗發(fā)現(xiàn),納米TiO_2可以通過呼吸吸入、口腔攝入甚至是皮膚滲透等多種轉(zhuǎn)運途徑進入到機體內(nèi)部,再經(jīng)過循環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)運至機體的各個器官并在此沉積,對機體產(chǎn)生毒性效應(yīng)。目前,國內(nèi)外對納米TiO_2導(dǎo)致小鼠肝功能損傷的分子機制的了解仍很有限。因此,本學(xué)位論文通過納米TiO_2(銳鈦型5 nm)對小鼠進行灌胃處理來研究長時間、低劑量的納米TiO_2對小鼠肝臟的影響,通過引發(fā)的體重、器體比和病理學(xué)現(xiàn)象以及生化指標(biāo)、蛋白表達的變化探討其對肝臟毒性的機制。本學(xué)位論文可為人類進一步安全、有效地使用納米材料提供重要的實驗依據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容如下所述:(1)本文通過三種不同的納米TiO_2劑量(2.5、5、10 mg/kg BW)持續(xù)對小鼠進行為期6個月的灌胃處理,詳細(xì)研究了納米TiO_2對小鼠肝臟慢性損傷的機制。實驗結(jié)果顯示,經(jīng)過納米TiO_2處理的小鼠的體重顯著下降,而小鼠的肝臟系數(shù)顯著增加(肝腫大)。與此同時,觀察小鼠肝臟的病理切片,發(fā)現(xiàn)實驗組小鼠表現(xiàn)出了嚴(yán)重的病變,如炎性細(xì)胞浸潤、血管擴張、充血、肝組織縫隙擴大以及肝細(xì)胞漸進性壞死等。并且通過透射電鏡(TEM)的觀察,肝細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了明顯的凋亡現(xiàn)象,其中包括嚴(yán)重的線粒體腫脹、核膜崩解和染色質(zhì)邊緣化。此外,在實驗組肝細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)、線粒體和核膜中觀察到了黑色的顆粒聚集體。這也證明了納米TiO_2會在肝細(xì)胞中沉積。并且隨著納米TiO_2劑量的升高,谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)、堿性磷酸酶(ALP)和乳酸脫氫酶(LDH)的表達水平也逐漸上升。這充分說明了長期的低劑量納米TiO_2暴露也將會導(dǎo)致肝功能的損傷。本研究發(fā)現(xiàn)暴露于納米TiO_2的小鼠其肝組織輔助性T細(xì)胞(Th2)型細(xì)胞因子白介素(IL-4)、IL-5和Th1型細(xì)胞因子IL-12的表達具有一個劑量依賴性的增加。與此相關(guān)聯(lián)的IL-4和IL-12靶基因,包括分泌干擾素(IFN)-γ、GATA3、GATA4、T-bet、信號轉(zhuǎn)錄因子及轉(zhuǎn)錄激活銀子(STAT)3、STAT6、趨化因子、單核細(xì)胞趨化因子(MCP)-1和巨噬細(xì)胞炎癥蛋白(MIP)-2都顯著上調(diào),而STAT1呈現(xiàn)出顯著下調(diào)的趨勢。這些結(jié)果顯示,納米TiO_2誘導(dǎo)產(chǎn)生的肝毒性與IL-4介導(dǎo)的通路激活有密切關(guān)系,也說明了Th2型細(xì)胞可能參與了小鼠肝臟損傷。(2)通過使用低劑量的納米TiO_2(2.5、5、10 mg/kg BW)對小鼠進行灌胃處理,為時90天。用以研究JAK-STAT通路可能參與納米TiO_2暴露引起的小鼠肝臟損傷機制。發(fā)現(xiàn)隨著納米TiO_2劑量的增加,肝組織中環(huán)氧酶(COX)、中性粒細(xì)胞明膠相關(guān)脂質(zhì)運載蛋白(NGAL)和上皮中性粒細(xì)胞激活蛋白(ENA)-78的表達水平分別逐漸增加,而過氧化物酶增殖物激活受體(PPAR)-γ和過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子(PGC)-1的表達水平分別逐漸降低。內(nèi)皮素(ET)-1和嘌呤(P2X)受體P2X7在TiO_2實驗組中都沒有顯著的差異;JAK2、STAT3和IL-6的表達與其對照組相比,低、中、高三個劑量分別增加了2.19%、20.46%和32.7%;195.52%、335.72%和348.19%;61.67%、219.95%和330.97%;而SOCS1的表達分別減少了5.2%、6.67%和50.05%。這些實驗結(jié)果證實了JAK-STAT通路介導(dǎo)了納米TiO_2誘導(dǎo)的肝臟毒性。
