納米CeO2致大鼠肺臟亞慢性毒性的研究.pdf

1、研究目的：
　　納米氧化鈰（cerium oxide nanoparticles, nano-ceria）有著廣泛的工業(yè)和生物醫(yī)學應用。國內(nèi)外已開展了na no-cer ia對肺臟毒性的研究，但長期暴露資料甚少。鑒于此，本研究采用非暴露氣管滴注途徑對雄性Sprague Dawley（SD）大鼠染毒，隔日滴注1次共25次，開展了納米及微米氧化鈰亞慢性暴露致大鼠肺臟毒性及其機制的研究。通過檢測粒子表征，大鼠體重、肺臟系數(shù)、肺臟病理組織

2、變化，肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid, BALF）中白細胞變化，氧化應激損傷，肺泡巨噬細胞（alveolar macrophage, AM）凋亡及肺纖維化變化，探討顆粒致肺臟亞慢性毒性作用。并通過兩種粒徑的對比，研究顆粒粒徑與毒理特性的關系，以便為納米氧化鈰進入機體后致肺臟毒性評價提供實驗依據(jù)。
　　研究方法：
　　50只雄性SD大鼠隨機分成5組，每組10只，分別為對照組（生理鹽水）、2

3、mg/k g低劑量納米組（ na no-low）、10 mg/k g高劑量納米組（ na no-high）、2 mg/k g低劑量微米組（ mic ro-lo w）、10 mg/k g高劑量微米組（ micro-high），采用非暴露氣管滴注染毒方式，隔日滴注1次共25次進行染毒，建立氧化鈰亞慢性染毒動物模型。采用掃描電子顯微鏡（SEM）測定氧化鈰顆粒形貌，Image-Pro Plus軟件分析顆粒平均粒徑大小；動態(tài)光散射納米粒度儀（DL

4、S）測定氧化鈰顆粒水動力學直徑及 Zeta電位；通過測定體重、肺臟系數(shù)等指標評價大鼠的一般毒性；HE染色觀察大鼠的肺組織形態(tài)學改變；瑞士-吉姆薩染色法檢測肺泡灌洗液中白細胞改變；Van-Gieson染色觀察肺組織局部膠原纖維改變；生物化學法檢測肺組織內(nèi)羥脯氨酸含量及肺泡灌洗液中總蛋白（total protein, TP）、總抗氧化能力（total anti-oxidant, T-AOC）、超氧化物歧化酶（superoxide dismu

5、tase, SOD）、谷胱甘肽（glutathione, GSH）、丙二醛（malondialdehyde, MDA）含量；流式細胞儀檢測肺泡巨噬細胞凋亡水平。
　　實驗結果：
　　1、納米及微米氧化鈰顆粒的表征
　　nano-ceria平均粒徑48.7±5.1nm，Zeta電位為17.65mV，水動力學直徑345.9±12.3nm。
　　微米氧化鈰（micro-ceria）平均粒徑1143.3±241.3nm，

6、Zeta電位為25.75mV，水動力學直徑1374.9±39.7nm。
　　2、大鼠一般情況改變
　　各染毒劑量組體重均呈降低趨勢，但總體差異無統(tǒng)計學意義。肺臟系數(shù)總體差異無統(tǒng)計學意義。nano-ceria與micro-ceria同劑量相比，肺臟系數(shù)差異均無統(tǒng)計學意義。
　　3、肺組織的病理形態(tài)學觀察
　　低劑量的na no-cer ia可引起肺泡間隔不同程度充血，支氣管周圍輕微炎癥細胞聚集，血管腔內(nèi)可見紅細胞和

7、炎癥細胞浸潤，隨著劑量增加，納米顆粒損傷力度加大，表現(xiàn)為炎癥細胞聚集加劇，小血管玻璃樣變明顯，并出現(xiàn)肉芽腫。micro-cer ia主要表現(xiàn)為代償性肺氣腫，支氣管粘膜腫脹，血管壁增厚且有輕微炎性細胞滲出。
　　4、BALF中白細胞及總蛋白改變
　　na no-cer ia與micro-cer ia隨劑量增加，嗜中性粒細胞比例均呈上升趨勢，且與對照組相比在高劑量差異均有統(tǒng)計學意義。na no-cer ia與mic ro-cer

8、 ia同劑量相比，嗜中性粒細胞比例差異均無統(tǒng)計學意義。
　　高劑量nano-ceria的肺泡灌洗液中總蛋白含量顯著升高（P＜0.05），而其它染毒劑量組差異均無統(tǒng)計學意義。nano-ceria與micro-ceria同劑量相比，肺泡灌洗液中總蛋白差異均無統(tǒng)計學意義。
　　5、氧化應激損傷變化
　　nano-ceria可引起 T-AOC下降，并呈現(xiàn)一定的劑量反應關系，且高劑量的nano-ceria可誘導肺MDA水平升高，

9、而SOD與GSH水平基本保持正常水平。micro-ceria也表現(xiàn)出一定的氧化應激能力，出現(xiàn)T-AOC水平降低，且存在一定劑量反應關系。
　　6、AM凋亡水平變化
　　低劑量與高劑量的nano-ceria均可引起AM凋亡率顯著升高（P＜0.05），且存在一定劑量反應關系。低劑量和高劑量的 mic ro-cer ia也均可引起 AM凋亡率顯著升高（P＜0.05），且存在一定劑量反應關系。nano-ceria與micro-cer

10、ia同劑量相比，AM凋亡率差異均無統(tǒng)計學意義。
　　7、致纖維化變化
　　na no-cer ia隨劑量增加，羥脯氨酸含量呈上升趨勢，且與對照組相比在高劑量差異有統(tǒng)計學意義。而 micro-cer ia相比對照組，各劑量組羥脯氨酸含量差異均無統(tǒng)計學意義。高劑量的nano-ceria羥脯氨酸含量高于高劑量的micro-ceria（P＜0.05）。
　　VG染色實驗表明，nano-ceria所致肺組織纖維化較micro-c