【摘要】：納米二氧化鈦(TiO2)，是納米材料的一種，是指大小在1～100nm之間的超微顆粒，鑒于它獨(dú)特的表面效應(yīng)，量子尺寸效應(yīng)和體積效應(yīng)等特性，使其廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，如涂料、染料、印刷、醫(yī)藥、化妝品和食品等日常生活中，可通過空氣、食物鏈進(jìn)入人體，由于納米材料比紅細(xì)胞要小得多,理論上可以隨血液到達(dá)生物體任意部位，它的應(yīng)用安全性也引起科學(xué)界的廣泛關(guān)注。呼吸道作為人體攝入納米顆粒的主要途徑之一，自然也成為其攻擊的首要對(duì)象。引起肺部急慢性病變，如炎癥、纖維化，甚至引起肺癌。目前，國內(nèi)外已開展納米TiO2對(duì)肺毒性的研究，但對(duì)其產(chǎn)生毒性的分子機(jī)制尚不明確。鑒于此，本論文開展了納米TiO2長期暴露小鼠致肺毒性及其分子機(jī)制的研究,本論文以不同劑量（2.5、5、10mg/kgBW）的納米TiO2（銳鈦型5nm）滴鼻處理小鼠90天，對(duì)其不同劑量引發(fā)的肺損傷及肺炎癥的分子機(jī)制進(jìn)行研究；另以單一劑量納米TiO2（10mg/kg BW）分別滴鼻處理小鼠15、30、45、60、75、90天對(duì)其引發(fā)的肺氧化損傷的分子機(jī)制進(jìn)行研究；除此之外，本研究結(jié)合劑量效應(yīng)和時(shí)間效應(yīng)通過基因芯片技術(shù)深入研究肺損傷多基因共同作用的分子機(jī)制。本研究可為納米材料長期暴露引起肺損傷評(píng)估提供重要的理論依據(jù)，讓人們更加全面的評(píng)價(jià)納米材料潛在的生物安全性。 論文主要涉及以下內(nèi)容： (1)納米TiO2可導(dǎo)致小鼠肺發(fā)生炎癥反應(yīng)，但其引發(fā)的炎癥信號(hào)通路途徑尚不明確。本實(shí)驗(yàn)以不同劑量(2.5、5和10mg/kg)的納米TiO2(5nm)持續(xù)滴鼻處理小鼠90天，并測定肺組織中Ti的積累情況，肺系數(shù)變化情況及肺功能生化指標(biāo)，評(píng)估肺組織損傷情況。研究結(jié)果表明，納米TiO2處理組Ti元素積累于小鼠肺組織中，肺組織發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷如炎癥反應(yīng)，增加了小鼠肺組織中活性氧的積累以及脂質(zhì)過氧化。RT-PCR和ELISA分析進(jìn)一步顯示納米TiO2可顯著誘導(dǎo)小鼠肺組織中NF-κB、COX-2、HO-1、TNF-α、IL-2、IL-4、IL-6、IL-8、IL-10、IL-18、IL-1β和CYP1A1的表達(dá)，降低IκB和HSP-70的表達(dá)。結(jié)果表明，TiO2暴露小鼠后能通過激活NF-κB信號(hào)通路而引發(fā)肺炎癥反應(yīng)。 (2)為了更深入研究納米TiO2長期處理導(dǎo)致小鼠肺發(fā)生氧化損傷及相應(yīng)的分子機(jī)制，用單一劑量的納米TiO2(10mg/kg BW)分別滴鼻處理小鼠15、30、45、60、75和90天，研究納米TiO2造成肺組織發(fā)生氧化損傷的時(shí)間效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)納米TiO2滴鼻處理小鼠90天后，肺超微結(jié)構(gòu)觀察到線粒體腫脹，核固縮，染色質(zhì)凝集，板層小體疏散等細(xì)胞凋亡的典型癥狀，同時(shí)肺組織產(chǎn)生大量活性氧自由基(如O2·、H2O2)。 RT-PCR和ELISA分析結(jié)果顯示納米TiO2處理小鼠15至60天后，能明顯增加Nrf2、HO-1和GCLC的表達(dá)，處理75-90天后，其表達(dá)量顯著減少。結(jié)果表明小鼠長期暴露于納米TiO2能降低Nrf2的表達(dá)，進(jìn)一步降低其下游的抗氧化基因HO-1和GCLC的表達(dá)，進(jìn)而誘發(fā)小鼠肺組織發(fā)生氧化損傷。 (3)前兩部分實(shí)驗(yàn)已經(jīng)從劑量效應(yīng)和時(shí)間效應(yīng)證明了納米TiO2能導(dǎo)致肺毒性效應(yīng)，但對(duì)于長期暴露小鼠所造成的肺損傷多基因共同作用的分子機(jī)制尚不明朗。所以在本研究中，我們利用基因芯片技術(shù)檢測納米TiO2(2.5、5、10mg/kg BW)連續(xù)滴鼻處理小鼠90天,檢測肺基因表達(dá)譜的變化。結(jié)果顯示長期暴露小鼠后肺組織發(fā)生嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)，肺間質(zhì)增厚以及肺水腫，同時(shí)肺細(xì)胞凋亡并伴隨肺生化功能發(fā)生障礙�？寡趸治鼋Y(jié)果表明肺組織中脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸的過氧化產(chǎn)物--丙二醛(MDA)、羰基(Carbonyl)和8-羥基脫氧鳥苷(8-OHdG)的水平顯著上升；另外，基因芯片數(shù)據(jù)顯示納米TiO2長期滴鼻處理小鼠后有521個(gè)基因顯著性差異表達(dá)，這些基因涉及免疫/炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、氧化應(yīng)激、代謝過程、應(yīng)激反應(yīng)、信號(hào)傳導(dǎo)、細(xì)胞增殖、細(xì)胞骨架、細(xì)胞分化以及細(xì)胞周期等生物過程。本文重點(diǎn)討論了與免疫炎癥反應(yīng)有關(guān)的β-防御素(Defb4)、H2-Oa、幾丁質(zhì)酶3(Chi3l3)、花生四烯酸-5-脂氧合酶激活蛋白(Alox5ap)、白介素10(IL-10),與細(xì)胞凋亡有關(guān)的蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶2(Pdi2)、煙酸受體1(Niacr1)、腺苷脫氨酸(Ada)、鞘氨醇激酶2(Spk2)、紅白血病病毒致癌基因同源染色體2(v-erb-b2),與細(xì)胞周期有關(guān)的細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑1a(Cdkn1a)、細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑1c(Cdkn1c),氧化應(yīng)激有關(guān)的晶狀體-αb(Cryαb)、烷基化同源蛋白7(Alkbh7)功能相關(guān)基因差異表達(dá)的作用機(jī)制。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TB383.1;R114
【圖文】：

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本文編號(hào)：2804090