【關(guān)鍵詞】：納米TiO_2 小鼠 肝臟炎癥 Th2因子 IL-4通路 JAK-STAT通路
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R114;TB383.1
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一部分 研究背景 納米二氧化鈦的暴露造成動物肝損傷的研究進展12-45
• 1.前言12-16
• 2.進入機體的方式和在肝臟中的沉積16-17
• 2.1 進入機體的方式16-17
• 2.2 在肝臟中的沉積17
• 3.引起肝的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)17-20
• 3.1 引起肝臟的氧化應(yīng)激反應(yīng)17-19
• 3.2 引起肝的炎癥反應(yīng)19-20
• 4.進入細(xì)胞的方式及對細(xì)胞的影響20-23
• 4.1 進入細(xì)胞的方式20-21
• 4.2 納米TiO_2對細(xì)胞的影響21-23
• 5.引起肝DNA損傷及基因表達的改變23-25
• 5.1 引起肝DNA的損傷23-24
• 5.2 基因水平的DNA損傷24-25
• 5.3 對mRNA的影響25
• 6.肝臟纖維化25-30
• 7.展望30-31
• 參考文獻31-45
• 第二部分 TH2因子可能參與納米TiO_2引起的肝炎45-64
• 1.材料與方法46-50
• 1.1 樣品制備與表征方法46
• 1.2 實驗動物和處理方法46-47
• 1.3 肝系數(shù)分析方法47
• 1.4 鈦含量的分析方法47
• 1.5 肝功能的生化分析方法47
• 1.6 肝組織切片的制備47
• 1.7 肝的超微結(jié)構(gòu)切片的制備47-48
• 1.8 細(xì)胞因子的表達分析方法48-49
• 1.9 統(tǒng)計學(xué)分析方法49-50
• 2.結(jié)果與分析50-56
• 2.1 體重、肝重和肝系數(shù)50-51
• 2.2 肝的病理學(xué)評估51-52
• 2.3 肝細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的觀察52-53
• 2.4 肝功能53-54
• 2.5 Th2因子的表達54-56
• 3.討論56-57
• 4.總結(jié)57-58
• 參考文獻58-64
• 第三部分 JAK-STAT信號通路可能參與納米二氧化鈦引起的肝炎的發(fā)生64-77
• 1.材料與方法65-66
• 1.1 化學(xué)物的制備方法65
• 1.2 實驗動物和處理方法65
• 1.3 肝系數(shù)測定方法65
• 1.4 肝的病理切片制備65
• 1.5 ELISA試劑盒檢測細(xì)胞因子的表達的方法65
• 1.6 Western Blotting分析方法65-66
• 1.7 數(shù)據(jù)分析66
• 2.結(jié)果66-70
• 2.1 體重、肝重和肝系數(shù)。66-67
• 2.2 肝臟的病理學(xué)評估67-68
• 2.3 致炎因子的蛋白表達分析68-69
• 2.4 JAK/STAT信號通路相關(guān)蛋白表達分析69-70
• 3.討論70-72
• 參考文獻72-77
• 結(jié)論與展望77-78
• 課題資助情況78-79
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表的論文79-80
• 致謝80-81

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本文編號：1104072