【摘要】：研究背景 納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1-10Onm)的材料。隨著納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和納米材料的廣泛應(yīng)用,其對(duì)人類健康的潛在危險(xiǎn)也引起了人們的廣泛關(guān)注。納米二氧化硅(nm-SiO2)具有粒徑小、化學(xué)純度高、分散性好、比表面積大等特點(diǎn),近年來(lái)其應(yīng)用范圍已經(jīng)擴(kuò)展至生物技術(shù)和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。nm-Si02正在越來(lái)越多地用于診斷、成像和對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的藥物傳送。隨著納米技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,nm-SiO2已通過(guò)各種不同途徑進(jìn)入環(huán)境,人們接觸納米材料的機(jī)會(huì)將越來(lái)越多,其對(duì)環(huán)境和人類健康的潛在影響十分令人關(guān)注。代謝動(dòng)力學(xué)研究表明,nm-SiO2經(jīng)呼吸道吸入、皮膚接觸、消化道吸收及注射等途徑與機(jī)體接觸后能迅速進(jìn)入體內(nèi),并容易通過(guò)血液循環(huán)透過(guò)血腦、血睪、胚胎等生物屏障分布到全身各組織,且在睪丸中納米材料呈現(xiàn)聚集特征�，F(xiàn)有的細(xì)胞水平、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和人群研究結(jié)果顯示,nm-SiO2可以引起基因表達(dá)異常、細(xì)胞周期改變、細(xì)胞凋亡、DNA損傷、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激,并可引起呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)及其他組織器官的損害。因此,在一定條件下nm-SiO2可能對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生潛在危害。然而,到目前為止,關(guān)于納米材料的生殖毒性機(jī)制還沒(méi)有完全揭示。 研究目的 以Sprague-Dawley雄性大鼠(SD雄性大鼠)生殖系統(tǒng)為研究對(duì)象,觀察納米顆粒對(duì)生殖系統(tǒng)的損傷并探討其作用機(jī)制,同時(shí)與微米級(jí)二氧化硅對(duì)比,觀察不同粒徑二氧化硅顆粒所致?lián)p傷程度差異,為深入了解納米材料的毒性效應(yīng)及機(jī)制奠定基礎(chǔ)。研究方法 選擇不同劑量的納米二氧化硅分散液,在乙醚麻醉下采用鼻腔滴入方式對(duì)SD雄性大鼠進(jìn)行分組染毒同時(shí)設(shè)置生理鹽水對(duì)照組和微米二氧化硅組。于染毒4周后斷頸處死大鼠,光鏡下計(jì)數(shù)附睪精子數(shù)量,計(jì)算精子活動(dòng)率和精子畸形率。制作石蠟病理切片常規(guī)HE染色觀察睪丸曲精細(xì)管形態(tài)學(xué)變化。利用實(shí)時(shí)定量PCR (Real-Time PCR)技術(shù)測(cè)定睪丸組織中堿基切除修復(fù)基因和凋亡相關(guān)基因mRNA表達(dá)情況,同時(shí)運(yùn)用Western Blot技術(shù)檢測(cè)凋亡相關(guān)蛋白Caspase3、BAX、Bcl2的表達(dá)變化。高效液相色譜技術(shù)觀察nm-SiO2對(duì)SD雄性大鼠睪丸組織全基因組DNA甲基化水平和DNA甲基化相關(guān)蛋白表達(dá)的影響,進(jìn)而從表觀遺傳學(xué)角度揭示nm-SiO2的生殖毒性。 研究結(jié)果 (1)與對(duì)照組相比,20mg·kg-1微米組、中、高劑量納米二氧化硅組精子數(shù)量、精子活動(dòng)度均顯著降低(p0.05),精子畸形率顯著升高(p0.05),納米組的損害顯得更加嚴(yán)重。 (2)微米染毒組中可見(jiàn)生精細(xì)胞核增大,管腔中偶見(jiàn)脫落細(xì)胞,曲細(xì)精管結(jié)構(gòu)完整；低劑量納米組中可見(jiàn)生精細(xì)胞核增大,其他無(wú)明顯病理變化；中劑量納米組中可見(jiàn)生精細(xì)胞排列紊亂,細(xì)胞數(shù)目減少核增大,成熟精子減少,但曲精細(xì)管基本維持正常形態(tài)；在高劑量納米組中,可見(jiàn)許多曲精細(xì)管明顯萎縮,正常組織形態(tài)打破,生精細(xì)胞、支持細(xì)胞及成熟精子都明顯減少。 (3)低、中、高劑量的nm-SiO2染毒均能是使Caspase-3、Bcl-2mRNA表達(dá)增加并呈現(xiàn)劑量-效應(yīng)關(guān)系,MGMT、Ogg1、BAX mRNA表達(dá)僅在中、高劑量染毒后增加(p0.05),而微米組與對(duì)照組相比無(wú)明顯改變(p0.05)。 (4)微米二氧化硅和低、中、高劑量的nm-SiO2染毒組Caspase-3蛋白表達(dá)水平均高于對(duì)照組(p0.05),低、中、高劑量納米SiO2染毒組BAX蛋白表達(dá)水平均高于對(duì)照組(p0.05),中、高劑量的nm-SiO2染毒組Bcl-2蛋白表達(dá)水平均低于對(duì)照組(p0.05)。 (5)相比較于空白組,nm-SiO2暴露顯著降低睪丸組織全基因組DNA甲基化水平,且呈現(xiàn)劑量-效應(yīng)關(guān)系。 (6)與對(duì)照組相比nm-SiO2均能引起大鼠睪丸組織中DNMT1表達(dá)增加(p0.05),MeCP2的表達(dá)僅在高劑量nm-SiO2染毒組升高(p0.05),而MeCP2[pS80]表達(dá)無(wú)明顯改變。 結(jié)論 (1)nm-SiO2能夠?qū)D雄性大鼠生殖系統(tǒng)造成損傷,其損傷程度要比同劑量不同粒徑的微米顆粒要大。 (2) nm-SiO2可能通過(guò)調(diào)節(jié)凋亡信號(hào)通路上的關(guān)鍵蛋白Caspase-3、BAX、Bcl-2的表達(dá)水平的變化,引起生殖損害。 (3) nm-SiO2暴露可以導(dǎo)致SD雄性大鼠睪丸組織全基因組DNA甲基化水平顯著性下降且誘導(dǎo)DNMT1蛋白表達(dá)水平顯著上升,表明納米級(jí)二氧化硅對(duì)SD雄性大鼠生殖系統(tǒng)具有顯著的表觀遺傳毒性。
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【學(xué)位授予單位】：湖南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R114

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2256789