单壁碳纳米管对昆明小鼠认知能力以及自主移动能力的影响

发布时间：2017-11-03 11:22

  本文关键词：单壁碳纳米管对昆明小鼠认知能力以及自主移动能力的影响

  更多相关文章： 单壁碳纳米管 行为改变 脑组织损伤 氧化应激 炎症 细胞凋亡 抗坏血酸

【摘要】：如今,纳米科学正处于一个快速发展的阶段,已被广泛应用于许多领域,同时纳米材料的安全性问题也受到了广泛的关注。碳纳米管(carbon nanotube, CNT)是纳米材料家族的重要成员,单壁碳纳米管(Single-walled carbon nanotubes, SWCNTs)作为一种广泛使用的纳米材料,目前在生物医药领域已经显示出巨大的应用价值,特别是在神经系统领域。但是,对于SWCNTs在体内的神经毒性研究还比较少。本课题通过对SWCNTs暴露之后昆明小鼠的行为改变、脑组织损伤以及毒性机制的研究,对SWCNTs的神经毒性进行评价,研究造成损伤的可能机制,并使用保护剂对脑组织进行保护,为SWCNTs的安全应用提供实验支持。 本研究通过对SWCNTs暴露之后的小鼠进行行为学分析(Morris水迷宫,开旷场实验)和脑组织病理学观察(HE染色,Nissl染色)来评价SWCNTs暴露对小鼠行为产生的影响以及对脑组织产生损伤的程度。通过对脑组织氧化应激指标(活性氧簇,ROS；丙二醛,MDA；谷胱甘肽,GSH),炎症指标(核转录因子-κB,NF-κB;肿瘤坏死因子-a, TNF-a;白介素-1β, IL-1β)和细胞凋亡指标(天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶-3活性,Caspase-3活性)的检测来探讨SWCNTs产生毒性的可能机制。并通过添加抗坏血酸作为保护剂,来研究抗坏血酸在SWCNTs暴露之后对脑组织的保护效果及保护机制。 结果表明,尾部静脉注射6.25和12.5mg/kg/day SWCNTs后,在水迷宫实验中,小鼠的学习和记忆能力下降,即小鼠表现出认知能力的缺失；在开旷场实验中,小鼠表现出自主移动能力的下降；小鼠脑部组织病理学观察结果显示,脑海马CA1区锥体神经元出现损伤,细胞内部尼氏体大量缺失；小鼠脑部组织氧化应激,炎症以及细胞凋亡指标测定结果表明,脑组织内ROS水平和MDA含量出现了显著性的上升而GSH水平出现了显著性的下降；转录因子NF-κB表达量显著增高,炎性因子TNF-α和IL-1p的表达水平也增加显著；细胞凋亡因子Caspase-3得到活化。而3.125mg/kg/day SWCNTs暴露只对小鼠产生轻微的负面影响,脑组织中出现了ROS的升高,但炎症和细胞凋亡指标并未出现显著性变化,小鼠脑组织并未出现明显损伤,小鼠行为也没有发生改变。通过6.25mg/kg/day SWCNTs暴露组小鼠同时添加抗坏血酸(100mg/kg/day)作为保护剂发现,抗坏血酸可以降低脑组织中氧化应激,炎症以及细胞凋亡水平,减轻小鼠脑组织的病理学损伤,使小鼠的认知缺失以及自主移动能力减弱的情况得到一定程度的改善。 本项研究表明,6.25和12.5mg/kg/day SWCNTs暴露可以导致昆明小鼠认知能力的缺失以及自主移动能力下降,小鼠脑组织出现病理学损伤,而氧化应激,炎症以及细胞凋亡可能是造成脑组织损伤的机制之一,3.125mg/kg/day在本实验中对于小鼠来说是一个相对安全的使用浓度。抗坏血酸能够通过降低脑组织中氧化应激、炎症、细胞凋亡的水平对小鼠脑组织进行保护,进而降低SWCNTs对小鼠脑组织的损伤程度。
【关键词】：单壁碳纳米管 行为改变 脑组织损伤 氧化应激 炎症 细胞凋亡 抗坏血酸
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 目录10-13
• 1. 文献综述13-26
• 1.1 纳米科技与纳米毒理学13-15
• 1.1.1 纳米科技与材料13-14
• 1.1.2 纳米毒理学14-15
• 1.2 碳纳米管及其应用15-19
• 1.2.1 碳纳米管的理化性质15-17
• 1.2.2 碳纳米管在生物医药领域的应用17
• 1.2.3 碳纳米管在神经系统疾病治疗中的应用17-19
• 1.3 碳纳米管的安全性19-22
