納米氧化鋅對大鼠的心血管毒性作用.pdf

1、背景和目的：納米氧化鋅(nanozinc oxide)是一種多功能的新型無機材料,廣泛應(yīng)用于紡織、陶瓷、國防、橡膠、化妝品、動物飼料等領(lǐng)域。可以通過呼吸道、消化道和皮膚等途徑進入機體。目前納米氧化鋅的毒理學(xué)研究主要集中于其對機體的肺和肝腎等器官的毒性,結(jié)果顯示經(jīng)呼吸道暴露納米氰化鋅后,可以引起實驗動物肺部炎癥損傷;經(jīng)口接觸高劑量納米氧化鋅,可引起小鼠的腎、肝、肺、小腸等器官廣泛性損傷,并導(dǎo)致嚴重的出血、淤血、細胞變性壞死和大量細胞核固縮

2、碎裂等病理變化。
　　 國內(nèi)外已有許多研究發(fā)現(xiàn)一些納米材料,如納米二氧化鈦、納米二氧化硅、納米碳、納米鎳等可以引起心血管的損傷,但具體機制尚不清楚。目前認為可能通過以下幾個途徑:1、引起肺部或/和全身炎癥反應(yīng),導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能紊亂和內(nèi)皮損傷,進而形成前凝聚狀態(tài),促進動脈粥樣硬化(athcrosclerosis,AS)的發(fā)生發(fā)展。2、引起或加重機體脂代謝紊亂,增加AS發(fā)生的風(fēng)險。3、進入血液循環(huán)后與血管內(nèi)皮細胞直接接觸,誘導(dǎo)炎癥或

3、損傷,促進血栓形成,影響動脈粥樣斑塊的穩(wěn)定性,最終導(dǎo)致心血管疾病的惡化。但目前有關(guān)納米氧化鋅的心血管毒性研究卻很少,只有一些體外實驗發(fā)現(xiàn)納米氧化鋅可以損傷人臍靜脈內(nèi)皮細胞,鑒于此研究現(xiàn)狀,開展納米氧化鋅的心血管毒性研究非常有必要。
　　 肺部炎癥常用乳酸脫氫酶(lactic dehydrogenase,LDH)和總蛋白含量這2個指標(biāo)來評價;而血清中總膽固醇(total cholesterol,TC)、低密度脂蛋白(lowdens

4、ity lipoprotein,LDL,)、高密度脂蛋白(high density lipoprotein,HDL)常用于評價機體脂代謝情況;血清中腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)和血紅素加氧酶-1(heine oxygenase-1,HO-1)水平常用來評價全身炎癥反應(yīng),尤其是對于顆粒物介導(dǎo)的損傷。因此本研究采用動物實驗,以氣管灌注的方法給予Wistar大鼠不同濃度的納米氧化鋅懸液,通過測定

5、大鼠肺部和全身炎癥因子水平、血清脂質(zhì)水平,觀察內(nèi)臟脂肪堆積情況及主動脈病理變化,來明確納米氧化鋅對心血管系統(tǒng)的影響,從而豐富納米氧化鋅的毒理學(xué)資料,為其安全性評價提供依據(jù)。
　　 方法：用磷酸鹽緩沖液(PBS)將納米氧化鋅配成低、中、高3個濃度的懸浮液,分別為1.25mg/ml、2.5mg/ml、5.0mg/ml。50只清潔級6劇齡的雄性Wistar大鼠稱重并編號,用隨機數(shù)字表法分為5組:PBS溶劑對照組(1ml/kg)、低劑量

6、組(1.25mg&g)、中劑量組(2.5mg/kg)、高劑量組(5.0mg/kg)、高脂組(PBS溶液1ml/kg)。每周用氣管灌注的方法染毒1次,共12周。最后一次染毒結(jié)束后,實驗動物禁食12h,不禁水;測定各組大鼠體重,10％水合氯醛0.4ml/kg腹腔注射麻醉,心臟取血,分離血清,酶聯(lián)免疫吸附法(enzyme linkedimmunosorbent assay,ELISA)測定各組大鼠血清TC、LDL、HDL、TNF-α和HO-1

7、的水平;收集支氣管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF),考馬斯亮藍法測其總蛋白含量,ELISA法測其乳酸脫氫酶活性。分離雙側(cè)附睪脂肪組織,稱重,計算其與體重的比值;取主動脈,分別以肉眼和光鏡觀察其形態(tài)變化;采用SPSS12.0軟件進行分析。定量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x-±s)表示,組間比較采用單因素方差分析,組內(nèi)比較采用Dunnetts和LSD法,檢驗水準(zhǔn)α=0.05。
　　 結(jié)果：

8、r>　　 1實驗大鼠的一般情況隨著染毒時間的增長,染毒組大鼠逐漸出現(xiàn)毛發(fā)蓬松,精神狀態(tài)差、活動量減少等。與用正常飼料喂養(yǎng)的大鼠相比,用高脂飼料喂養(yǎng)的大鼠在實驗初期體重增長較快,皮下脂肪厚;但隨著實驗進程,其體重增長放緩,而且出現(xiàn)毛發(fā)色澤暗淡、進食量減少、精神狀態(tài)差等情況。第2周～7周,高脂組大鼠體重均高于對照組和納米氧化鋅染毒組(P＜0.01);第9周～12周,高脂組體重低于對照組,但仍高于納米氧化鋅染毒組(P＜0.01);從第4周開

9、始,各納米氧化鋅染毒組體重均低丁對照組(P＜0.01)。
　　 2血清指標(biāo)變化:隨著染毒劑量的增加,血清TC、LDL逐步增高,且高脂組最高(P＜0.01);而HDL逐步降低(P＜0.01),且高脂組最低(P＜0.01)。各染毒組大鼠血清中TNF-α和HO-1水平均高于PBS對照組(P＜0.01);高脂組TNF-α水平高于對照組,但低于納米氧化鋅染毒組(P＜0.01);高脂組HO-1水平低于納米氧化鋅染毒組(P＜0.01),但和對

10、照組相比,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。
　　 3 BALF中蛋白含量:納米氧化鋅中、高劑量組均高于PBS對照組、低劑量組和高脂組(P＜0.01),而低劑量組和高脂組與對照組相比,差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義(P＞0.05)。
　　 4 BALF中LDH活性:各納米氧化鋅染毒組大鼠BALF中LDH的活性高于對照組和高脂組(P＜0.01),且隨著染毒劑量的增加,LDH活性也逐步升高(P＜0.01)。
　　 5各組大鼠雙側(cè)

11、附睪周圍脂肪組織/體重:中高劑量組和高脂組均高于PBS對照組相比(P＜0.01),且隨著染毒劑量的增高,比值也是逐步增高的(各染毒組間兩兩比較,P＜0.01),且高脂組最高(與各染毒組比,P＜0.01)。
　　 6主動脈形態(tài)變化
　　 光鏡所見:PBS對照組主動脈內(nèi)皮細胞完整連續(xù)且光滑,表面未見細胞粘附,內(nèi)膜下間隙較小,中膜甲滑肌走行清晰,細胞排列整齊,無增生;納米氧化鋅中低劑量組內(nèi)膜較光滑,局部有少量單核細胞粘附,可見

12、內(nèi)皮細胞缺失,平滑肌細胞增生,中低劑量組之間主動脈形態(tài)變化相似。納米氧化鋅高劑量組和高脂組血管壁增厚,內(nèi)膜不光滑,內(nèi)皮細胞不完整,呈連續(xù)性缺失,底層膠原纖維暴露,大量單核細胞粘附于內(nèi)皮表面或潛入內(nèi)皮下,內(nèi)皮下間隙增寬,內(nèi)彈力板分離斷裂,中膜淺層平滑肌細胞增生,排列紊亂,可見中膜平滑肌細胞向內(nèi)膜遷移趨勢。
　　 結(jié)論：對Wistar大鼠氣管灌注納米氧化鋅懸液5.0mg/kg,1次/周,染毒12周,納米氧化鋅可以對心血管系統(tǒng)產(chǎn)生明顯