• 1.3.1 碳纳米管的细胞毒性效应19-20
• 1.3.2 碳纳米管的体内毒性效应20-22
• 1.4 碳纳米管的神经毒性22-24
• 1.4.1 碳纳米材料跨越血脑屏障22-23
• 1.4.2 碳纳米材料神经毒性效应的体内研究23-24
• 1.5 立项依据24-26
• 2. 材料和方法26-40
• 2.1 实验对象26
• 2.2 主要试剂及试剂盒26-27
• 2.3 主要设备27-28
• 2.4 溶剂配制28
• 2.5 染毒液配制28
• 2.6 实验分组28
• 2.7 实验设计28-29
• 2.8 Morris水迷宫测试29-31
• 2.9 开旷场实验测试31-32
• 2.10 脑组织石蜡切片的制备和病理染色观察32-33
• 2.10.1 石蜡切片的制备32
• 2.10.2 H&E染色32-33
• 2.10.3 Nissl染色33
• 2.11 脑组织氧化应激指标测定33-35
• 2.11.1 组织样品制备33
• 2.11.2 活性氧簇(ROS)含量的测定33-34
• 2.11.3 丙二醛(MDA)含量的测定34
• 2.11.4 谷胱甘肽(GSH)含量的测定34-35
• 2.12 脑组织炎症指标测定35-36
• 2.12.1 脑组织NF-κB含量的测定35
• 2.12.2 脑组织TNF-α和IL-1β含量的测定35-36
• 2.13 脑组织细胞凋亡指标测定36
• 2.14 体外实验检测SWCNTs神经毒性36-39
• 2.14.1 N_2a细胞培养36
• 2.14.2 MTT法检测细胞活力36-37
• 2.14.3 SWCNTs暴露后N_2a细胞LDH释放量的检测37-38
• 2.14.4 SWCNTs暴露后N_2a细胞ROS水平的检测38
• 2.14.5 SWCNTs暴露后Caspase-3活性的检测38-39
• 2.15 统计分析39-40
• 3. 实验结果40-60
• 3.1 SWCNTs的表征40-41
• 3.1.1 SWCNTs的形态特征40
• 3.1.2 SWCNTs的长度和直径分析40-41
• 3.1.3 SWCNTs的纯度分析41
• 3.2 SWCNITs暴露对小鼠体重的影响41-42
• 3.3 SWCNTs暴露对小鼠认知能力的影响42-44
• 3.4 SWCNTs暴露对小鼠自主移动能力的影响44-45
• 3.5 SWCNTs暴露后小鼠脑海马组织病理学观察结果45-47
• 3.5.1 脑海马组织H&E染色结果45-46
• 3.5.2 脑海马组织Nissl染色结果46-47
• 3.6 SWCNTs暴露后小鼠脑组织氧化应激指标的测定结果47-48
• 3.7 SWCNTs暴露后小鼠脑组织炎症及细胞凋亡指标的测定结果48-50
• 3.8 添加抗坏血酸后SWCNTs暴露实验结果50-55
• 3.8.0 添加抗坏血酸后SWCNTs暴露对小鼠体重的影响50
• 3.8.1 添加抗坏血酸后SWCNTs暴露对小鼠认知能力的影响50-51
• 3.8.2 添加抗坏血酸后SWCNTs暴露对小鼠自主移动能力的影响51-52
• 3.8.3 添加抗坏血酸后SWCNTs暴露后小鼠脑海马组织病理学观察结果52-54
• 3.8.4 添加抗坏血酸后SWCNTs暴露后小鼠脑组织氧化应激水平54
• 3.8.5 添加抗坏血酸后SWCNTs暴露后小鼠脑组织炎症和细胞凋亡水平54-55
• 3.9 SWCNTs暴露对N_2a细胞的影响55-58
• 3.10 添加抗坏血酸后SWCNTs暴露对N_2a细胞的影响58-60
• 4. 讨论60-72
• 5. 结论与展望72-73
• 5.1 结论72
• 5.2 展望72-73
• 参考文献73-80
• 附录 缩略词表80-82
• 附录 攻读学位期间发表的学术论文82-84
• 致谢84-86
• 附件：发表论文86-105

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 白预弘;功能化多壁碳纳米管对小鼠生殖毒性的研究[D];山东大学;2011年

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本文编号：1135983